使用调制信号的测距的制作方法
【专利说明】使用调制信号的测距
【背景技术】
[0001] 本公开一般来说涉及钻井操作，且更明确地说涉及使用调制信号的测距。
[0002] 在某些例子中（诸如在井喷中），使第一井（称作目标井）与第二井（称作减压 井）交叉可以是必要的。可钻探第二井以用于与目标井交叉的目的（例如）以减轻来自井 喷井的压力。由于传统勘查测量具有比目标的大小大得多的不确定性锥，因此使目标井与 减压井接触通常需要多个井下测量以识别目标井的精确位置。这些井下测量可包含将时变 信号发射至地层中以及测量在目标井上诱发的任何所得磁场。通常，时变信号是正弦曲线。 然而，因为所得磁场的符号变化，可能难以根据正弦信号识别目标井的精确位置。
【附图说明】
[0003] 可通过部分地参照以下描述和附图来理解本公开的一些特定示范性实施方案。
[0004] 图1是说明根据本公开的方面的实例测距系统的图式。
[0005] 图2是说明根据本公开的方面的实例信息处置系统的图式。
[0006] 图3是说明与目标管和由管上的电流产生的磁场相关的实例梯度测量分量的图 式。
[0007] 图4是说明根据本公开的方面的实例非对称时变信号的图表。
[0008] 图5是说明根据本公开的方面的实例井下特性相对于非对称时变信号的图表。
[0009] 图6是说明根据本公开的方面的实例非对称时变信号的图表。
[0010] 尽管已描绘和描述且参照本公开的示范性实施方案定义了本公开的实施方案，但 此类参考不暗示对本公开的限制，且不推断此限制。如相关领域的且受益于本公开的技术 人员将想到，所公开的标的物能够在形式和功能上进行相当大的修改、更改和等效物。本公 开的描绘的和描述的实施方案仅为实例，且并不穷举本公开的范围。
【具体实施方式】
[0011] 本公开一般来说涉及钻井操作，且更明确地说涉及使用调制信号的测距。
[0012] 本文中详细描述了本公开的说明性实施方案。为了清楚起见，在本说明书中可能 不描述实际实现方式的所有特征。当然，应了解，在开发任何此类实际实施方案时，必须做 出众多实现方式特定的决定以实现特定实现方式目标，一个实现方式与另一实现方式的目 标将不同。此外，应了解，此开发努力可能是复杂的且耗时的，但尽管如此，这对于受益于本 公开的本领域技术人员来说将为例行任务。
[0013] 为了促进对本公开的较好理解，给出某些实施方案的以下实例。决不应阅读以下 实例来限制或定义本公开的范围。本公开的实施方案可适用于钻井操作，其包含但不限于 目标（诸如邻近的井）跟随、目标交叉、目标定位、诸如SAGD(蒸汽辅助重力泄油）井结构 中的孪生井钻取、为井喷井钻探减压井、河流穿越、隧道施工，以及水平、垂直、偏斜、多层、u 型管连接、交叉、绕过（在中等深度被卡的落物周围钻探且回到下方井中），或另外在任何 类型的地下地层中的非线性井筒。实施方案可适用于注入井和生产井，包含天然资源生产 井，诸如硫化氢、烃类或地热井；以及出于近地面施工目的用于河流穿越隧道和其它此类隧 道钻孔的钻孔施工或用于输送流体（诸如烃类）的钻孔U型管管线。下文关于一个实现方 式描述的实施方案不希望为限制性的。
[0014] 现代石油钻井和生产操作需要与井下的参数和条件有关的信息。存在用于井下信 息收集的若干方法，包含随钻测井（"LWD"）和随钻测量（"MWD")。在LWD中，通常在钻井 过程期间收集数据，进而避免移除钻井组合件以插入有线测井工具的任何需要。因此，LWD 允许钻井者进行准确的实时修改或校正以优化性能，同时将停机时间减到最小。MffD是用 于在钻井继续的同时测量关于钻井组合件的移动和位置的井下的条件的术语。LWD更集中 在地层参数测量上。尽管MffD与LWD之间可存在区别，但术语MffD和LWD经常可互换地使 用。出于本公开的目的，术语LWD将与以下理解一起使用，此术语涵盖地层参数的收集和与 钻井组合件的移动和位置有关的信息的收集两者。
[0015] 图1是说明根据本公开的方面的实例钻井和测距系统100的图式。系统100包含 在地面105处且位于地下地层102内的钻孔106上方的钻架101。钻架101可耦接至钻井 组合件107,钻井组合件107包括钻柱108和底部钻具组合件（BHA) 109。BHA 109可包括钻 头113和MffD设备111。在某些实施方案中，钻井组合件107可通过顶部驱动机构（未示 出）旋转以使钻头113旋转且使钻孔106延伸。在某些其它实施方案中，可包含井下马达 (未示出），诸如泥浆马达，以在使钻井组合件107不旋转的情况下使钻头113旋转且使钻 孔106延伸。
[0016] MffD设备111可包括至少一个接收器110。如上所述，接收器110可包括但不限于 感应式传感器、霍尔效应磁强计传感器、磁力梯度仪或上文列出的磁强计中的任一者的组 合或对。同样地，接收器110可以是单轴的、双轴的或三轴的，且还可以是磁通量闸门、螺线 管，或线圈式传感器。在某些实施方案中，接收器110可位于BHA 109内各位置处，或在BHA 109上方，诸如在钻柱108与BHA 109之间。将接收器110定位成尽可能靠近孔底部可以是 有利的。举例来说，在某些实施方案中，接收器110可位于钻头113中，而不是在BHA接头 中在钻头113上方某处。
[0017] 测距操作可要求识别目标物体的位置。在所示实施方案中，目标物体包括第二钻 孔103。钻孔103可包括含有导电部件（诸如套管、衬套或钻柱或其任何部分）或由导电部 件构成的目标井，目标井已具有井喷或需要被交叉、跟随或避开。在所示实施方案中，钻孔 103包含导电套管140。识别目标井103的位置可包括进行各种测量和确定目标井103相 对于钻孔106的方向。这些测量可包括使用接收器110测量地层中的电磁场。磁场测量可 识别与目标井103的距离和方向。
[0018] 在某些实施方案中，执行测距可包含在第二钻孔103内诱发电磁（EM)场。在所示 实施方案中，在钻孔内诱发磁场包括使用耦接至钻井组合件107的发射器114将时变信号 134发射至地层102中。时变信号134可包括（例如）交流电信号。时变信号134可（例 如）由电极或螺线管发射器产生。在所示实施方案中，发射器114在地层102内注入或诱 发时变信号134。明确地说，钻井组合件107包含间隙子112,其可允许双极电场跨越间隙 子112而产生以辅助电流流入至地层102中。可通过根据指定时变信号134的信号特性的 控制信号而激励钻井组合件107的发射器114来在地层102内诱发时变信号134。此处应 指出，间隙子112用以将时变信号134从发射器114引导至接收器110。然而，如果发射器 114定位得离接收器110足够远，那么可能不需要间隙子112。举例来说，在某些实施方案 中，发射器114可位于离接收器110约10至200英尺的地方。
[0019] 诱发的时变信号134的部分可被接收且集中在目标井103内的套管140处，如电 流138所示，且套管140上的电流138可在径向方向上从电流138的流动方向诱发磁场136。 剩余的诱发的电流134可在钻井组合件107的电流回路116处返回至钻井组合件107在间 隙子112下方。接收器110可测量由时变信号134诱发的磁场136。在其它实施方案中，如 本领域技术人员在考虑