[发明专利]一种邻井平行间距随钻电磁探测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种邻井平行间距随钻电磁探测系统，属于地下资源钻采工程技术领域。

背景技术

在石油、天然气及煤层气开采中，双水平井、定向井及加密井等复杂结构井，要求对邻 井距离进行随钻精确探测。目前，国内普遍使用的随钻测量工具不能直接测量邻井距离，因 而难以满足复杂结构井邻井距离随钻探测的特殊要求。另外，国外虽已研制出能够基本满足 以上要求的随钻电磁引导系统，但其核心技术仍被保密和垄断。因此，本发明者特研究设计 了“一种邻井平行间距随钻电磁探测系统”，本发明无需钻头有一定的进尺就可以精确探测计 算邻井平行间距，因此可以在较短的时间内完成测量；而且数据分析计算程序可以放到井下， 只将计算后少量数据发送到地面，节约了数据发送时间。

发明内容

本发明的主要技术问题是提供一种邻井平行间距随钻电磁探测系统，它能为双水平井、 定向井及加密井等提供一种有效的探测与控制手段。

为了随钻探测邻井平行段的间距和相对方位，本发明提供了一种随钻电磁探测系统，其 特征在于：主要包括一个磁短节、一个井下双磁传感器测量仪、邻井平行间距计算系统及地 面显示系统，其中：

所述磁短节(本发明者已申请了相关专利，申请号：2009102100770)，是由无磁钻铤以 及若干永磁铁等组成的两端带有API标准口型的中空圆柱体，其主要作用是产生旋转磁场， 是该电磁探测系统的信号源。在使用时，将磁短节直接跟在钻头后面。

所述井下双磁传感器测量仪，主要由井下双磁传感器探管及地面系统组成。井下双磁传 感器探管主要包括两个交变磁场传感器、一个磁通门传感器、一个加速度传感器及邻井平行 间距计算系统等，其主要作用是检测磁短节的磁矢量信号，并将两组磁信号数据传到微控制 器中，经邻井平行间距计算系统，将邻井平行段相对位置信息转化为工程师可读数据。然后， 将计算数据发送到地面系统。

所述邻井平行间距计算系统(其算法另作专利申请)，该算法固化到井下测量仪的微控制 器中，主要是根据传感器和处理电路得到的磁信号数据，计算磁短节到井下双磁传感器测量 仪的相对位置，从而得到邻井平行段的相对空间位置。然后，将计算所得的少量有用数据发 送到地面显示系统，无需将探测的磁信号数据全部发送到地面，从而节约了数据从井下到地 面的发送时间。

所述的地面显示系统，主要是将接收到的井下发送数据，以数字、文字及图形的形式显 示邻井平行段的相对空间位置。钻井工程师可以根据这此数字、文字及直观的图形，结合传 统的MWD数据，有效地控制钻头运动轨迹，以便精确控制邻井平行段以一定间距钻进。

进一步地，上述邻井平行间距随钻电磁探测系统还可具有以下特点：所述双磁传感器测 量仪主要由井下双磁传感器探管和地面系统组成，其特征在于：井下双磁传感器探管是一个 两端封闭的金属外壳，在壳体里面主要有传感器模块、微控制器模块、电缆驱动模块、电源 模块等模块；地面系统主要由电缆驱动模块、微控制器模块、计算机接口模块、电源模块等 构成。

进一步地，所述井下双磁传感器探管中的传感器组模块包括两个三轴高精度交变磁场传 感器、一个三轴磁通门传感器、一个三轴加速度传感器和一个温度传感器。其主要功能是检 测永磁短节的磁场矢量、地磁矢量、重力加速度以及井下温度，为后续微处理器中的算法提 供数据，进而计算邻井平行间距的相关数据。

进一步地，所述两个三轴高精度交变磁场传感器，分别位于井下双磁传感器探管的两端， 相隔一定距离，且这个距离是已知的；两个三轴高精度交变磁场传感器在双磁传感器探管中 平行安置。

进一步地，所述交变磁场传感器是用来检测旋转永磁短节的磁矢量。所述磁通门传感器 是用来检测地磁场的磁矢量。所述重力加速传感器是用来检测井下双磁传感器探管所在位置 的重力加速度的方向及大小。所述温度传感器是检测井下双磁传感器探管所在位置的井下温 度。

进一步地，所述井下双磁传感器探管中的微控制器模块由一片单片机、邻井平行间距计 算系统及其外围电路构成，用于采集传感器组模块输出的磁场、重力加速度以及温度数据， 并通过固化在单片机中的邻井平行间距计算系统得到邻井平行段的相对空间位置数据，然后 将这些计算数据进行编码以便于发送。