[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

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气水平井钻井技术领域，尤其涉及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。

背景技术

煤层气是近几年能源领域的一个新兴产业，在我国沁水盆、鄂尔多斯盆地等取得了突破性发展。我国煤层气藏普遍具有低压、低渗透、低含水的储层特性，从提高采收率和经济效益方面考虑，煤层气水平井、多分支水平井是最佳开发模式；另外考虑到低含水的特性，螺杆泵或“抽油机+有杆泵”是排水采气的最佳方式；基于以上煤层气开发的特殊性，通常需额外打一口直井，并将该井与多分支井连通，以便于下入有杆泵等排水采气。由于抽排直井的洞穴直径不大于0.5米，在两井连通过程中随钻测量(Measure While Drilling，MWD)系统的测量误差半径可达到3米，远不能满足连通工艺的高精度轨道控制要求。

发明内容

本发明实施例提供一种确定煤层气水平井钻头与直井洞穴相对位置的方法，用以精确测量煤层气水平井钻头与直井洞穴相对位置，引导煤层气水平井与直井在井底贯通，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。

本发明实施例还提供一种确定煤层气水平井钻头与直井洞穴相对位置的装置，用以精确测量煤层气水平井钻头与直井洞穴相对位置，引导煤层气水平井与直井在井底贯通，该装置包括：

永磁短节，连接于煤层气水平井钻头处，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；

驱动装置，用于驱动所述永磁短节随钻柱旋转，产生旋转磁场；

传感器系统，设置于直井洞穴中，用于采集所述旋转磁场的信号；

随钻测量系统，用于获得传感器系统采集的信号，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。

本发明实施例基于对煤层气水平井钻头处永磁短节产生的旋转磁场进行信号分析，可精确测量煤层气水平井钻头与直井洞穴相对位置，可用于在煤层气水平井钻井过程中实时确定井下钻头与直井洞穴的相对位置，引导煤层气水平井与直井在井底贯通。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中确定煤层气水平井钻头与直井洞穴相对位置的方法处理流程图；

图2为本发明实施例中的煤层气水平井与直井相连通的示意图；

图3为本发明实施例中永磁短节的结构示意图；

图4为本发明实施例中旋转磁场中任一点D的磁场矢量图；

图5为本发明实施例中旋转磁场中任一点D的磁场矢量分解图；

图6为本发明实施例中旋转磁场定位原理图；

图7为本发明实施例中确定煤层气水平井钻头与直井洞穴相对位置的装置的具体应用示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明实施例中，确定煤层气水平井钻头与直井洞穴相对位置的方法处理流程可以包括：

步骤101、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；