[发明专利]一种丛式井井间距离测量方法

摘要

本发明涉及一种丛式井井间距离测量方法，该方法将在钻井的钻头破碎岩石激励的声振信号作为信号源，通过监测邻井的声振信号，提取具有冲击特征的声振信号，识别在钻井钻头在邻井处激发的特征声振信号，根据特征声振信号得到防碰预警能量信号，采用基于衰减系数回归的丛式井距离计算模型计算在钻井钻头与监测邻井井眼之间的距离。本发明根据接收物理量的衰减特性进行衰减系数回归实现井间距离计算，计算所得井间距离误差小，精度高，不受邻井磁干扰的影响，稳定且可靠性高。

主权项

1.一种丛式井井间距离测量方法，其特征在于，其具体步骤为：设置一包括四个传感器A、B、C、D、一信号处理单元的丛式井防碰撞预警系统，四个传感器均设置于监测邻井套管上，且等间距放置，每个传感器的输出端连接信号处理单元；每个传感器实时采集监测邻井套管的声振信号，并将声振信号传输给信号处理单元，信号处理单元从监测邻井的声振信号提取具有冲击特征的声振信号，识别出在钻井钻头在邻井处激发的特征声振信号，根据特征声振信号得到防碰预警能量信号；信号处理单元采用基于衰减系数回归的丛式井距离计算模型计算在钻井钻头与监测邻井井眼之间的距离，丛式井距离计算模型的建立步骤为：以在钻井的钻头为震源S，震源S到监测邻井井眼的距离为H，震源S到四个传感器的直线距离分别为S_A＝r_A,S_B＝r_B,S_C＝r_C,S_D＝r_D；设相邻传感器之间的距离为AB＝BC＝CD＝a；设第一传感器A、第二传感器B、第三传感器C、第四传感器D接收的能量分别为E_A,E_B,E_C,E_D；基于弹性波在地层中传播时其能量随传播的距离呈指数形式衰减，其表达式如下：A_r＝A₀e^‑x(f)r             (1)式中，A₀为震源的初始振幅强度，A_r为距离震源r处接收的信号振幅强度，x(f)为衰减系数；在ΔSAC中，根据公式(1)以及能量和振幅成正比，设参数如下：式中，A_A为第一传感器(A)处接收的信号振幅强度，A_B为第二传感器(B)处接收的信号振幅强度，A_C为第三传感器(C)处接收的信号振幅强度；对公式(2)两边同时取对数得到：将r_A,r_C用r_B来表示得到：设∠SBA＝α，在ΔSAB和ΔSBC中，根据余弦定理得到：由于cos(180°‑α)＝‑cos(α)，则有cos(180°‑α)+cos(α)＝0，因此公式(5)中，与相加得到：将公式(5)带入公式(6)得到：根据公式(7)得到距离r_B：在ΔSCD中，根据公式(1)以及能量和振幅成正比，设参数如下：式中，A_D为第四传感器(D)处接收的信号振幅强度；对公式(9)两边同时取对数得到：将r_B,r_D用r_C来表示得到：设∠SCB＝β，在ΔSBC和ΔSCD中，根据余弦定理得到：由于cos(180°‑β)＝‑cos(β)，则有cos(180°‑β)+cos(β)＝0，因此公式(12)中，与相加得到：将公式(12)带入公式(13)得到：根据公式(14)得到距离r_C：将r_B，r_C带入公式(4)或公式(11)得到：公式(16)是关于衰减系数x(f)的二次方程，根据求根公式得到：式中，X、Y为中间参数，Z为衰减系数x(f)；根据公式(17)求得x(f)数值，将x(f)代入公式(8)、公式(15)分别求出距离r_B,r_C，将r_B代入公式(5)求出距离r_A、将r_C代入公式(12)求出距离r_D；对于任意三角形，根据海伦公式：式中，b,c,d分别为三角形的边长，l为三角形的半周长，即l＝(b+c+d)/2；以边长c为三角形底边的边长，H为三角形的高，有：则有：式中，b,d分别为震源S到任意两个传感器的直线距离，c为所述任意两个传感器之间的距离，H为震源S到监测邻井井眼的距离。