[發明專利]基于組合式偏心探頭的瞬變電磁救援井探測方法和系統

有效

• 申請號: 202010743354.0
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111734389B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 李中;郝希寧;許亮斌;李國玉;李紅星;盛磊祥;羅洪斌;王宇;羅曦;李愛勇;袁俊亮;李峰飛
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油研究總院有限責任公司;中海油田服務股份有限公司
• 主分類號: E21B47/04
• 分類號: E21B47/04;E21B47/13
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

本發明涉及一種基于組合式偏心探頭的瞬變電磁救援井探測方法和系統，其包括：事故井、救援井、井下電磁探測儀、地面處理模塊和上位機模塊。其中，事故井中設置有多根事故井套管，各事故井套管兩兩之間通過接箍相連；救援井為不含金屬套管的裸眼井；井下電磁探測儀設置在裸眼井中，用于對事故井套管信息進行探測，并通過鎧裝電纜將探測到的事故井套管信息發送到地面處理模塊；地面處理模塊用于對接收到的事故井套管信息進行解耦、去噪和放大處理后利用USB發送給上位機模塊；上位機模塊用于對處理后的陣列信號進行存儲和成像顯示，或者基于接收到的數據進行后期數據回放。本發明可以廣泛應用于救援井探測領域。

技術領域

本發明涉及井下探測技術領域，特別是涉及一種基于組合式偏心探頭的瞬變電磁救援井探測方法和系統。

背景技術

在救援井中對事故井套管進行探測定位，是控制井噴、保障深水鉆井作業安全的關鍵技術之一。然而，受誤差橢球影響，救援井僅依靠救援井和事故井井身軌跡信息很難直接中靶，其鉆井過程需要通過不斷地測量救援井與事故井之間的相對距離和方位，逐步引導救援井與事故井鉆遇連通。因此，在救援井中對事故井套管進行測距定位是決定救援井與事故井連通成敗的關鍵。

近年來，瞬變電磁系統利用金屬套管比地層電阻率低6-7個數量級這一特征，通過探測均勻地層中的金屬異常體可確定探測儀器與金屬套管的相對距離，已廣泛應用于救援井探測定位領域。目前存在的技術問題主要為：

(1)在救援井的近距離跟隨階段，由于測量位置大且兩井相距較近，電磁信號覆蓋的事故井范圍較大，被測事故井套管不再是點目標，因此測得的距離和方位將存在嚴重偏差，無法得到兩井相對姿態信息，不利于救援井近距離高精度跟隨；

(2)大多采用居中探頭，其探測信息包含井周360度的信息，且所含各個方向的分量相同，不具有方位識別能力。然而，在實際應用中，事故井套管位于救援井的某一側，采用居中探頭的方法無法直接獲得事故井套管與救援井的方位信息，無法滿足測試現場的需求。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種基于組合式偏心探頭的瞬變電磁救援井探測方法和系統，利用位于井周不同深度不同方向的組合式偏心探頭，通過對比多個偏心探頭的接收響應，對事故井套管相對于救援井的方位進行判斷，在此基礎上，根據反演的兩井相對距離進行反演，結合陣列信號處理算法，提高了兩井方位和距離實時計算的精度，為兩井的鉆進連通提供重要信息。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

本發明的第一個方面，是提供一種基于組合式偏心探頭的瞬變電磁救援井探測系統，其包括：事故井、救援井，所述事故井中設置有多根事故井套管，兩兩所述事故井套管之間通過接箍相連；所述救援井為不含金屬套管的裸眼井；其還包括：井下電磁探測儀、地面處理模塊和上位機模塊；所述井下電磁探測儀設置在所述裸眼井中，包括上扶正器、下扶正器、馬籠頭、DC-DC電源模塊、電路模塊和組合式偏心探頭模塊；所述上扶正器和下扶正器分別位于井下電磁探測儀上下兩端，用于保證所述井下電磁探測儀處于居中狀態不發生偏磨；所述馬籠頭設置在所述上扶正器下方，用于與電纜末端連接；所述DC-DC電源模塊用于為整個井下電磁探測儀供電，并向所述組合式偏心探頭模塊施加瞬變電磁激勵信號，所述組合式偏心探頭模塊對周圍地層返回的包含事故井套管信息的二次渦流場信號進行接收，并發送到所述電路模塊；所述電路模塊對接收到的二次渦流場信號進行處理后，通過電纜發送到所述地面處理模塊；所述地面處理模塊用于對接收到的事故井套管信息進行處理后發送給所述上位機模塊；所述上位機模塊用于對處理后的陣列信號進行存儲和成像顯示，或者基于接收到的數據進行后期數據回放。

進一步地，所述組合式偏心探頭模塊包括若干偏心探頭構成的偏心探頭陣列，每一所述偏心探頭均包括一個繞于鐵芯上的發射線圈和一個接收線圈，且各所述偏心探頭的發射線圈由上向下呈偏心陣列狀均勻間隔設置在井周360度范圍內，各所述偏心探頭的接收線圈居中設置。

進一步地所述組合式偏心探頭模塊包括8個偏心探頭。