利用具有磁偶极的发射器和接收器的井下梯度测距制造技术

一种测距系统在没有钻孔或地层特征的任何知识或参与的情况下利用梯度数据来确定第一井与第二井之间的距离。一般来说，这通过部署井下组件来实现，所述井下组件包括具有磁偶极的发射器和接收器以及定位在所述发射器与所述接收器之间的补偿接收器，其中在沿所述井下组件的径向方向上测量所述梯度场。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权本申请要求2013年9月30日提交的也以Donderici等人为专利技术人的标题为“DOWNHOLEGRADIOMETRICRANGINGUTILIZINGTRANSMITTERS&RECEIVERSHAVINGMAGNETICDIPOLES”的美国临时专利申请号61/884,688的优先权，所述申请的公开内容以引用的方式整体并入本文。专利
本公开总体涉及井下测距，并且更具体地，涉及利用磁偶极发射器和接收器的测距组件，所述发射器和接收器分析梯度数据以便确定并追踪多个井筒的相对位置。专利技术背景在各种井下应用中需要精确并有效地确定引流导管(例如，金属套管)的位置和方向。也许这些应用最重要的是井喷井的情况，其中目标井必须被减压井非常精确地横穿，以便停止井喷。其他重要的应用包括平行于在蒸汽辅助重力泄油(“SAGD”)系统中的现有井的井的钻探，避免在拥挤的油田中与其他井的碰撞，在油田中井彼此紧密接近地被钻探，并使用在地面上的电流注入金属管道作为参考来追踪地下钻井路径。已经尝试多种常规方法来提供这个问题的解决方案。在一个方法中，通过经由线圈天线传输电磁波在目标套管上感应电流。这种注入的电流反过来引起套管辐射第二电磁场。这个二次场的振幅可以用来确定到目标套管的距离。然而，因为场的振幅强烈取决于套管和地层的特性，所以这种方法的精确性可以保持低的。在另一个常规方法中，电极类型源被用来在目标套管上感应电流来从而生成磁场。在这种方法中测量被目标套管辐射的磁场梯度，除了磁场本身之外。通过使用磁场与其梯度之间的关系，做出精确距离测量。然而，因为电极对电阻式油基泥浆敏感，所以电极必须定位成与地层直接接触，以便注入电流。因此，在高电阻地层中可发能生高接触损耗或欧姆损耗，可减少工具的距离。因此，在本领域中需要改进的井下测距技术。附图简述图1A和图1B示出根据本公开的某些说明性实施方案的相对定位系统；图2是根据本专利技术的某些说明性实施方案的在相对定位系统中利用的处理电流的框图；图3示出用来描述本公开的方法的相对定位系统的简化的说明性实施方案；图4示出根据本公开的某些说明性实施方案的适用于消除盲点的磁偶极接收器配置；图5示出根据本公开的某些说明性实施方案的模拟相对定位系统的简化几何形状；图6是绘制作为从本公开的说明性实施方案的模拟中获得的工具与目标的真实距离的函数的测量距离的图；图7示出根据本专利技术的说明性方法的被钻探来横穿井喷井的减压井的路径；图8绘出根据本专利技术的说明性方法的从减压井到井喷井的计算距离对真实距离用于不同方向上的梯度测量；图9绘出由图8中示出的四个梯度测量导致的到目标的距离；图10绘出减压井的真实路径对计算路径以用于本公开的说明性井交叉方法；并且图11是根据本专利技术的某些说明性方法的测距方法的流程图，相对定位系统采用所述测距方法来确定第一井筒(即，目标)与第二井筒之间的距离。具体实施方式下文描述本公开的说明性实施方案和相关方法，因为可以在测距系统和方法中采用它们，所述测距系统和方法利用磁偶极发射器/接收器来分析梯度数据并从而钻探和/或追踪井筒的相对位置。为了清晰性，本说明书中未描述实际实现方式或方法的所有特征。当然，应了解，在任何这种实际实施方案的开发中，应做出大量实现方式特定的决策来实现开发人员的特定目标，如符合系统相关约束和业务相关约束，所述目标在不同实现方式间将有所不同。此外，应了解，这种开发努力可能是复杂且耗时的，但是仍将是受益于本公开的本领域一般技术人员的常规任务。本公开的各种实施方案和相关方法的其他方面和优势将根据考虑以下描述和附图而变得显而易见。如本文描述的，本公开的说明性实施方案和方法描述测距系统，所述测距系统在没有钻孔或地层特征的任何知识或参与的情况下，利用梯度数据来确定第一井与第二井之间的距离，其中在沿井下组件的径向方向下测量梯度场。一般来说，这可通过部署井下组件获得，所述井下组件包括磁偶极发射器和接收器，以及定位在发射器与接收器之间的补偿接收器。磁偶极可体现在各种方法中，包括例如，线圈、螺线管或磁力仪。电磁场由发射器生成并感应到目标套管上，从而沿套管产生第二电磁场。除了来自发射器的直接磁场之外的这种第二电磁场的总和由沿井下组件的轴径向分开的一组接收器测量。补偿接收器被配置来具有与主接收器组相对的极化，从而消除发射器与接收器之间的直接信号。使用来自接收器组中的不同接收器的磁场的测量，计算磁场的梯度。其后，利用本文描述的各种算法，在井下组件上(或在远程位置处)定位的处理电路分析梯度场，以便确定到目标套管的距离和方向。尽管可在各种应用(例如，测井电缆)中利用本公开，但是以下的描述将集中在相对于邻近的目标第一井(通常为生产井)来精确且可靠地定位被钻探的井，“注入井”(即，第二井)的应用，使得可以将注入井维持大约平行于生产井。目标井必须具有比周围地层高的传导性，其可以通过使用沿着目标井的细长传导主体来实现，例如，已经存在于大多数井中以保持井完整性的套管。另外，本公开的方法和系统尤其适用于SAGD井的钻探，因为如在SAGD操作中需要的，两个井可以被钻探靠近彼此。受益于本公开的本领域普通技术人员将理解这些和其他应用和/或改型。图1A和图1B示出根据本公开的示例性实施方案的相对定位系统100。在这个实施方案中，使用任何合适的钻探技术来钻探生产井10。其后，生产井10用套管11包装。注入井12随后使用钻探组件14进行钻探，所述钻探组件14可例如，随钻测井(“LWD”)组件、随钻测量组件(“MWD”)或在其远端处具有钻头23的其他所需的钻探组件。尽管注入井12被描述为在随后钻探，但在其他实施方案中可以同时钻探生产井10和注入井12。在这个示例性实施方案中，钻探组件14包括井底钻具组件，所述井底钻具组件具有一个或多个磁偶极发射器16和一个或多个磁偶极接收器18。在利用两个发射器16的那些实施方案中，发射器相对于彼此定位在非平行方向(例如，正交方向)上，使得传输场可以在两个正交方向上解耦，以便获得生产井10的方位角的测量。为了简化解耦过程，发射器可定位在与彼此正交关系中。在如下的描述中，发射器和接收器可被称为相对于彼此正交定位；然而，在替代的实施方案中，发射器/接收器可在相对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于井下测距的方法，所述方法包括：钻探第一井筒，所述第一井筒包括细长传导主体；将至少两个磁偶极发射器和至少四个磁偶极接收器部署在第二井筒中；使用所述发射器沿所述第一井筒感应电流，所述电流导致磁场从所述第一井筒中发出；利用所述接收器接收所述磁场，其中在沿所述第二井筒的径向方向上测量梯度场；以及利用所述梯度场来从而确定所述第一井筒与所述第二井筒之间的距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.30 US 61/884,6881.一种用于井下测距的方法，所述方法包括：
钻探第一井筒，所述第一井筒包括细长传导主体；
将至少两个磁偶极发射器和至少四个磁偶极接收器部署在第二
井筒中；
使用所述发射器沿所述第一井筒感应电流，所述电流导致磁场从
所述第一井筒中发出；
利用所述接收器接收所述磁场，其中在沿所述第二井筒的径向方
向上测量梯度场；以及
利用所述梯度场来从而确定所述第一井筒与所述第二井筒之间
的距离。
2.如在权利要求1中定义的方法，其还包括确定所述第一井筒
相对于所述第二井筒的方向，其中确定所述方向包括：
确定所述接收的磁场的总场；
确定所述总场的x分量与y分量之间的角度；以及
利用所述角度来确定所述方向。
3.如在权利要求1中定义的方法，其还包括利用所述梯度场来
确定所述第一井筒相对于所述第二井筒的方向。
4.如在权利要求3中定义的方法，其中确定所述方向还包括：
确定所述梯度场的正交分量之间的角度；以及
利用所述角度来确定所述方向。
5.如在权利要求1中定义的方法，其中确定所述第一井筒与所
述第二井筒之间的所述距离还包括消除从所述发射器中发出的直接
信号。
6.如在权利要求5中定义的方法，其中所述直接信号的所述消
除包括：
计算在所述接收器处的所述发射器的磁场；以及
从所述接收的磁场中减去所计算的磁场。
7.如在权利要求5中定义的方法，其中所述直接信号的所述消
除包括利用至少四个补偿接收器来抵消所述直接信号的虚分量。
8.如在权利要求3中定义的方法，其中所述至少四个接收器是
两对磁偶极接收器，并且确定所述距离和方向还包括：
相对于在所述第二井筒中的测量中心在相反的方向上径向定位
所述对的两个接收器；以及
通过计算所述对的每一个接收器处的磁场之间的差异来确定在
所需方向上的所述梯度场。
9.如在权利要求1中定义的方法，其中：
所述第一井筒是生产井；并且
所述第二井筒是注入井，其中所述方法在蒸汽辅助重力泄油操作
中被利用。
10.如在权利要求1中定义的方法，其中：
所述第一井...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·东德里奇，B·刚纳，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US