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一種近鉆頭磁場成像定位測量儀及工作方法

  • 專利類型:發明專利
  • 有效期:不限
  • 發布日期:2022-01-05
  • 技術成熟度:通過小試
交易價格: ¥面議
  • 法律狀態核實
  • 簽署交易協議
  • 代辦官方過戶
  • 交易成功

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  • 技術(專利)類型 發明專利
  • 申請號/專利號 CN202010688833.7 
  • 技術(專利)名稱 一種近鉆頭磁場成像定位測量儀及工作方法 
  • 項目單位 中國石油大學(華東)
  • 發明人 李洪強,王瑞和,孫岐峰,段友祥,丁景麗,姚姍姍 
  • 行業類別
  • 技術成熟度 通過小試
  • 交易價格 ¥面議
  • 聯系人 趙燕芳
  • 發布時間 2022-01-05  
  • 01

    項目簡介

    本發明公開了一種近鉆頭磁場成像定位測量儀及工作方法,屬于石油鉆探測量技術領域,所述定位測量儀包括鉆頭、近鉆頭磁場成像定位短節、動力鉆具、無線短傳發射組件、無線短傳接收組件、地面接收裝置和處理計算機,本發明采用無磁鉆頭、無磁近鉆頭磁場成像定位短節在鉆頭附近形成穩定的磁異常探測環境,磁場探測傳感器在旋轉的時候可以對鉆頭附近三維空間做立體探測,對異常磁場出現的位置可以進行準確測量,并給出距離信息;地面計算機根據測量信息在屏幕上直觀的實時顯示鉆頭前方的異常磁場,進一步可以識別附近套管與鉆頭的交互位置,做出碰撞預警和繞樁建議。
    展開
  • 02

    說明書

    1.一種近鉆頭磁場成像定位測量儀,其特征在于,包括鉆頭、近鉆頭磁場成像定位短節、動力鉆具、無線短傳發射組件、無線短傳接收組件、地面接收裝置和處理計算機,其中:所述鉆頭、近鉆頭磁場成像定位短節、動力鉆具和無線短傳接收組件依次通過螺紋連接,所述近鉆頭磁場成像定位短節鄰近動力鉆具的一端安裝有所述無線短傳發射組件,用于與另一端無線短傳接收組件通信;所述近鉆頭磁場成像定位短節內設有磁場探測傳感器、陀螺測斜儀、處理電路和用于供電的井下電池,所述磁場探測傳感器、陀螺測斜儀和無線短傳發射組件均連接至所述處理電路,并設在井下;所述鉆頭和近鉆頭磁場成像定位短節都采用無磁材料加工;所述處理電路用于將磁場探測傳感器、陀螺測斜儀采集的井下參數按時間軸進行融合,所述井下參數包括近鉆頭處的井斜、方位,測量范圍內磁場分布強度與位置、異常磁場強度、異常磁場位置、鉆頭距離異常磁場的距離;所述無線短傳接收組件內設有信號發生器,所述無線短傳接收組件通過所述信號發生器上傳融合后的井下參數到地面;所述處理計算機連接所述地面接收裝置,用于接收并解析井下參數,在處理計算機的屏幕上顯示近鉆頭附近的三維磁場分布圖像并標注異常磁場的信息;所述近鉆頭磁場成像定位短節周向均勻設計加工有四個凹槽,用于容納所述磁場探測傳感器、陀螺測斜儀、處理電路和井下電池;所述磁場探測傳感器有四個,兩兩一組,其中一組與近鉆頭磁場成像定位短節的軸心成90°角設置在一對相對的凹槽中,用于測量近鉆頭磁場成像定位短節環繞范圍內的磁場變化;另一組與近鉆頭磁場成像定位短節成45°夾角向鉆頭的方向安裝在另一對相對的凹槽中,用于測量鉆頭前方的磁場變化;所述陀螺測斜儀安裝在凹槽內部,用于測量:近鉆頭處的井斜、方位以及磁場探測傳感器旋轉測量時的工具面;所述近鉆頭磁場成像定位短節在鉆探的過程中被后方動力鉆具驅動進行旋轉,前端的四個磁場探測傳感器隨同進行旋轉測量,對鉆頭前方和鉆頭、近鉆頭磁場成像定位短節周圍270°范圍內附近的三維空間進行異常磁場探測;所述鉆頭距離異常磁場的距離為鉆頭與套管的距離,計算方法如下:L=K0(K1*B21a+K2*B21b+K3*B21c+K4*B21d)其中K0、K1、K2、K3、K4分別為在實驗室使用標準測量測試源于鉆頭附近放置不同位置后得到的標定參數;在鉆井開始正常工作時,動力鉆具帶動磁場探測傳感器進行旋轉,實時采集四個磁場探測傳感器測量得到的磁場強度B21a、B21b、B21c、B21d。2.根據權利要求1所述的近鉆頭磁場成像定位測量儀,其特征在于,所述陀螺測斜儀采用MEMS陀螺或者光纖陀螺并安裝加速度計進行軌跡測量,在鉆井的過程中提供準確的近鉆頭處井斜、方位參數。3.根據權利要求1所述的近鉆頭磁場成像定位測量儀,其特征在于,所述顯示近鉆頭附近的三維磁場分布圖像包括可視化的:近鉆頭處井斜、方位、異常磁場的強度、異常磁場位置、鉆頭距離異常磁場的距離。4.根據權利要求1所述的近鉆頭磁場成像定位測量儀,其特征在于,所述標注異常磁場的信息包括:標注在異常磁場的異常磁場位置、鉆頭距離異常磁場的距離。5.根據權利要求1所述的近鉆頭磁場成像定位測量儀,其特征在于,所述測量儀還包括:處理計算機發出碰撞預警和防碰建議,包括:利用根據陀螺測斜儀測量得到的井斜、方位、工具面得到磁場探測傳感器測量敏感的四個方向矢量V21a、V21b、V21c、V21d和鉆頭與異常磁場的距離得到異常磁場分布圖,識別異常磁場分布圖中的帶狀區域為套管;將所述套管的尺寸、位置與實時鉆井軌跡曲線進行交叉對比,最終通過人為或者計算機得到碰撞預警和防碰建議。6.利用權利要求1-5中任一所述的近鉆頭磁場成像定位測量儀進行近鉆頭磁場成像定位測量的方法,其特征在于,包括如下步驟:泥漿開泵,動力鉆具開始旋轉;4個磁場探測傳感器開始加電,進行磁場測量;陀螺測斜儀開始工作,測量井斜、方位、磁場探測傳感器工作工具面;4個磁場探測傳感器進行校正以消除環境噪聲干擾及傳感器本身差異并測量鉆頭周圍和前方的異常磁場;處理電路計算異常磁場出現的位置和距離;處理后的數據經短傳繞過動力鉆具,上傳到地面;地面處理計算機接收到數據后,進行進一步處理,得到近鉆頭附近的三維磁場分布圖像,并根據陀螺測斜儀數據形成鉆井軌跡;分析顯示探測范圍內套管的位置和距離;對可能碰撞范圍內的套管進行分析并發出碰撞預警;人為或者處理計算機給出繞樁建議。
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專利技術附圖

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