[發明專利]一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距裝置及測距防碰方法

在審

• 申請號: 201610009640.8
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105649613A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 郭智勇;田茉莉;陳文輝;梁海波;杜堅;張禾;徐少楓
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/092
• 分類號: E21B47/092;E21B7/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 裴娜

1.一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距裝置，其特征在于，包 括永磁鐵組、反向補償電磁鐵及磁場測量傳感器，所述永磁鐵組、所 述反向補償電磁鐵及所述磁場測量傳感器成一條直線安裝在鉆頭與 無磁鉆鋌之間。

2.根據權利要求1所述的一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距 裝置，其特征在于，所述永磁鐵組包括多個表面磁感應強度約為1.5T 的等效磁矩同向平行排列的柱狀永磁鐵。

3.根據權利要求2所述的一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距 裝置，其特征在于，所述反向補償電磁鐵的等效磁矩與所述柱狀永磁 鐵等效磁矩方向相反。

4.根據權利要求1所述的一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距 裝置，其特征在于，所述磁場測量傳感器為單軸磁場傳感器，其磁場 測點位于該旋轉測距裝置的軸線上，磁場測量方向與所述軸線垂直， 通過調整所述反向補償電磁鐵電流使得測點旋轉軸處垂向磁場小于 0.1nT。

5.一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距防碰方法，其特征在于， 包括以下步驟：

步驟一，將永磁鐵組、反向補償電磁鐵及磁場測量傳感器固定安 裝在一根無磁金屬短接中構成反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距裝置， 無磁短接測距裝置安裝在無磁鉆鋌與鉆頭之間；

步驟二，無磁短接測距裝置隨著鉆桿一起轉動，當正鉆井周圍不 存在已鉆井套管時，磁場傳感器測量垂向磁化場周期波動接近0nT； 當正鉆井周圍防碰范圍內存在已鉆井套管時，磁場傳感器測量到周期 性的磁化場波動，波動峰峰值的大小滿足式(1)函數關系：

B_pp＝f(m_a1,m_a2,…,m_aN,χ_a,φ，δ,D)(1)

式(1)中m_a1,m_a2,…,m_aN為永磁鐵組每個永磁鐵的等效磁矩，χ_a為 已鉆鄰井套管的有效磁化率，φ為套管的外徑，δ為套管的厚度，這 些參數在進行磁場測距防碰前測量得到，為已知變量，即式(1)可 變為旋轉垂向磁場峰峰值B_pp關于正鉆井磁測點到鄰井距離D的單 變量函數：

B_pp＝f(D)(2)

步驟三，通過磁偶極子構造法建立反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉計 算模型，在式(1)已知參數和測量得到垂向磁場峰峰值B_pp的條件下， 使用粒子群優化算法和反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉計算模型，找到使 得計算垂向磁場峰峰值與測量垂向磁場峰峰值差異盡量小的距離D， 調整正鉆井實時鉆進使得正鉆井鉆頭保持在安全鉆進范圍內，以實現 正鉆井與鄰井之間的隨鉆防碰。