[发明专利]一种基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统

说明书

技术领域

本发明属于地下资源钻采工程技术领域，具体地，涉及一种基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统。

背景技术

近年来，海上钻井平台原油泄漏事故的频繁发生造成了严重的生态灾难和极坏的社会影响。救援井是在海上与陆地钻井中发生油气井着火或井喷事故时经常采用的处理事故方法，其基本原理为在事故井附近的安全区域打一口定向井，使其井眼轨迹与事故井的轨迹在地层的某个层位汇合，将高密度的钻井液或水泥通过救援井输入事故井，以达到油(气)井灭火或制服井喷的目的。2010年4月20日，墨西哥湾井MC252#1发生井喷导致长达数月的深海钻井原油泄漏，不仅使BP公司遭受了巨额经济损失，而且造成严重生态灾难和社会影响。在此次事故中BP公司采用了多种处理泄油事故的应急措施后，最终利用救援井的压力测试作业获得处理泄油事故的最后胜利，救援井技术在国内外再次受到广泛关注。目前，救援井仍是彻底解决漏油问题的最可靠方法。

在钻深井油气井的过程中，由于事故井和救援井不可能仅为直井，井型将更加复杂，井眼轨迹的精确控制也更加困难。由于井眼轨迹的不确定性，救援井与事故井邻井距离和方位的精确探测是救援井技术成功的关键环节之一。而且，事故井井口附近一般比较危险，为了保证人员和钻井设备的安全，救援井的井口位置一般距事故井井口位置几百米甚至更远。为了使救援井与事故井相交，救援井的井眼轨迹一般比较复杂，这也加剧了在需要连通位置处事故井与救援井相对位置的不确定性。目前国外研制的Wellspot工具已基本满足救援井与事故井精确连通的工程需求。由于事故井井口附近一般会着火或释放有毒气体，传统用于邻井距离电磁测距的旋转磁场测距导向系统(Rotating MagnetRanging System，简称RMRS)和电磁引导工具(Magnetic Guidance Tool，简称MGT)等的探测工具无法置入事故井中，而Wellspot导向工具的所有测量设备均置于救援井中，可以在救援井中直接探测救援井与事故井之间的距离以及其相对于事故井轴线的方位，因此该工具可以引导救援井与事故井在设计的井深处相交，其在国外的救援井与事故井的连通中已经得到了广泛应用。

Wellspot工具是一种控制救援井与事故井连通的高效工具，它可以根据实际地层状况引导救援井以各种井型实现与事故井的成功对接。当事故井为油气深井时，井眼轨迹具有极大的不确定性，救援井需要与事故井近似平行连通，此时的救援井井型可以设计成五段式。但在实际应用中，有些事故井的井深较浅，因此救援井到事故井的连通点距离井口较近，导致无法通过常规的救援井来达到压井的目的。在这种情况下，救援井将与事故井需要以大角度连通，甚至接近垂直相交，此时的救援井井型可以设计成五段式。

目前，国外所设计的Wellspot导向工具的核心技术仍被保密和垄断，我国在这方面仍缺少深入研究。因此，本发明者特研究设计了“一种基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统”，本发明采用三电极系作为电流信号发射源，可以提高电流信号发射源的强度，极大地增加事故井套管上聚集的低频交变电流，从而使救援井中的探管可以检测到相对更大的低频交变磁场，易于增加测距范围。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供一种基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统，本系统能在一定范围内精确测量救援井与事故井的间距和方位，为救援井与事故井的精确连通提供一种有效的探测与控制手段。

为实现上述目的，本发明采用如下方案：

基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统，包括：地面供电设备、地面信号采集设备、地面救援井与事故井连通探测计算系统、地表电极、井下三电极系、井下探管；地面供电设备位于救援井井口附近，用于为井下三电极系提供低频交变电流，同时也为地面信号采集设备和地面救援井与事故井连通探测计算系统供电；地表电极与救援井的井口套管连接且接触性良好，地面供电设备的输出端与与井下三电极系相连、输入端与地表电极相连；井下探管用于探测井下探管处的重力场、地磁场和由事故井套管上聚集的低频交变电流产生的低频交变磁场，地面信号采集设备通过测井电缆与井下探管相连，并接收井下探管检测到、由测井电缆传至地面的数据；地面信号采集设备将接收到的数据转换格式后发送到地面救援井与事故井连通探测计算系统中进行计算，得到救援井中的井下探管与事故井套管的相对空间位置数据，以数字、文字和/或图形的方式显示。