[發(fā)明專利]一種基于鄰井套管剩磁的磁定位防碰方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110846565.1
• 申請日: 2021-07-26
• 公開（公告）號: CN115680491A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊春旭;牛洪波;曹向峰;權(quán)福瑤;曹繼飛;楊澤寧;畢研濤;劉曉蘭;張佃賓;潘鵬
• 申請（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藝研究院
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B47/0228;E21B47/12
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司 37107
• 代理人: 李夫壽

1.一種基于鄰井套管剩磁的磁定位防碰方法，其特征在于：在鉆井鉆至防碰段后，利用MWD探管每隔一定距離測量一次磁場數(shù)據(jù)，若磁場數(shù)據(jù)變化不大，且接近于地磁場數(shù)據(jù)，則繼續(xù)鉆進(jìn)，直至測得的磁場值發(fā)生磁場異常突變，偏離地磁場數(shù)值，進(jìn)入磁異常區(qū)域，此時認(rèn)為在鉆井距離鄰井較近；利用已知井眼軌跡的正鉆井中的MWD探管測量并處理后得到的鄰井套管剩磁磁場，與建立的鄰井剩磁套管串磁場模型耦合，求得正鉆井與鄰井兩井間位置關(guān)系，并進(jìn)行防碰判斷和避碰操作；

當(dāng)在鉆井鉆至磁異常區(qū)域后，具體操作方法為：

第一步，停鉆；

第二步，利用MWD探管磁場數(shù)據(jù)，將正鉆井的鉆進(jìn)線路作為測段，每隔一定距離測量一次，將各個測點處探管記錄的磁場和重力場數(shù)據(jù)發(fā)送至地面處理，上提至傳感器測得的第一個近似于地磁場的測點，此點即為該測段的最后一個點；

第三步，將測點的磁場數(shù)據(jù)去除地磁場數(shù)據(jù)，得到鄰井套管串剩磁磁場在該鉆井軌跡處的數(shù)值；

第四步，將上步數(shù)值代入鄰井套管串剩磁磁場模型，利用多點測量的數(shù)據(jù)可以組成方程組；

第五步，求得正鉆井與鄰井兩井間相對位置關(guān)系；

第六步，根據(jù)正鉆井與鄰井兩井間位置關(guān)系、正鉆井鉆進(jìn)方向和鉆進(jìn)速度計算碰撞概率；

第七步，根據(jù)正鉆井與鄰井兩井間位置關(guān)系和計算得到的碰撞概率，判斷是否需要進(jìn)行防碰作業(yè)，若需要防碰，則進(jìn)入第八步，若不需要，則進(jìn)入第九步；

第八步，向井下控制模塊11發(fā)送信號，控制模塊11控制轉(zhuǎn)向模塊10改變正鉆井的鉆進(jìn)方向，一次避碰操作完成后，需要繼續(xù)重復(fù)上述步驟，直至第七步被判斷為不需要進(jìn)行防碰時，繼續(xù)沿當(dāng)前軌跡鉆進(jìn)；

第九步，繼續(xù)沿預(yù)定軌跡繼續(xù)鉆進(jìn)；

繼續(xù)重復(fù)上述步驟，從而完成防碰井段鉆進(jìn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于鄰井套管剩磁的磁定位防碰方法，其特征在于：所述鄰井剩磁套管串磁場模型建立方法為：

首先，建立單根剩磁套管周圍的磁場分布模型：

將套管視為中空圓柱形永磁體，由此可以計算套管周圍磁場分布情況，引入套管厚度t，分別求出套管外徑所在實體圓柱永磁體的外磁場和套管內(nèi)徑所在的虛擬圓柱永磁體的外磁場：

其中，套管外徑所在實體圓柱永磁體的外磁場徑向和軸向分量分別為：

B_ρo＝B₀[α_o+C(k_o+,1,1,-1)-α_o-C(k_o-,1,1,-1)] (1)

其中：

z_±＝z±b

套管內(nèi)徑所在的虛擬圓柱永磁體的外磁場徑向和軸向分量分別為：

B_ρi＝B₀[α_i+C(k_i+,1,1,-1)-α_i-C(k_i-,1,1,-1)] (3)

其中：

z_±＝z±b

其中：

a——套管半徑

b——套管長度的一半

z——z軸坐標(biāo)

ρ——極徑坐標(biāo)

t——套管厚度

通過套管外徑所在實體圓柱永磁體的外磁場減去套管內(nèi)徑所在的虛擬圓柱永磁體的外磁場即可得到單根剩磁套管周圍磁場分布，即：

B_ρ＝B_ρo-B_ρi (5)

B_z＝B_zo-B_zi (6)

然后，建立多根剩磁套管串周圍的磁場分布模型：

通過得到的單根剩磁套管周圍磁場分布，結(jié)合實際套管串聯(lián)后各自套管的位置關(guān)系分別計算出各自的軸向和徑向磁感應(yīng)強度后進(jìn)行各自疊加可以得到測點處磁場的徑向和軸向分量：