磁短节等效磁矩的测量

旋转磁场测距导向系统是一种精确探测邻井距离的新技术,在复杂结构井钻井工程中正发挥越来越重要的作用。磁短节在钻井现场地表的等效磁矩是判断旋转磁场测距导向系统测量结果可信度的重要依据之一,磁短节等效磁矩的测量是旋转磁场测距导向系统作业中的关键环节之一。根据磁偶极子周围空间磁场分布规律,推导了旋转磁短节周围空间远场的磁场分布规律,给出了磁短节等效磁矩的间断测量法和磁短节等效磁矩的连续测量法,并对这两种测量方法操作的难易程度和影响测量精度的主要因素进行了初步探讨。研究结果表明,磁短节等效磁矩的连续测量法具有影响因素少、测量精度高及操作简单的特点,更易于现场应用。     

基于邻井距离测量误差的救援井磁测距工具优选方法

为了确保能在可探测的前提下选用测量精度更高、作业风险更小的磁测距工具探测事故井,进行了救援井与事故井相对距离测量误差计算。由于“梯形”误差模型无法与井眼轨迹误差相耦合,通过协方差传播率,建立了磁测距工具测量误差模型。将磁测距工具测量误差与井眼轨迹误差相耦合,可得到磁测距工具工作平面内的总协方差矩阵,进而给出由总协方差矩阵确定的误差椭圆和救援井磁测距工具的优选方法。实例计算结果显示,救援井当前井底与事故井相距7.41 m时,磁测距工具测量误差椭圆长、短半轴长度分别为1.26 m和0.33 m。测距作业后,救援井继续钻进,当两井相对距离为6.68 m时,推荐使用Wellspot工具;当两井相对距离为5.21 m或2.07 m时,推荐使用RGRⅠ工具。研究结果表明,测距作业后,随着救援井继续钻进,两井相对距离的减小趋势大于两井相对距离测量误差的增大趋势;当磁测距工具探测范围完全包覆两井相对距离测量误差椭圆时,可以选用作业距离更小、但测量精度更高的磁测距工具。      

旋转磁场定向测距随钻测量仪的研制与试验

采用水平对接连通井开发煤层气时,为了确保水平井能够与洞穴井准确连通,需要给司钻人员提供准确的导向信息,即需要精确测量2口井的相对距离和方向。通过研究旋转磁场信号强度与相对位置关系,根据正交磁偶极子模型,提出了一种旋转磁场定向测距方法,研制了旋转磁场定向测距仪样机,进行了样机的地面试验和现场试验。该样机主要包括近钻头强磁短节、井下数据采集系统和地面解算系统3部分。地面试验装置包括转速可调的永磁短节台架、姿态可调的数据采集系统台架和轨道正交的50 m×30 m试验场地。地面试验结果表明,30 m以内的定位误差不超过0.1 m。现场试验结果表明,钻头距离洞穴井80 m时就可以探测到有效信号,偏航角平均误差小于1.5°,能够用于连通井的引导钻进。试验结果说明,利用旋转磁场将钻头与洞穴井靶点耦合为一个闭环系统,进行2口井的相对定位是可行的。      

井间定位交变磁场随钻测量方法与实验研究

在水平对接连通井、成对水平井等复杂结构井中,精确测量2个井眼之间的相对距离和方位信息对于控制钻头按预定轨迹精确钻进具有重要意义.传统随钻测量方法仅针对单一井眼轨迹进行测量,无法提供精确的井眼间相对距离和方位信息.从钻头与目标井靶点构成的闭环系统角度出发,提出一种用于井间相对定位的近钻头有源交变磁场随钻测量方法.以近钻头...     

非开挖穿越磁靶参数优化方法研究

由于磁饱和现象的存在,导致磁靶磁感应强度不能像理论值一样持续增加,因而磁靶理论导向范围与实际值存在差异,针对这一问题,提出一种考虑到磁饱和现象的磁靶参数优化方法。该方法首先采用理论分析、数值模拟和室内实验相结合的方式,分析了在非开挖穿越过程中影响磁靶导向范围的主要因素;然后在此基础上,设置其他参数的限制条件,并通过修改主要因素的数值来进行模拟计算;最后比较各方案的功率,选择功率最小的方案作为最终优化方案。仿真结果表明：与理论分析相比,数值模拟可以更好地考虑磁饱和现象;影响磁靶导向范围的主要因素是磁芯长度,磁芯体积相同的情况下,磁芯长度与直径的比值越大,磁场强化系数越大。该研究结果表明,在出现磁饱和现象时,数值模拟方法更适合用于对磁靶进行分析。     

管柱形磁源空间磁场矢量引导系统研究

介绍了国外的各类电磁场/磁场矢量引导系统的结构和应用范围,对磁场矢量引导系统核心部件进行了研究,建立了适合于与钻头相连接的管柱形磁体的三维空间磁场模型.应用磁体空间磁场规律的基本公式,推导了管柱形永磁体的三维空间磁场规律计算公式.根据磁探测系统测量到的磁场分量,利用规律计算公式和相应辅助计算软件,得到管柱形磁体源与磁探测系统之间矢量距离的计算规则,并对矢量距离计算规则进行了验证和分析.     

磁短节旋转磁场模型在水平井连通中的应用

运用Ｍａｔｌａｂ 软件仿真了磁短节旋转磁场模型产生的磁场强度信号,在该模型基础上反演得到了方位角、井斜角的计算公式。设计并制作了可在水平、垂直方向上偏转的机械旋转装置,用于模拟现场钻井时钻头带动磁短节的旋转。利用机械旋转装置在地面上模拟了地下２井连通过程,测量了水平角和方位角。实验结果表明：实际测量的磁场强度信号在经过滤波消除噪声干扰后与磁短节旋转磁场模型一致,证明了该模型的正确性;方位角与井斜角的测量误差在３８ ｍ 内不超过０. ４°,可满足连通时对定位精度的要求。基于磁偶极子的磁短节旋转磁场模型对提高水平井连通的中靶率和煤层气的开发具有重要的应用价值。     

煤层气连通井导向钻井钻头定位方法

基于低频交变磁场的特性,构建了近钻头磁源的低频交变磁场数学模型。根据随钻测量仪器（MWD）的测量原理, 建立测量坐标系,并推导出磁源坐标系向测量坐标系转换的解算方法,从而形成了测量坐标系下的钻头定位方法。在此基础上设计并制作了精确连通导向仪器和工具,配套了磁导向连通井的钻井工艺,并进行了现场应用,结果表明:在常规导向钻具组合基础上增加近钻头磁短节形成磁导向钻具组合,利用参数优化和轨迹实时测量和轨迹姿态控制,在730 m 水平段实现了连接误差小于1 m,使水平井和直井精确连通,为煤层气的开发提供了技术支撑。     

旋转磁场导向定位方法研究与应用

与传统随钻测量设备相比,基于有源交变磁场的导向定位技术可精确定位钻进井眼轨迹.通过研究旋转正交磁偶极子在空间的传播特性,利用低频交变磁场作为信号源,经目标靶区磁场信号采集与处理,结合常规随钻测量技术,计算出钻头与目标靶点间的相对方位和距离偏差.进而可指导钻进操作,准确确定钻进目标靶区.在水平定向连通作业过程中,以国外进口RMRS仪器为基准,将自主研发的国产RMRS仪器采集数据和解算结果与之对比.国产RMRS仪器偏航角差最大2.05°,最小0.47°.工程应用表明,该技术具备高精度井轨迹定位能力,可满足水平对接连通井的工程导向要求.     

MGT导向技术在SAGD双水平中的应用及研制

SAGD双水平井的施工对井眼轨道的精确测量和层间位置的准确计算提出了很高的要求,磁导向技术就是解决这一需求的核心。它是利用测量的磁场信号来确定正钻井相对于参考井距离和方位的一种导向技术。本文主要阐述了用于SAGD双水平井钻井作业的MGT导向技术应用理论、操作参数、技术特点等;分析了MGT技术在风城油田的现场应用情况;最后针对克拉玛依钻井工艺研究院正在研制的磁导向技术进行了简单的介绍。