一种测量井间距离和方位的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种测量井间距离和方位的方法及系统，所述方法包括以下步骤：步骤一，在作业井中的钻头处设置磁源装置，钻头工作时磁源装置随钻头转动，产生交变磁场；步骤二，在参考井中设置探测装置，监测交变磁场的大小和方向；步骤三，根据步骤二监测得到的交变磁场的磁场强度的大小，计算得出作业井与参考井之间的相对距离；步骤四，根据步骤二监测得到的交变磁场的方向，确定作业井与参考井之间的相对方位。所述系统包括磁源装置和探测装置，所述磁源装置设置于作业井中，工作时产生交变磁场，所述探测装置设置于参考井中，监测交变磁场的大小和方向。本发明专利技术具有测量井间距离和方位精确度高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油钻井过程中的防碰井、连通井、平行井作业
，特别涉及一种测量井间距离和方位的方法及系统。
技术介绍
在石油和天然气钻采行业，对于能够精确控制作业井与已有井之间距离的技术的需求日益迫切。如果两ロ井发生碰撞，将会带来巨大损失。传统的井眼轨迹控制工具随钻测量系统(MWD)，一般采用基于地磁场、地球重力场测量的方式測量井眼轨迹，存在一定的局限性，即由于测量误差和计算误差导致最終存在误差椭圆。基于陀螺测量的MWD工具，在钻井的起始阶段需要进行多次陀螺测量，以保证精确的控制井眼轨迹。这种測量需要整个钻机的协助，而且需要关闭临近的产油井，这种反复的測量既浪费时间，又降低产量。基于交变磁场测量两ロ井间的距离和相对位置，大大提高了井眼控制的精确度， 但是目前的使用方式通常要求磁源装置的旋转轴与探測装置共面，这就限制了使用范围， 同时增大了使用的难度。图I是分析磁源装置与探測装置空间关系的ニ维模型示意图，r为测点与源中心点的连接线。X和Y分别为探測装置的两个坐标轴。模型分析的目的是计算出X轴与r的夹角Axr，以及通过两个坐标轴测量到的磁感应强度计算出探測装置与磁源装置之间的距离。根据电磁理论得知,在沿着r方向的磁场分量Br和垂直于r方向的磁场分量Bq分别为=...................r Sin(Ami)其中Amr = Atr_wt,其中Atr为t = 0时刻磁源装置方向与探测装置方向的夹角, wt为t时刻磁源装置旋转的角度； Bx = Brcos (Axr) _Bqsin (Axr)By = Brsin (Axr) +Bqcos (Axr)可以推导出磁源装置与探測装置之间的相对距离r的计算公式如下 在ニ维测距模型中要求作业井中的磁源装置与參考井中的探测装置在同一垂直深度位置，这在实际测量中难以精确做到。加之ニ维模型只能在同一垂直深度位置处计算作业井与參考井之间的距离，而不能在空间上确定上述两者之间的距离。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种测量井间距离和方位的方法及系统，解决了目前测量井间距离和方位精确度不高，需要反复测量导致浪费时间及降低产量等问题，具有测量井间距离和方位精确度高的优点。本专利技术的目的通过下述技术方案实现一种测量井间距离和方位的方法，包括以下步骤步骤一，在作业井中的钻头处设置磁源装置，钻头工作时磁源装置随钻头转动，产生交变磁场；步骤二，在参考井中设置探测装置，监测步骤一所产生的交变磁场的磁场强度大小和方向；步骤三，根据步骤二监测得到的交变磁场的磁场强度的大小，计算得出作业井与参考井之间的相对距离；步骤四，根据步骤二监测得到的交变磁场的方向，确定作业井与参考井之间的相对方位。优选的，所述磁源装置为永磁体，所述探测装置为磁通门。优选的，所述交变磁场在空间中任意一点产生变化的磁场强度，磁场强度的变化在空间任意一点均形成一个规则的椭圆极性磁场。优选的，所述步骤三具体是指所述规则的椭圆极性磁场上各点磁场大小的有效值与作业井和参考井之间的相对距离的3次方成反比关系，公式如下权利要求1.一种测量井间距离和方位的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一，在作业井中的钻头处设置磁源装置，钻头工作时磁源装置随钻头转动，产生交变磁场；步骤ニ，在參考井中设置探測装置，监测步骤一所产生的交变磁场的磁场强度大小和方向；步骤三，根据步骤ニ监测得到的交变磁场的磁场强度的大小，计算得出作业井与參考井之间的相对距离；步骤四，根据步骤ニ监测得到的交变磁场的方向，确定作业井与參考井之间的相对方2.根据权利要求I所述的测量井间距离和方位的方法，其特征在于，所述磁源装置为永磁体，所述探测装置为磁通门。3.根据权利要求I所述的测量井间距离和方位的方法，其特征在于，所述交变磁场在空间中任意一点产生变化的磁场强度，磁场强度的变化在空间任意一点均形成一个规则的椭圆极性磁场。4.根据权利要求3所述的测量井间距离和方位的方法，其特征在于，所述步骤三具体是指所述规则的椭圆极性磁场上各点磁场大小的有效值与作业井和參考井之间的相对距离的3次方成反比关系，公式如下式中，B为磁场的平均值，k为系数值，r为作业井和參考井之间的相对距离；由此三维模型可得5.根据权利要求4所述的测量井间距离和方位的方法，其特征在于，所述步骤四具体是指所述规则的椭圆极性磁场的长轴所在直线与磁源装置和探測装置所在直线共线，因此，确定作业井与參考井之间的相对方位，即确定规则的椭圆极性磁场的长轴在所述探测装置的坐标系中所占的方位；将方位关系转换成几何关系，即规则的椭圆极性磁场的长轴与所述探测装置的坐标系的夹角，公式如下6.一种测量井间距离和方位的系统，其特征在于，该系统包括磁源装置和探测装置，所 述磁源装置设置于作业井中，工作时产生交变磁场，所述探测装置设置于参考井中，监测交 变磁场的磁场强度大小和方向，从而确定作业井和参考井之间的相对距离和相对方位。7.根据权利要求6所述的测量井间距离和方位的系统，其特征在于，所述磁源装置为 永磁体，设置于作业井中的钻头处。8.根据权利要求6所述的测量井间距离和方位的系统，其特征在于，所述探测装置为 磁通门，设置于参考井中的有线探管内。9.根据权利要求8所述的测量井间距离和方位的系统，其特征在于，所述磁通门包括 三轴正交磁力计。10.根据权利要求6所述的测量井间距离和方位的系统，其特征在于，所述交变磁场在 空间中任意一点产生变化的磁场强度，磁场强度的变化在空间任意一点均形成一个规则的椭圆极性磁场；所述作业井和参考井之间的相对距离r为全文摘要本专利技术公开了一种测量井间距离和方位的方法及系统，所述方法包括以下步骤步骤一，在作业井中的钻头处设置磁源装置，钻头工作时磁源装置随钻头转动，产生交变磁场；步骤二，在参考井中设置探测装置，监测交变磁场的大小和方向；步骤三，根据步骤二监测得到的交变磁场的磁场强度的大小，计算得出作业井与参考井之间的相对距离；步骤四，根据步骤二监测得到的交变磁场的方向，确定作业井与参考井之间的相对方位。所述系统包括磁源装置和探测装置，所述磁源装置设置于作业井中，工作时产生交变磁场，所述探测装置设置于参考井中，监测交变磁场的大小和方向。本专利技术具有测量井间距离和方位精确度高的优点。文档编号G01C1/00GK102607392SQ20121006575公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日专利技术者冯泽东, 刘海, 唐婉玲, 曾莉莉, 林福宏, 熊陵, 石岩峰 申请人:中天启明石油技术有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海，曾莉莉，冯泽东，林福宏，唐婉玲，石岩峰，熊陵，
申请(专利权)人：中天启明石油技术有限公司，
类型：发明
国别省市：