[发明专利]基于电磁感应的套管外铠装光缆定向系统及数据采集方法

权利要求书

1.基于电磁感应的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，包括特殊铠装光缆(1)、井口地面测井车(2)、金属套管(3)、井下三分量电磁感应探测仪器(7)；

所述的特殊铠装光缆(1)内的导电金属细管(4)连接井口交流电的供电装置(6)，特殊铠装光缆(1)布设在金属套管(3)外壁上；

所述的井下三分量电磁感应探测仪器(7)通过铠装测井电缆(8)与井口地面测井车(2)连接，井口地面测井车(2)通过铠装测井电缆(8)控制井下三分量电磁感应探测仪器(7)及其在井中的深度位置；

所述的井下电磁感应探测仪器(7)包括采用无磁性金属或复合材料制造的耐高温耐高压外壳，内部包括陀螺仪(11)、三分量感应磁场传感器(12)、放大及模数转换模块(13)、数据存储模块(14)和数据遥传模块(15)，陀螺仪(11)固定在三分量感应磁场传感器(12)的上方。

2.根据权利要求1所述的基于电磁感应的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，所述的特殊铠装光缆(1)还包括单模或多模或特种光纤(9)、导电金属细管(4)和绝缘材料细管(5)；所述的导电金属细管(4)在井口与交流电的供电装置(6)相连接，并在作业时在其上加载有井口供电装置(6)提供的交流电，所述的单模或多模或特种光纤(9)封装在连续金属细管(4)内，所述的绝缘材料细管(5)包裹在连续金属细管(4)外。

3.根据权利要求1所述的基于电磁感应的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，还包括环形金属卡子(20)，所述的环形金属卡子(20)安装固定在金属套管(3)靴处，保护特殊铠装光缆(1)在下套管过程中不被损坏。

4.根据权利要求1所述的基于电磁感应的套管外铠装光缆定向系统，其特征在于，所述的三分量感应磁场传感器(12)为三个相互正交的感应线圈式磁场传感器，或者为三个相互正交的磁通门式感应磁场传感器，或者是三个相互正交的光纤感应磁场传感器。

5.根据权利要求1到4任一项所述的基于电磁感应的套管外铠装光缆定向系统的数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、把金属套管(3)和特殊铠装光缆(1)同步缓慢的下入完钻的井孔里；

(2)、在井口把所述的环形金属卡子(20)安装在两根金属套管(3)的连接处，固定并保护特殊铠装光缆(1)在下套管过程中不会移动和/或被损坏；

(3)、用高压泵车从井底泵入水泥浆，使水泥浆从井底沿金属套管(3)外壁和钻孔之间的环空区返回到井口，水泥浆固结后，将金属套管(3)、特殊铠装光缆(1)和地层永久性的固定在一起；

(4)、先在井口对井下三分量电磁感应探测仪器(7)里面的陀螺仪(11)进行标定，然后将井下三分量电磁感应探测仪器(7)从金属套管(3)轴心线处缓慢的下放到井底，将封装光纤的连续金属细管(4)在井口处连接到可对其加载交流电的供电装置(6)上并开始持续不断地向连续金属细管(4)进行供交流电I；

(5)、井口地面测井车(2)发出指令启动井下三分量电磁感应探测仪器(7)开始采集陀螺仪(11)的三分量姿态数据和三分量感应磁场传感器(12)的三分量感应磁场B数据，同时缓慢的将井下三分量电磁感应探测仪器(7)向上提升；陀螺仪(11)和三分量感应磁场传感器(12)沿着金属套管(3)内壁连续测量三分量感应磁场传感器(12)的实时姿态和金属套管(3)周围一定范围内的电磁感应磁场强度B的变化；测量完成全井段或计划射孔段金属套管附近的电磁感应磁场B分布后，将井下三分量电磁感应探测仪器(7)提出井口；

(6)、对三分量感应磁场传感器(12)测量的感应磁场B进行场强矢量合成处理，其最强电磁感应场强矢量指示的方向就是金属套管(3)外侧固定特殊铠装光缆(1)的地理方位；铠装测井电缆(8)在井下的长度就是其测量深度；

(7)、把三分量感应磁场传感器(12)沿金属套管(3)内壁测量到的最强场强矢量投影到与井下测量深度相对应的陀螺仪(11)测量的井轨迹上去，即可以绘制出特殊铠装光缆(1)在井下的不同深度位置和其对应的地理方位。