[發明專利]定位儀

有效

• 申請號: 201080049030.1
• 申請日: 2010-10-29
• 公開（公告）號: CN102597420A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: J·哈倫德貝克;M·弗蘭克
• 申請（專利權）人: 韋爾泰克有限公司
• 主分類號: E21B47/092
• 分類號: E21B47/092;G01V11/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張亞非;楊曉光

技術領域

本申請涉及一種用于確定在井下套管中的工具的位置的定位儀。

背景技術

當在井下套管中運行工具時，會經常需要知曉工具的具體位置。特別當運行不同類型的檢驗儀或測井儀時，知曉在檢驗或測井期間做出的每次觀測的確切的位置會是非常重要的。出于這個和多個其他原因，作出了許多嘗試來開發能夠確定工具當位于井下時的位置的設備。

已知用來確定井下工具的位置的設備被稱為“套管接箍定位器”。通常，定位器包括一個或多個磁體以及一個或多個當經過接箍或套管的特征時用來測量磁通量和電通量變化的線圈，所述特征顯著到足夠導致可測的變化。該設備因而僅能逐個接箍地而不是在兩個接箍之間確定工具的位置，并且為測量通量的不同，設備必須在套管中以顯著的速度移動。

另一種“套管接箍定位器”包括一個或多個用來測量在套管接箍中殘留或自然發生的磁力的線圈形式的磁通門磁強計(flux?gate?magnetometer)。然而，為了確定工具在接箍之間的位置，必須使用線纜深度(wireline?depth)。

如US6768299中所示，“套管接箍定位器”也可以包括一個用來測量由磁體產生的磁場強度變化的磁強計。“套管接箍定位器”也可以包括多個磁強計來實現不同的檢測模式，從而一個磁強計檢測接箍并且其他磁強計檢測工具的方向以便控制工具的鉆頭的方向。

發明內容

本發明的目的是全部或部分克服現有技術中的上述不足與缺陷。更具體地，目的是提供一種可替代的能夠確定工具相對于一已知參考點例如井口的確切位置的定位儀。

因此，目的是提供一種能夠確定甚至在沿套管長度的兩個接箍之間的位置的儀器。

以上目的以及其他許多將從下面的描述中可見的目的、優點和特征，由根據本發明的解決方案通過用來確定在井下套管中的位置的定位儀實現，該定位儀具有縱向儀器軸并且包括：

-檢測單元，包括：

-用于產生磁場的第一磁體，

-配置在第一平面內和與第一磁體相距第一距離的用于測量磁場的大小和/或方向的第一傳感器，用于檢測磁場的變化，以及

-配置在相同的第一平面內和沿所述軸與第一傳感器相距第二距離的用于測量磁場的大小和/或方向的第二傳感器，也用于檢測磁場的變化，

其中傳感器檢測磁場的大小和/或方向中的變化，磁體具有基本上與縱向儀器軸橫截的磁場源軸。

當儀器具有磁體和兩個傳感器這兩者時，儀器的定位獨立于儀器的速度。由傳感器執行的測量可被處理為儀器的速度的相當精確的估計并由而得到其位置的相當精確的估計。因此，不需要額外的儀器來確定位置，并且位置還能在兩個套管接箍之間被確定。

當儀器具有兩個相互之間以一距離放置的傳感器時，第一傳感器的測量能與第二傳感器的測量比較，這導致儀器的當前位置的更精確的估計，并且依賴于位置的后續操作能因而被更精確地確定。

定位儀可以進一步包括第二磁體，第一傳感器相對于第一磁體的縱向延伸以第一角度放置，并且第二傳感器具有相對于第二磁體的縱向延伸的第一距離和角度。

在一個實施例中，這些傳感器可以被放置在距離磁體相同的距離上。

這些傳感器可以是各向異性的磁阻傳感器。通過使用各向異性磁阻傳感器，傳感器的測量可以與儀器的速度無關。

定位儀可以進一步包括第二磁體，第二傳感器相對于第二磁體以一位置安排，該位置與第一傳感器相對于第一磁體安排的位置相同，好像第一傳感器和磁體被平行移位一樣，并且磁體可以被安排在與第一和第二傳感器相同的第一平面內。通過在相同的平面內配置傳感器，可以獲得儀器的更精確的位置。

另外，第一距離可以與第二距離相等。

此外，第一和第二傳感器可以安排在磁體的一側并且多個傳感器可以安排在第一平面內的另一側。

所述磁體可以安排在板的一側，并且另外的磁體可以安排在板的另一側從而磁體的兩個互斥的磁極相對。板可以由非導電或非磁性材料制成，例如瓷、陶瓷、云母、玻璃、塑料或它們的組合。

儀器可以包括多個磁體，每個磁體安排于傳感器的外部，因此第一磁體安排在第一傳感器的外部，并且第二磁體安排于第二傳感器的外部。

另外，該至少一個磁體可以是永久磁體或電磁體。

每個傳感器可以測量磁場或場矢量的大小和方向，即場的強度和/或方向。

儀器可以是具有外壁的圓柱體形狀，并且檢測單元可以安排在儀器的內部并被外壁包圍。

磁體可以具有矩形形狀或圓柱體形狀。