一种确定正钻井中靶点位置的磁定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及连通井、防碰测距及救援井的技术领域，特别涉及一种钻井过程中确 定正钻井中靶点位置的磁定位方法。
【背景技术】
[0002] 在石油、地矿等能源领域，钻井工程是资源开发的一个关键环节。诸如寻找和证实 含油田构造、获得工业流油、探明已证实的含油气构造的含有面积和储量，取得有关油田的 地质资料和开发数据，最后将原油从地下取到地面上来等等，无以不是通过钻井来完成的。 随着油田勘探开发工作的深入，对钻井工程技术的要求越来越高，钻井工程已发展了水平 井、大位移井、多分支井、连通井等各种复杂结构井，而复杂结构井如定向井投入成本大、定 位精度高，给测井钻井技术提出了更高的要求，如定向井、连通井要求中靶精度高。
[0003] 传统的测井水平只提供钻具的方位和倾角，并不能直接提供钻头与靶点的相对位 置参数，难以避免误差累积，因此无法满足复杂结构井钻井技术高可靠、高精度导向定位以 及抗干扰的技术需求。现有计算中虽然已经提出了计算出正钻井中靶点位置的方案，但是 由于靶点按顺时针旋转一周，其磁场强度在这一个周期会出现两组最大值和最小值，因此 所求靶点的磁方位并不具有唯一性，难以准确确定靶点的位置，明确正钻井靶点的位置，容 易出现误差积累，导致中靶精度低等缺陷。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种能够准确并且唯一的确 定正钻井中靶点位置的磁定位方法，通过该方法探测正钻井和已钻井之间的距离及方位， 明确正钻井靶点的位置，进而指导正钻井钻进，最终达到正钻井和已钻井连通或避免正钻 井和已钻井连通的目的。
[0005] 本发明的目的通过下述技术方案实现：一种确定正钻井中靶点位置的磁定位方 法，包括以下步骤：
[0006] 步骤1、已钻井的测量探管上两组磁通门同时采集正钻井中靶点位置产生的磁场 数据；其中已钻井的测量探管上两组磁通门的方位相同且具有固定高度差；
[0007] 步骤2、将步骤1中两组磁通门采集的靶点位置磁场数据作为磁定位方位的输入， 并且根据磁定位方位的输入计算每组磁通门采集的磁场数据在每个周期磁场强度的最大 值、磁场强度的最小值、磁场强度最大值时分量值以及磁场强度最小值时的分量值；
[0008] 步骤3、根据每组磁通门与靶点位置处每个周期磁场强度取最大值以及最小值时 的磁方位关系获取靶点位置相对于每组磁通门的位置坐标；
[0009] 步骤4、根据靶点位置相对于每组磁通门的位置坐标，结合两组磁通门之间的固定 高度确定靶点位置的最终位置坐标。
[0010] 优选的，所述每组磁通门中包括有三个分量的磁通门，其中每组的三个分量磁通 门两两相互正交，正交的方向分别为X轴方向、Y轴方向和Z轴方向，其中X轴方向指的是 上下方向、Y轴方向指的左右方向，Z轴方向为前后方向。
[0011] 更进一步的，所述步骤3中靶点位置相对于其中一组磁通门的位置坐标（x，y，z) 通过如下公式进行求取：
[0012]
【主权项】
1. 一种确定正钻井中靶点位置的磁定位方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、已钻井的测量探管上两组磁通门同时采集正钻井中靶点位置产生的磁场数据； 其中已钻井的测量探管上两组磁通门的方位相同且具有固定高度差； 步骤2、将步骤1中两组磁通门采集的靶点位置磁场数据作为磁定位方位的输入，并且 根据磁定位方位的输入计算每组磁通门采集的磁场数据在每个周期磁场强度的最大值、磁 场强度的最小值、磁场强度最大值时分量值以及磁场强度最小值时的分量值； 步骤3、根据每组磁通门与靶点位置处每个周期磁场强度取最大值以及最小值时的磁 方位关系获取靶点位置相对于每组磁通门的位置坐标； 步骤4、根据靶点位置相对于每组磁通门的位置坐标，结合两组磁通门之间的固定高度 确定靶点位置的最终位置坐标。
2. 根据权利要求1所述的确定正钻井中靶点位置的磁定位方法，其特征在于，所述每 组磁通门中包括有三个分量的磁通门，其中每组的三个分量磁通门两两相互正交，正交的 方向分别为X轴方向、Y轴方向和Z轴方向，其中X轴方向指的是上下方向，Y轴方向指的左 右方向，Z轴方向为前后方向。
3. 根据权利要求2所述的确定正钻井中靶点位置的磁定位方法，其特征在于，所述步 骤3中靶点位置相对于其中一组磁通门的位置坐标（X，y，z)通过如下公式进行求取：
其中BxO、ByO和BzO为该组磁通门采集的磁场数据在每个周期磁场强度的最小值 BTmin时，对应该组磁通门中三个磁通门采集的磁场强度的分量值，即最小磁场强度时，X、Y 和Z三轴的磁场强度分量值；其中BxUByl和Bzl为该组磁通门采集的磁场数据在每个周 期磁场强度的最大值BTmax时，对应该组磁通门中三个磁通门采集的磁场强度的分量值， 即最大磁场强度时，X、Y和Z三轴的磁场强度分量值；r为该组磁通门与靶点之间的距离； Θ为每组磁通门和靶点之间的连线与靶点前进方向的夹角；α为该组磁通门获取的最大 磁场强度时磁场的方向和靶点前进方向的夹角； 其中
所述步骤3中靶点位置相对于另一组磁通门的位置坐标（X'，y'，Z')通过如下公 式进行求取：
其中BxO'、ByO'和BzO'为该组磁通门采集的磁场数据在每个周期磁场强度的最小 值BTmir^时，对应该组磁通门中三个磁通门采集的磁场强度的分量值，即最小磁场强度 时，X、Y和Z三轴的磁场强度分量值；其中、ByP和BzP为该组磁通门采集的磁场 数据在每个周期磁场强度的最大值BTmax时，对应该组磁通门中三个磁通门采集的磁场强 度的分量值，即最大磁场强度时，X、Y和Z三轴的磁场强度分量值；r'为该组磁通门与靶点 之间的距离；Θ '为该组磁通门和靶点之间的连线与靶点前进方向的夹角；α '该组磁通 门获取的最大磁场强度时磁场的方向和革G点前进方向的夹角； 其中
其中μ 4 π *10〃为磁常数，是一个固定值，m是磁偶极子的磁矩。
4. 根据权利要求3所述的确定正钻井中革El点位置的磁定位方法，其特征在于，所述步 骤4中靶点位置的唯一坐标值通过以下方式获取： 步骤4-1、将步骤3中获取的靶点位置相对于每组磁通门的位置坐标代入到以下式中：
其中h为两组磁场强度的固定高度差； 步骤4-2、将满足上述公式的靶点位置相对于每组磁通门的位置坐标确定为靶点的最 终位置坐标。
5. 根据权利要求3所述的确定正钻井中靶点位置的磁定位方法，其特征在于，所述步 骤1中两组磁通门采集后的磁场数据运用带通滤波器进行滤波后再作为磁定位方位的输 入。
【专利摘要】本发明公开了一种确定正钻井中靶点位置的磁定位方法，步骤为：已钻井的测量探管上两组磁通门同时采集正钻井中靶点位置产生的磁场数据，两组磁通门的方位相同且具有固定高度差；将两组磁通门采集的靶点位置磁场数据作为磁定位方位的输入；计算每组磁通门采集的磁场数据在每个周期磁场强度的最大值、磁场强度的最小值、磁场强度最大值时分量值以及磁场强度最小值时的分量值；根据每组磁通门与靶点位置处每个周期磁场强度取最大值以及最小值时的磁方位关系，获取靶点位置相对于每组磁通门的位置坐标；结合两组磁通门之间的固定高度确定靶点位置的坐标值。本发明能够准确且唯一的确定正钻井中靶点位置，通过该方法探测正钻井和已钻井间的距离及方位。
【IPC分类】E21B47-0228, E21B47-00
【公开号】CN104747170
【申请号】CN201510028388
【发明人】王肄辉, 刘海, 王小虎, 熊陵
【申请人】中天启明石油技术有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年1月20日