在油气井的钻井过程中确定井间距离和方向的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在油气井的钻井过程中确定井间距离和方向的装置及方法，属于油气田勘探开发领域。该装置包括：磁场激发仪和配套装置，该配套装置包括MWD仪和数据处理系统；磁场激发仪的正极与第一油气井通过导线连接，磁场激发仪的负极与第二油气井的套管串通过导线连接；MWD仪位于第一油气井的钻柱内；MWD仪与数据处理系统连接。本发明专利技术通过在第一油气井开钻过程中，通过磁场激发仪对第二油气井的套管串加载直流电以产生附加的电磁场，从而便于MWD仪可以提前测量到该套管串产生的电磁场强度，进而确定第一油气井和第二油气井之间的井间距离和方向，避免因第一油气井与第二油气井之间的井间距离比较近，而引起因碰撞产生的工程事故。

Devices and methods for determining the distance and direction between wells in drilling process of oil and gas wells

The invention discloses a device and a method for determining the distance and direction between wells in the drilling process of oil and gas wells, which belongs to the field of oil and gas exploration and development. The device includes: magnetic field exciter and matching device, which includes MWD instrument and data processing system; the positive pole of magnetic field exciter is connected with the first oil and gas well through wires; the negative pole of magnetic field exciter is connected with the casing string of the second oil and gas well through wires; the MWD instrument is located in the drill string of the first oil and gas well; and the MWD instrument is connected with the data processing system. The invention generates additional electromagnetic field by loading direct current on the casing string of the second oil and gas well through the magnetic field excitation instrument during the drilling process of the first oil and gas well, thus facilitating the MWD instrument to measure the electromagnetic field intensity generated by the casing string in advance, and then to determine the distance and direction between the first oil and gas well and the second oil and gas well, so as to avoid the first oil and gas well and the second oil and gas well. The distance between wells is relatively close, which leads to engineering accidents caused by collision.

【技术实现步骤摘要】
在油气井的钻井过程中确定井间距离和方向的装置及方法
本专利技术涉及油气田勘探开发领域，特别涉及一种在油气井的钻井过程中确定井间距离和方向的装置及方法。
技术介绍
在油气田勘探开发领域中，每年开钻的油气井的数量都会超过万口，而绝大多数的油气井均为有方向和位移的定向井，在经过多年的开发后，导致国内各大油气田地下井网高密度分布。然而，在第一油气井的钻井过程中，由于地下井网的高度分布，因此，时常会发生第一油气井钻井用的钻头(或扶正器)与第二油气井的套管碰撞的工程事故，造成套管破损，直接导致第二油气井报废，其中，第一油气井是正在钻井的油气井，第二油气井是距离第一油气井较近的油气生产井。针对正钻井与相邻套管井防碰钻井作业，国内外定向井钻井施工常用两种防止碰撞方法。一种为数学模型，轨迹空间距离计算法，另一种为钻井井下异常静磁场分析法。前者应用软件计算二井间最近的空间距离，由于测量计算误差的影响因素较多，导致误差值较大，无法满足目前的安全钻井施工；后者为异常静磁场分析法，利用钻柱内MWD随钻测量仪，每钻一特定井段，进行磁场异常的测量，由于套管含磁物质有限，每当测到异常套管静磁场值时，第一油气井的钻头(或扶正器)与第二油气井的套管已发生碰撞或已相距非常近，第一油气井已没有调整方向的余地了，因此，这种方法也不能完全满足钻井防碰的需要。
技术实现思路
为了解决相关的技术问题，本专利技术实施例提供了一种在油气井的钻井过程中确定井间距离和方向的装置及方法。所述技术方案如下：第一方面，提供了一种在油气井的钻井过程中确定井间距离和方向的装置，所述装置包括：磁场激发仪和配套装置，所述配套装置包括随钻测量MWD仪和数据处理系统，所述磁场激发仪是指接通直流电时能够分别对多口相邻的油气生产井的套管串加载直流电，使所述套管串产生附加的电磁场，且在断开直流电时停止对所述套管串加载直流电，使所述套管串产生的附加的电磁场消失，其中，所述附加的电磁场是指因加载直流电而使所述套管串产生的电磁场；其中，在油气井开钻前，获取与所述正钻油气井可能发生碰撞的多个相邻的油气生产井的防碰数据，在所述油气井开钻过程中，当所述油气井与所述多个相邻的油气生产井中任意相邻的油气生产井将要发生碰撞时，可以通过所述磁场激发仪在所述相邻的油气生产井的套管串加载直流电，使所述套管串产生附加的电磁场、MWD仪就可以提前检测到异常磁场强度，进而通过数据处理系统确定防碰井的距离和方向后及时调整钻头方向避免与邻井相碰，当所述油气井的钻头远离所述相邻的油气生产井时，断开所述磁场激发仪的直流电，停止对所述套管串加载直流电，使所述套管串的附加电磁场消失；所述磁场激发仪的正极与第一油气井通过导线连接，所述磁场激发仪的负极与第二油气井的套管串通过导线连接，以在所述第一油气井的钻井过程中，通过所述磁场激发仪在所述第二油气井的套管串上加载高强度直流电，使第二油气井的套管串产生附加的电磁场，所述第一油气井为正在开钻的油气井，所述第二油气井为与所述第一油气井相邻的油气生产井；所述MWD仪位于所述第一油气井的钻柱内，以通过所述MWD仪对所述第二油气井套管串上因加载的直流电而产生的电磁场进行测量，得到异常磁场强度，所述异常磁场强度，是指大于本地区标准大地磁场强度的磁场强度；所述MWD仪与所述数据处理系统连接，以基于所述异常磁场强度，通过所述数据处理系统确定所述第一油气井与所述第二油气井之间的井间距离和方向。所述的磁场激发仪，是采用输入三项交流电，通过变频将交电流变为直流电输出；所述的高强度直流电，是指直流电的电流强度大于40安培。第二方面，提供了一种在油气井的钻井过程中确定井间距离和方向的方法，所述方法包括：当在开钻所述第一油气井的过程中对所述磁场激发仪进行通电时，所述磁场激发仪在所述第二油气井套管串上加载直流电，使其产生附加的电磁场、MWD仪就可以提前测到异常电磁场强度(MWD探测范围由原来1－2米增大到4－6米)；当所述MWD仪获取到第二油气井的套管串产生的异常磁场强度时，将所述异常磁场强度发送给所述数据处理系统；所述数据处理系统接收所述异常磁场强度，并基于所述异常强度确定所述第一油气井与所述第二油气井之间的井间距离和方向。可选地，所述确定所述第一油气井与所述第二油气井之间的井间距离的方法可以是：通过建立的异常磁场强度与井间距离之间的关系模板曲线分析确定；具体地，可以从目标关系模板曲线中，采用插入法确定第一油气井与第二油气井之间的井间距离和方向，或者，采用磁定位防碰软件对异常磁场三分量参数的修正计算与处理，来反演还原磁源方位和距离，从而确定第一油气井与第二油气井之间的井间距离。所述第一油气井为正在开钻油气井，所述第二油气井为与所述第一油气井相邻的油气生产井。本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果是：在本专利技术实施例中，当磁场激发仪通电时，磁场激发仪的正极和第一油气井的井口、负极和第二油气井的套管串连接与磁场激发仪的之间形成电流回路，进而通过磁场激发仪在第二油气井套管上加载直流电，使得第二油气井套管串产生的电磁场远大于第二油气井套管串本身产生的静磁场，以便于MWD仪器可以在更远的距离测量到该电磁场，进而确定第一油气井和第二油气井之间的相对位置，及时调整钻头的前进方向避免因第一油气井与第二油气井之间的井间距离较近，而引起因碰撞产生的工程事故。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的第一种在油气井的钻井过程中确定井间距离和方向的装置结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的第二种在油气井的钻井过程中确定井间距离和方向的装置结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的第一种在油气井的钻井过程中确定井间距离和方向的方法流程图；图4是本专利技术实施例提供的天津地区第一油气井的轨迹与第二油气井的距离关系图；图5是本专利技术实施例提供的天津地区石油套管加载50安培直流电时，第一油气井各方向异常磁场强度差值与井间距离关系曲线图。附图标记：1：磁场激发仪；2：MWD仪；3：数据处理系统；4：第一油气井；5：第二油气井；6：脉冲发生器；7：压力变送器；8：第三油气井。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1是本专利技术实施例提供的一种在油气井的钻井过程中确定井间距离和方向的装置结构示意图。参见图1，该装置包括：磁场激发仪1和配套装置，该配套装置包括MWD仪2和数据处理系统3，磁场激发仪1是指接通直流电时能够对相邻的油气生产井的套管串加载直流电，使该套管串产生附加的电磁场，且在断开直流电时停止对该套管串加载直流电，使该套管串产生的附加的电磁场消失。磁场激发仪1的正极与第一油气井4通过导线连接，磁场激发仪1的负极与第二油气井5的套管通过导线连接，以在第一油气井4的钻井过程中，通过磁场激发仪1在第二油气井5的套管串上加载直流电，使第二油气井5的套管串产生附加的电磁场，第一油气井4为正在开钻的油气井，第二油气井5为与第一油气井4相邻的油气生产井。MWD仪2位于第一油气井本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在油气井的钻井过程中确定井间距离和方向的装置，其特征在于，所述装置包括：磁场激发仪和配套装置，所述配套装置包括随钻测量MWD仪和数据处理系统，所述磁场激发仪是指接通直流电时能够对相邻的油气生产井的套管串加载直流电，使所述套管串产生附加的电磁场，且在断开直流电时停止对所述套管串加载直流电，使所述套管串产生的附加的电磁场消失；所述磁场激发仪的正极与第一油气井通过导线连接，所述磁场激发仪的负极与第二油气井的套管串通过导线连接，以在所述第一油气井的钻井过程中，通过所述磁场激发仪在所述第二油气井的套管串上加载直流电，使第二油气井的套管串产生附加的电磁场，所述第一油气井为正在开钻的油气井，所述第二油气井为与所述第一油气井相邻的油气生产井；所述MWD仪位于所述第一油气井的钻柱内，以通过所述MWD仪对所述第二油气井的套管串上因加载的直流电而产生的电磁场进行测量，得到异常磁场强度，所述异常磁场强度是指大于本地区标准大地磁场强度的磁场强度；所述MWD仪与所述数据处理系统连接，以基于所述异常磁场强度，通过所述数据处理系统确定所述第一油气井与所述第二油气井之间的井间距离和方向。

【技术特征摘要】
1.一种在油气井的钻井过程中确定井间距离和方向的装置，其特征在于，所述装置包括：磁场激发仪和配套装置，所述配套装置包括随钻测量MWD仪和数据处理系统，所述磁场激发仪是指接通直流电时能够对相邻的油气生产井的套管串加载直流电，使所述套管串产生附加的电磁场，且在断开直流电时停止对所述套管串加载直流电，使所述套管串产生的附加的电磁场消失；所述磁场激发仪的正极与第一油气井通过导线连接，所述磁场激发仪的负极与第二油气井的套管串通过导线连接，以在所述第一油气井的钻井过程中，通过所述磁场激发仪在所述第二油气井的套管串上加载直流电，使第二油气井的套管串产生附加的电磁场，所述第一油气井为正在开钻的油气井，所述第二油气井为与所述第一油气井相邻的油气生产井；所述MWD仪位于所述第一油气井的钻柱内，以通过所述MWD仪对所述第二油气井的套管串上因加载的直流电而产生的电磁场进行测量，得到异常磁场强度，所述异常磁场强度是指大于本地区标准大地磁场强度的磁场强度；所述MWD仪与所述数据处理系统连接，以基于所述异常磁场强度，通过所述数据处理系统确定所述第一油气井与所述第二油气井之间的井间距离和方向。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：脉冲发生器和压力传感器；所述脉冲发生器位于所述第一油气井内，且所述脉冲发生器与所述MWD仪连...

【专利技术属性】
技术研发人员：付友义，周洪林，张金成，唐世忠，杜强，陈佳杰，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11