[发明专利]一种用于同时钻多口垂直井的磁测距方法

摘要

本发明公开了一种用于同时钻多口垂直井的磁测距方法，在井下利用工具在绝缘间隙带上生成电流，电流会产生磁场，再由另外一口井的三轴磁强计测得该磁场，并进行相关计算。根据所得到距离和角度的信息，两井可以同时钻进。当同时钻进多口井时，每口井的底部钻具组合都具有绝缘间隙和磁强计，均可产生磁场并测量磁场，实现多口井的同时钻进。

主权项

一种同时钻多口垂直井的磁测距方法，其特征在于：包括以下步骤；步骤1，同时钻多口垂直井时，将底部钻具组合布置在相邻的井一和井二中，所述井一的底部钻具组合包括钻头、导向马达、随钻测量工具MWD、用于提供评价井眼所钻地层信息的LWD工具以及位于钻铤的绝缘间隙带；所述井二的底部钻具组合包括钻头、导向马达、位于钻铤的绝缘间隙带以及设置有三轴磁强计的随钻测量工具MWD；步骤2，停止钻井过程，并停止相邻的井一的底部钻具组合和井二的底部钻具组合的旋转；步骤3，滑动相邻的井一的底部钻具组合和/或井二的底部钻具组合，使将井一的底部钻具组合中的绝缘间隙带放置在井二的底部钻具组合的磁强计所在的平面；步骤4，使用随钻测量工具MWD测量所述井一的底部钻具组合、井二的底部钻具组合的方位角和倾斜角；步骤5，给井一的底部钻具组合的绝缘间隙带通已知的电流I(0)，以生成磁场；步骤6，基于井一的底部钻具组合中的LWD工具的数据，分析井一的底部钻具组合数据来确定其相对于地质的位置，当井一和导电水基泥浆WBM一起钻进时，电流从井一的底部钻具组合流经到钻头并沿钻铤径向流入地层；轴向电流I(z)随着流过绝缘间隙带带的距离越远而近似线性减小，并且在钻头处几乎为零；井一的底部钻具组合上的电流也随流经绝缘间隙带距离越远而减小；井一内的磁场表述为：当井一与绝缘油基泥浆OBM一起钻进时，绝缘间隙带的电流基本保持恒定；井一内的磁场表述为：其中I(z)代表电流从绝缘间隙带沿底部钻具组合流过的一段距离z，I’是电流流进地层的修正值，r是两井底部钻具组合之间的距离，是从第一井底部钻具组合指向第二井底部钻具组合的单位向量，是沿第一井底部钻具组合轴向方向的单位向量，自由空间磁导率μ0＝4π·10‑7Henry/m；然后规划钻孔井一下一段的方位角和倾斜角；步骤7，利用井二的底部钻具组合的三轴磁强计测量井一的底部钻具组合中的绝缘间隙带产生的磁场的振幅、方向、三个分量的磁场，表述为所述三个分量的磁场包括：Bx，By，Bz，分别表述为步骤8，设定一个(x，y，z)坐标系与井二相关联，其中是一个单位向量，它与井二的底部钻具组合的轴对齐，并指向井二的底部钻具组合的钻头；坐标系的位于井二的底部钻具组合的磁强计；单位向量指水平方向向左，单位向量沿底部钻具组合10的轴并指向井二的钻头；相邻的井一与井二之间的相对方位角是角在平面(x，y，0)的投影与x轴之间的夹角为θ；步骤9，由于三个分量的磁场计算公式为其中I(0)，为已知参数，根据三个分量的磁场计算公式推导出：x0=-μ0I(0)2π[1+(Bx/By)2]By;]]>y0=μ0I(0)Bx2π[1+(Bx/By)2]By2;]]>再根据x0和y0计算出相邻的井一和井二之间相对距离r和相对角度γ，其中γ＝arctan(y0/x0)；步骤10，计算相邻的井一与井二之间的相对方位首先由井二的底部钻具组合的磁强计测得在z＝0时测量值，获得井一的底部钻具组合的绝缘间隙带在点(x0，y0，0)相对位置；假设两个底部钻具组合沿着它们的轨迹钻进一段距离Δz，磁场测量值在一个新的位置重新读数，然后进行相同的计算得到井一的底部钻具组合的绝缘间隙带关于井二的底部钻具组合的磁强计的x、y坐标系的新的值，即(x1，y1，Δz)；两点确定一条直线，(x0，y0，0)和(x1，y1，Δz)，得到井一的底部钻具组合与井二的底部钻具组合的相对方向：tanθ=y1-y0x1-x0,]]>步骤11，规划井二下一部分钻进的方位角和倾斜角来保持井二平行于井一，该计划基于井一规划的轨迹、井二相对于井一的位置；步骤12，恢复所有多口垂直井的钻进。