[发明专利]井下错断套管头方位探测装置及方法

权利要求书

1.一种井下错断套管头方位探测装置，其特征在于，包括：探管、铠装电缆、地面接口箱、计算设备和电源；所述电源为所述计算设备和所述地面接口箱供电；

其中，所述探管通过所述铠装电缆与所述地面接口箱连接，由所述铠装电缆下放于错断套管井的裸眼井段中，用于采集井下探管位置处的环境数据，并通过所述铠装电缆传输至所述地面接口箱；所述地面接口箱与所述计算设备连接，用于将所述环境数据传输至所述计算设备；所述计算设备用于根据所述环境数据和所述错断套管井当地的地磁数据，确定错断套管头相对于上部井眼的方位角；

其中，所述裸眼井段为控制钻具下放至所述错断套管井内套管错断位置处，并沿上部井眼方向钻出预定距离的裸眼井段；所述环境数据包括：井下探管位置处的井斜角、井斜方位角、磁场的三轴磁场强度、重力加速度的三轴分量及探管的横滚角；所述地磁数据包括：地磁场的磁感应强度、磁倾角和磁偏角；

其中，所述计算设备还用于通过如下公式确定错断套管头相对于上部井眼的方位角：

其中，A_NR表示上部井眼的方位角；B_cE和B_cN分别为B_ch在E轴和N轴上的投影，E轴指向东，N轴指向北；

其中，B_ch＝B_h-B_eh；

其中，B_h由探管采集的环境数据确定；B_eh由错断套管井当地的地磁数据确定。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探管包括：三轴陀螺传感器、三轴加速度传感器和三轴磁通门传感器；

其中，所述三轴磁通门传感器用于采集井下探管位置处磁场的三轴磁场强度；所述三轴陀螺传感器和所述三轴加速度传感器采集的数据用于确定井下探管的姿态信息。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述探管还包括：止端堵头、接口端堵头、无磁承压筒、无磁骨架、驱动编码电路板和数据采集电路板；

其中，所述三轴陀螺传感器、所述三轴加速度传感器、所述三轴磁通门传感器、所述驱动编码电路板和所述数据采集电路板均固定于所述无磁骨架上；所述无磁骨架、所述三轴陀螺传感器、所述三轴加速度传感器、所述三轴磁通门传感器、所述驱动编码电路板和所述数据采集电路板设置于所述无磁承压筒内；所述无磁承压筒的第一端与所述止端堵头连接，所述无磁承压筒的第二端与所述接口端堵头连接；所述三轴磁通门传感器设置于所述无磁骨架上靠近所述止端堵头的一端；所述三轴磁通门传感器、所述三轴陀螺传感器和所述三轴加速度传感器的X轴和Y轴分别平行且同向；所述三轴磁通门传感器、所述三轴陀螺传感器和所述三轴加速度传感器的Z轴均与所述无磁承压筒的中心轴共线且同向。

4.一种井下错断套管头方位探测方法，其特征在于，包括：

控制钻具下放至错断套管井内套管错断位置处，并沿上部井眼方向钻出预定距离的裸眼井段；

控制钻具取出，并控制铠装电缆将探管下放至所述裸眼井段，由所述探管采集井下探管位置处的环境数据，其中，所述环境数据包括：井下探管位置处的井斜角、井斜方位角、磁场的三轴磁场强度、重力加速度的三轴分量及探管的横滚角；

通过所述铠装电缆接收所述探管采集的环境数据；

根据所述环境数据和所述错断套管井当地的地磁数据，确定错断套管头相对于上部井眼的方位角，其中，所述地磁数据包括：地磁场的磁感应强度、磁倾角和磁偏角；

其中，根据所述环境数据和所述错断套管井当地的地磁数据，确定错断套管头相对于上部井眼的方位角，包括：通过如下公式确定错断套管头相对于上部井眼的方位角：

其中，A_NR表示上部井眼的方位角；B_cE和B_cN分别为B_ch在E轴和N轴上的投影，E轴指向东，N轴指向北；

其中，B_ch＝B_h-B_eh；

其中，B_h由探管采集的环境数据确定；B_eh由错断套管井当地的地磁数据确定。