[发明专利]确定煤层气水平井钻头与直井洞穴相对位置的方法及装置

权利要求书

1.一种确定煤层气水平井钻头与直井洞穴相对位置的方法，其特征在于，该方法包括：

在煤层气水平井钻头连接永磁短节，所述永磁短节由无磁钻挺本体和镶嵌于所述无磁钻挺本体上的柱状永磁体构成；

驱动所述永磁短节随钻柱旋转，产生旋转磁场；

在直井洞穴中下入传感器系统，采集所述旋转磁场的信号；

采用偶极子分析方法，确定所述永磁短节的等效磁矩并将所述旋转磁场等效为两个振荡偶极子独立产生磁场的叠加；

基于所述旋转磁场的轴对称特性，确定所述煤层气水平井钻头与所述直井洞穴的偏差角度；

基于所述旋转磁场的信号强度与所述直井洞穴至所述煤层气水平井钻头的距离的比例关系，结合所述永磁短节的等效磁矩和所述偏差角度，确定所述煤层气水平井钻头与所述直井洞穴的距离。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用偶极子分析方法确定所述永磁短节的等效磁矩，包括：

按如下公式确定所述永磁短节的总磁矩：

P=4×Σn=1Npn]]>

其中，P为所述永磁短节的总磁矩，p_n为所述柱状永磁体的磁矩，N为所述柱状永磁体的总数量，n为所述柱状永磁体的编号。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用偶极子分析方法确定所述永磁短节的等效磁矩，还包括：

按如下公式确定所述永磁短节的等效磁矩：

P＝P_Xi+P_Yj＝P(cos(wt)j-sin(wt)i)

其中，P为所述永磁短节的等效磁矩，w为所述永磁短节的旋转角速度，t为所述永磁短节的旋转时间，i为X方向的单位矢量，j为方向的单位矢量。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，采用偶极子分析方法将所述旋转磁场等效为两个振荡偶极子独立产生磁场的叠加，包括：

将所述旋转磁场等效为两个振荡偶极子P_X和P_Y独立产生磁场H_X和H_Y的叠加，H_X和H_Y在U、V、W坐标系下的分量为：

H_X＝[HX_U HX_V HX_W]^T*sin(wt)

H_Y＝[HY_U HY_V HY_W]^T*cos(wt)

式中，HX_U、HX_V、HX_W分别为磁场强度分量HX的模向量在U、V、W坐标系下的分量；HY_U、HY_V、HY_W分别为磁场强度分量HY的模向量在U、V、W坐标系下的分量；

获得向量H_M＝HX×HY＝[HM_U HM_V HM_W]^T，其中HX＝[HX_U HX_V HX_W]^T，HY＝[HY_U HY_V HY_W]^T；

将向量H_M从U、V、W坐标系转换到X、Y、Z坐标系，获得向量H_N＝AH_M＝[H_NX H_NY H_NZ]^T，其中，A为坐标转化矩阵。