[發(fā)明專利]一種確定正鉆井中靶點(diǎn)位置的磁定位方法

有效

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• 申請日: 2015-01-20
• 公開（公告）號: CN104747170B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王肄輝;劉海;王小虎;熊陵
• 申請（專利權(quán)）人: 中天啟明石油技術(shù)有限公司
• 主分類號: E21B47/0228
• 分類號: E21B47/0228;E21B47/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 黃磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及連通井、防碰測距及救援井的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鉆井過程中確定正鉆井中靶點(diǎn)位置的磁定位方法。

背景技術(shù)

在石油、地礦等能源領(lǐng)域，鉆井工程是資源開發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。諸如尋找和證實(shí)含油田構(gòu)造、獲得工業(yè)流油、探明已證實(shí)的含油氣構(gòu)造的含有面積和儲(chǔ)量，取得有關(guān)油田的地質(zhì)資料和開發(fā)數(shù)據(jù)，最后將原油從地下取到地面上來等等，無以不是通過鉆井來完成的。隨著油田勘探開發(fā)工作的深入，對鉆井工程技術(shù)的要求越來越高，鉆井工程已發(fā)展了水平井、大位移井、多分支井、連通井等各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)井，而復(fù)雜結(jié)構(gòu)井如定向井投入成本大、定位精度高，給測井鉆井技術(shù)提出了更高的要求，如定向井、連通井要求中靶精度高。

傳統(tǒng)的測井水平只提供鉆具的方位和傾角，并不能直接提供鉆頭與靶點(diǎn)的相對位置參數(shù)，難以避免誤差累積，因此無法滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井技術(shù)高可靠、高精度導(dǎo)向定位以及抗干擾的技術(shù)需求。現(xiàn)有計(jì)算中雖然已經(jīng)提出了計(jì)算出正鉆井中靶點(diǎn)位置的方案，但是由于靶點(diǎn)按順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周，其磁場強(qiáng)度在這一個(gè)周期會(huì)出現(xiàn)兩組最大值和最小值，因此所求靶點(diǎn)的磁方位并不具有唯一性，難以準(zhǔn)確確定靶點(diǎn)的位置，明確正鉆井靶點(diǎn)的位置，容易出現(xiàn)誤差積累，導(dǎo)致中靶精度低等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種能夠準(zhǔn)確并且唯一的確定正鉆井中靶點(diǎn)位置的磁定位方法，通過該方法探測正鉆井和已鉆井之間的距離及方位，明確正鉆井靶點(diǎn)的位置，進(jìn)而指導(dǎo)正鉆井鉆進(jìn)，最終達(dá)到正鉆井和已鉆井連通或避免正鉆井和已鉆井連通的目的。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種確定正鉆井中靶點(diǎn)位置的磁定位方法，包括以下步驟：

步驟1、已鉆井的測量探管上兩組磁通門同時(shí)采集正鉆井中靶點(diǎn)位置產(chǎn)生的磁場數(shù)據(jù)；其中已鉆井的測量探管上兩組磁通門的方位相同且具有固定高度差；

步驟2、將步驟1中兩組磁通門采集的靶點(diǎn)位置磁場數(shù)據(jù)作為磁定位方位的輸入，并且根據(jù)磁定位方位的輸入計(jì)算每組磁通門采集的磁場數(shù)據(jù)在每個(gè)周期磁場強(qiáng)度的最大值、磁場強(qiáng)度的最小值、磁場強(qiáng)度最大值時(shí)分量值以及磁場強(qiáng)度最小值時(shí)的分量值；

步驟3、根據(jù)每組磁通門與靶點(diǎn)位置處每個(gè)周期磁場強(qiáng)度取最大值以及最小值時(shí)的磁方位關(guān)系獲取靶點(diǎn)位置相對于每組磁通門的位置坐標(biāo)；

步驟4、根據(jù)靶點(diǎn)位置相對于每組磁通門的位置坐標(biāo)，結(jié)合兩組磁通門之間的固定高度差確定靶點(diǎn)位置的最終位置坐標(biāo)。

優(yōu)選的，所述每組磁通門中包括有三個(gè)分量的磁通門，其中每組的三個(gè)分量磁通門兩兩相互正交，正交的方向分別為X軸方向、Y軸方向和Z軸方向，其中X軸方向指的是上下方向、Y軸方向指的左右方向，Z軸方向?yàn)榍昂蠓较颉?/p>

更進(jìn)一步的，所述步驟3中靶點(diǎn)位置相對于其中一組磁通門的位置坐標(biāo)(x,y,z)通過如下公式進(jìn)行求?。?/p>

其中Bx0、By0和Bz0為該組磁通門采集的磁場數(shù)據(jù)在每個(gè)周期磁場強(qiáng)度的最小值BTmin時(shí)，對應(yīng)該組磁通門中三個(gè)磁通門采集的磁場強(qiáng)度的分量值，即最小磁場強(qiáng)度時(shí)，X、Y和Z三軸的磁場強(qiáng)度分量值；其中Bx1、By1和Bz1為該組磁通門采集的磁場數(shù)據(jù)在每個(gè)周期磁場強(qiáng)度的最大值BTmax時(shí)，對應(yīng)該組磁通門中三個(gè)磁通門采集的磁場強(qiáng)度的分量值，即最大磁場強(qiáng)度時(shí)，X、Y和Z三軸的磁場強(qiáng)度分量值；r為該組磁通門與靶點(diǎn)之間的距離；θ為該組磁通門和靶點(diǎn)之間的連線與靶點(diǎn)前進(jìn)方向的夾角；α為該組磁通門獲取的最大磁場強(qiáng)度時(shí)磁場的方向和靶點(diǎn)前進(jìn)方向的夾角；

其中

所述步驟3中靶點(diǎn)位置相對于另一組磁通門的位置坐標(biāo)(x′,y′,z′)通過如下公式進(jìn)行求取：

其中Bx0′、By0′和Bz0′為該組磁通門采集的磁場數(shù)據(jù)在每個(gè)周期磁場強(qiáng)度的最小值BTmin′時(shí)，對應(yīng)該組磁通門中三個(gè)磁通門采集的磁場強(qiáng)度的分量值，即最小磁場強(qiáng)度時(shí)，X、Y和Z三軸的磁場強(qiáng)度分量值；其中Bx1′、By1′和Bz1′為該組磁通門采集的磁場數(shù)據(jù)在每個(gè)周期磁場強(qiáng)度的最大值BTmax時(shí)，對應(yīng)該組磁通門中三個(gè)磁通門采集的磁場強(qiáng)度的分量值，即最大磁場強(qiáng)度時(shí)，X、Y和Z三軸的磁場強(qiáng)度分量值；r′為該組磁通門與靶點(diǎn)之間的距離；θ′為該組磁通門和靶點(diǎn)之間的連線與靶點(diǎn)前進(jìn)方向的夾角；α′該組磁通門獲取的最大磁場強(qiáng)度時(shí)磁場的方向和靶點(diǎn)前進(jìn)方向的夾角；

其中