[發(fā)明專利]一種井下雙探頭磁測(cè)量裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010965712.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112253084A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙國(guó)山;馮光通;于克武;李茜;王斌斌;姬戰(zhàn)民;祁亞男;孫梅;付琦;劉俊;朱建建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)公司
• 主分類號(hào): E21B47/00
• 分類號(hào): E21B47/00;E21B47/0228
• 代理公司: 東營(yíng)雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司 37107
• 代理人: 羅文遠(yuǎn)

本發(fā)明公開(kāi)了一種井下雙探頭磁測(cè)量裝置，其技術(shù)方案是：在無(wú)磁外筒內(nèi)依次安裝供電連接短節(jié)、數(shù)據(jù)處理艙、信號(hào)采集艙、測(cè)量傳感器艙和定位引導(dǎo)裝置，所述供電連接短節(jié)主要由電纜接頭和穩(wěn)壓電源模塊組成，電纜接頭與下入電纜連接為井下供電，同時(shí)將編碼信號(hào)疊加在單芯供電電纜上傳輸；定位引導(dǎo)裝置主要由錐形金屬頭和水利塞組成，錐形金屬頭與儀器外殼連接，通過(guò)泵送水力作用輔助引導(dǎo)定位。有益效果是：本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”和“點(diǎn)對(duì)線”的磁源信標(biāo)與測(cè)量裝置間相對(duì)距離方位的測(cè)量計(jì)算，確保已鉆井眼和在鉆井眼的精確導(dǎo)向定位；隨著現(xiàn)在對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)井開(kāi)采需求的增加，提高了復(fù)雜結(jié)構(gòu)井中鉆井導(dǎo)向定位的成功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油鉆井用隨鉆儀器技術(shù)，特別涉及一種井下雙探頭磁測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)

易開(kāi)發(fā)油氣藏的衰竭使得復(fù)雜結(jié)構(gòu)井技術(shù)成為油氣藏實(shí)現(xiàn)高效利用的關(guān)鍵，其核心在于井眼軌跡的控制與引導(dǎo)。現(xiàn)有幾何導(dǎo)向技術(shù)已能實(shí)現(xiàn)利用加速度計(jì)、磁力計(jì)、陀螺儀等傳感器測(cè)量井斜角、方位角等軌跡參數(shù)，在鉆井過(guò)程中對(duì)井眼軌跡的控制依據(jù)當(dāng)前鉆進(jìn)方向的測(cè)量，其中對(duì)地磁場(chǎng)的相關(guān)信息進(jìn)行測(cè)量是重要的測(cè)量方式，但是地磁場(chǎng)信號(hào)對(duì)抗外界干擾能力差，測(cè)量結(jié)果的精度也不能保證。

為了解決現(xiàn)有幾何導(dǎo)向定位技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井時(shí)存在的導(dǎo)向精度低的問(wèn)題，利用分析電磁場(chǎng)分布的導(dǎo)向鉆井技術(shù)得以發(fā)展應(yīng)用，比較常見(jiàn)的是運(yùn)用到連通井和成對(duì)平行水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井中，其原理都是將磁場(chǎng)信號(hào)發(fā)生源與信號(hào)測(cè)量位置耦合為一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)磁場(chǎng)信號(hào)的采集與處理，分析磁場(chǎng)信號(hào)的空間分布規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解運(yùn)算，得出磁場(chǎng)信號(hào)源與測(cè)量位置的空間矢量距離，從而引導(dǎo)井眼軌跡按設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)，其中旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)測(cè)距系統(tǒng)（RMRS）應(yīng)用最為廣泛，隨著現(xiàn)在對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)井開(kāi)采需求的增加，提高復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井導(dǎo)向定位成功率以及趨勢(shì)預(yù)測(cè)顯得尤為迫切。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種井下雙探頭磁測(cè)量裝置及方法，能夠?yàn)榫麓判詤?shù)測(cè)量提供基線固定的兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”和“點(diǎn)對(duì)線”的磁源信標(biāo)與測(cè)量裝置間相對(duì)距離方位的測(cè)量計(jì)算，確保已鉆井眼和在鉆井眼的精確導(dǎo)向定位。

其技術(shù)方案是：包括測(cè)量傳感器艙（1）、信號(hào)采集艙（2）、數(shù)據(jù)處理艙（3）、供電連接短節(jié)（4）、定位引導(dǎo)裝置（5）和無(wú)磁外筒（6），在無(wú)磁外筒（6）內(nèi)依次安裝供電連接短節(jié)（4）、數(shù)據(jù)處理艙（3）、信號(hào)采集艙（2）、測(cè)量傳感器艙（1）和定位引導(dǎo)裝置（5），所述供電連接短節(jié)（4）主要由電纜接頭（7）和穩(wěn)壓電源模塊（8）組成，電纜接頭（7）與下入電纜連接為井下供電，同時(shí)將編碼信號(hào)疊加在單芯供電電纜上傳輸；定位引導(dǎo)裝置（5）主要由錐形金屬頭（9）和水利塞（10）組成，錐形金屬頭（9）與儀器外殼連接，并通過(guò)重力和水力作用引導(dǎo)儀器定位，水力塞（10）安裝在錐形金屬頭基座上，通過(guò)泵送水力作用輔助引導(dǎo)定位。

優(yōu)選的，上述測(cè)量傳感器艙（1）主要由三軸重力加速度計(jì)（11）、溫度傳感器（12）、第一三軸磁場(chǎng)測(cè)量探頭 （13）和第二三軸磁場(chǎng)測(cè)量探頭（14）組成，三軸重力加速度計(jì)（11）安裝在基線中點(diǎn)位置，三軸重力加速度計(jì)（11）測(cè)量三軸重力場(chǎng)數(shù)據(jù)，溫度傳感（12）提供溫度數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，上述信號(hào)采集艙（2）主要由交直流隔離模塊（15）和信號(hào)采樣保持模塊（16）組成，從測(cè)量傳感器艙（1）獲得的信號(hào)輸送至信號(hào)采集艙（2），采樣頻率為80Hz，三軸磁場(chǎng)信號(hào)通過(guò)交直流隔離模塊（15）進(jìn)行交流信號(hào)和直流信號(hào)分離，分離后的直流信號(hào)通過(guò)直流濾波模塊進(jìn)行低通濾波，截止頻率為1Hz，分離后的交流信號(hào)通過(guò)低通濾波，截止頻率為10Hz。

優(yōu)選的，上述數(shù)據(jù)處理艙（3）主要由數(shù)據(jù)處理模塊（17）和通信模塊（18）組成，數(shù)據(jù)處理模塊（17）依據(jù)采集信號(hào)得到測(cè)點(diǎn)處的方位角、傾斜角和溫度，通訊模塊（18）采用基于單芯電力載波通訊方式，編碼信號(hào)經(jīng)過(guò)SN55451B電平驅(qū)動(dòng)，然后通過(guò)變壓器耦合到單芯電纜中進(jìn)行信號(hào)上傳，地面采用傳感器的輸出信號(hào)作為深度和速度的信號(hào)源。