使用第三井参照来执行距离测量的系统和方法
【技术领域】
[0001]本申请大体涉及钻井操作，并更具体涉及使用第三井参照来执行距离测量的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在某些情况中，比如在井喷中，可能需要使第一井(称作目标井)与第二井(称作救援井)交叉。第二井可出于交叉第一井的目的而钻出，例如放卸井喷井的压力。使目标井与救援井接触通常需要多次井下测量，以确定目标井的精确位置。通常来说，这些测量需要目标井与救援井之间的相互作用，以及作为救援井中的随钻测量组件(MWD)的一部分而进行的测量。不幸的是，在一些情况下，比如套管在井喷中被部分损坏的情况下，难以进入目标井，这使得目标井与救援井之间的相互作用困难。此外，仅使用救援井的测量技术会导致不准确或不精确的测量。例如，如果仅仅在救援井执行地层激励和后续测量，则地层激励可能干扰测量。
【附图说明】
[0003]通过部分地参照以下描述和附图，可以理解本申请的一些具体的示例性实施例。
[0004]图1是示出根据本发明的方案的示例钻井系统的示意图。
[0005]图2是示出根据本发明的方案的示例钻井系统的示意图。
[0006]图3是示出根据本发明的方案的示例测距过程的示意图。
[0007]虽然已经描绘和描述了本申请的多个实施例，并参照本申请的示例性实施例进行了限定，但是这些参照并非暗示限制本申请，且不应推测存在这样的限制。如得益于本申请的相关领域的技术人员将想到的，公开的主题能够在形式和功能上进行相当的修改、更改和等价替换。本申请所描述和描绘的实施例仅作为示例，而非本申请的范围的全部。
【具体实施方式】
[0008]本申请大体涉及钻井操作，并更具体涉及使用第三井参照来执行距离测量的系统和方法。
[0009]本文中详细描述了本申请的多个示例性实施例。为清楚起见，本说明书中并未描述实际实践中的所有的特征。当然应认识到，在这样的实际实施例的发展中，必须做出许多特定实施决策以实现特定实施目标，这在各实施间将是不同的。此外，应认识到，这样的开发努力可能是复杂且耗时的，但无论如何都是得益于本申请的本领域普通技术人员需进行的惯例。
[0010]为了有助于更好地理解本申请，给出了以下某些实施例的示例。以下示例不应以任何方式解读为对本申请的范围的限制。本申请的实施例可以适用于任何类型的地下层中的水平、竖直、偏移、多分支、U形管连接、交叉、旁通(在中间深度的堵塞处(stuck fish)周围钻井，并返回到下方的井中)或其它非线性井。这些实施例可以应用于注入井和生产井，包括天然资源生产井，如硫化氢、烃或地热井；以及用于过河隧道的井眼结构和其它这样用于近地表结构目的的隧道井眼，或者用于运送例如烃的流体的井眼U形管管道。以下关于一个实施描述的实施例并非意在限制。
[0011]根据本申请的方案，本文中描述了用于获得距离测量的系统和方法。以下论述的一个示例方法包括从第一井眼将电流(替代性的简称为“电流”)发射到地层中，电流在地层中感应电磁(“EM”)场。通常来说，电流包括交流电(“AC”)。如下文中将会描述的，电流可以经由位于第一井眼中的电极、或者通过使设置在第一井眼中的套管通电来发射电流。电流可在第二井眼处接收到，比如在第二井眼中设置的电极处接收到。感应的EM场可被测量到。EM场例如可以从第一井眼、第二井眼、或地层中的另一井眼测量。该方法还可包括至少部分地根据EM场的测量来识别地层中的第三井眼的位置。在某些实施例中，第一井眼和第二井眼中的一者或两者可包括救援井，而第三井眼可包括目标井。此外，位于地层中的钻井组件的钻进参数可根据第三井眼的位置而改变。在某些实施例中，钻进组件可被设置在救援井中，而钻进参数可以是为交叉目标井而计算出的救援井的轨迹。有益地，如下文中将详细描述的，通过将第三井并入距离测量，电流发射、电流接收、和测量可以从目标井完全移动、从救援井部分地移动，增加了测量的深度和测量的完整性。
[0012]图1示出了根据本申请的方案的除一个救援井和一个目标井之外还包括用于距离测量的一个附加井眼的示例钻井系统100。钻井系统100包括安装在地表103处、且分别位于地下层104中的井眼102和106上方的钻机101和190。附加井眼107也可在地下层104中。在所示的实施例中，如下文将详细描述的，井眼106可处于正在钻进过程中且可以包括旨在交叉目标井的救援井。钻机190可以联接到包括钻柱108和井底钻具组件(BHA) 109的钻井组件150。BHA109可包括钻头110和MWD设备112。在某些实施例中，至少一个电极113和至少一个天线111可以联接到BHA109。如下文将描述的，至少一个电极113可将电流115发射到地层或在地层中接收电流115，至少一个天线111可测量地层104中由电流115感应的EM场120。感应的EM场120可指示井眼102的位置。如本领域普通技术人员根据本申请将认识到的，至少一个电极113和至少一个天线111的位置可以沿钻井组件移动到各个位置。此外，在某些实施例中，钻井组件150中可以省略电极113和天线111中的一者或两者。
[0013]井眼102可包括已经由钻机101和类似于钻井组件109的钻井组件在先前时机完全或部分地钻出的目标井。井眼102可为未套管的、部分套管的、或完全套管的井眼。在某些情况下，井眼102可为一度进行生产但已遭受灾难性故障(比如井喷)的完井。在某些实施例中，井眼102可需要被钻井组件109和井眼106交叉，使得井眼102内的压力可能降低。如以上描述的，识别目标井102的精确位置可能困难。但是可能需要知道目标井的精确位置，从而能够选择或改变钻井组件109的钻井参数(比如钻井组件109的钻井轨迹)，以交叉目标井102。
[0014]根据本申请的方案，除救援井106和目标井102之外，附加井眼107可用作距离测量的一部分，以增加地层测量的精确性。在某些实施例中，井眼107可包括为勘测目的而先前钻出的井眼，或者可以是地层104中的生产井。同样地，如以下关于图2描述的，附加井眼也可以是为交叉目标井而钻出的第二救援井。在所示实施例中，井下测井电缆工具116经由测井电缆119而被设置在井眼107中。如所见的，井下工具116包括至少一个电极118和至少一个天线117。至少一个电极118可以将交流电(AC) 115发射到地层104中或者从地层104接收AC115，而至少一个天线117可以测量地层104中由电流115感应的EM场120。感应的EM场120可指示井眼102的位置。在某些实施例中，目标井102中设置的电极(未示出)也可将AC发射到地层104中或者从地层104接收AC。这样可以增加目标井102的可见性。如本领域普通技术人员根据本申请将认识到的，井下工具116的构造可以改变，包括至少一个电极118和至少一个天线117的布置，或者省略其中任一者。
[0015]井下工具116和钻井组件150可以与地表处的控制单元105通信。例如，井下工具116可以经由测井电缆119与地表通信，且地表处接收到的数据可直接地、或通过无线传输系统连通到控制单元105。钻井组件150，特别是BHA109，可以经由遥感系统与地表进行通信。在某些实施例中，控制单元105可包括信息处理系统，其具有处理器和联接到该处理器的存储装置。存储装置可包含引起处理器向BHA109和井下工具116发送控制信号的指令。例如，控制单元105可以引起BHA109或井下工具116上的至少一个电极之一将电流发射地层中，引起BHA109和井下工具116中的另一者上的至少一个电极接收电流，并引起BHA109或井下工具Il6上的至少一个天线之一测量EM场120。然后控制单元105可接收测量结果，且控制单元可以处理测量结果并根据处理过的测量结果来改变钻井组件150的钻井参数。
[0016]图2示出了根据本申请的方案的在一个救援井和一个目标井之外并入用于距离测量的附加井眼的另一示例钻井系统200。钻井系统200包括安装在地表203处的、且分别位于地下层204中的井眼202、206、和207上方的钻机201、290、和230。与图1中附加井眼107是现有井眼不同，井眼207可以是类似于井眼206的、处于正在钻进过程中，且二者均包括旨在交叉目标井/井眼202的救援井。钻机290和230可分别联接到钻井组件250和219，而钻井组件250和219分别包括钻柱208和275、以及BHA209和260。BHA209和260可分别包括钻头210和265、以及MWD设备212和270。在某些实施例中，至少一个电极213和218以及至少一个天线211和217可分别联接到BHA209和260。如下文将描述的，一个BHA209和260中的至少一个电极可以将电流215发射到地层中，而另一个可以接收电流215。同样地，天线211和217中的一者或两者可以测量地层204中的EM场220。如下文将表述的，可以在地层204中且在井眼202周围激励EM场220。通过测量EM场220，钻井系统100和200可以识别目标井/井眼202的位置。
[0017]图2中电极213和218的位置，以及天线211和217的位置并非旨在限制。例如，在某些实施例中，钻井组件中可以省略电极和天线中的一者或两者。此外，地层104和204中的井眼的数量和位置并非旨在限制。在某些实施例中，附加的多个井眼可以用于实现距离测量过程。例如，代替救援井中的钻井组件将电流发射到地层中或者从地层接收电流，具有类似于井下工具116的井下工具的第四井眼可用于将电流发射到地层中。在这样的实施例中，钻井组件不必发射电流或接收电流是可能的，意味着钻井组件只需要测量地层的EM场。这样会增加测量的精确性，因为测量将不会受到钻井组件发射或接收的电流的干扰。
[0018]根据某些实施例，本文中还描述了一种获得距离测量的方法。该方法可以用在系统100和200以及类似于它们的系统中。在某些实施例中，该方法可包括从第一井眼将电流发射到地层中。电流可以从井眼中设置的电极来发射，或者，