用于确定到目标钻井孔的距离和方向的系统及方法技术方案

提供了一种用于确定到目标钻井孔的距离和方向的系统及方法。所述系统包括：电流源，其设置在地面位置处；传导主体，其设置在所述目标钻井孔的至少一部分中的井下位置处，所述传导主体在其中包括设置在所述地面位置和所述目标钻井孔的远端之间的绝缘区段；电导体，其电耦接到所述地面位置处的所述电流源，并在所述传导主体的所述绝缘区段和所述钻井孔的所述远端之间的位置处电耦接到所述传导主体；以及电磁场感测仪器，其被设置为远距所述目标钻井孔，所述电磁场感测仪器响应于所述电磁场和响应于所述目标钻井孔中的电流所产生的电磁场的径向梯度。

【技术实现步骤摘要】
用于确定到目标钻井孔的距离和方向的系统及方法本申请是申请日为2015年6月1日、申请号为201380062757.7(国际申请号为PCT/US2013/073681)、专利技术名称为“钻探用于SAGD应用的平行井”的中国专利申请的分案申请。
本公开大体上涉及钻井孔钻井作业，且更具体地说，涉及用于跟踪多个钻井孔相对于彼此的钻探的方法和系统。本公开的实施方案尤其涉及用于利用正被钻探的钻井孔中的磁力梯度仪来确定目标钻井孔与正被钻探的钻井孔的相对位置的方法和系统，以及用以增强磁性测距的发射电极和返回电极的优化放置。
技术介绍
由于易于获取和易于生产的烃资源日渐枯竭，所以存在针对较高级回收程序的迫切需求。一个此类程序是蒸汽辅助重力泄油(SAGD)，其为结合两个分隔开的钻井孔来利用蒸汽的程序。具体来说，SAGD通过将高压、高温蒸汽注入到岩层中来解决所述岩层中的重油的流动性问题。此高压高温蒸汽降低了重油的粘度以便提高萃取率。蒸汽到岩层中的注入发生在第一钻井孔(注入井)，所述第一钻井孔在第二钻井孔(生产井)上方且平行于其而被钻探。当第一钻井孔周围岩层中的重油的粘度降低时，所述重油排入到下部第二钻井孔中，从所述第二钻井孔提取所述油。优选地，两个钻井孔在彼此相距仅几米的距离下进行钻探。注入井钻井孔的放置需要以非常小的距离边际来实现。如果注入井钻井孔经定位太靠近生产井钻井孔，那么生产钻井孔将被曝露到非常高的压力和温度下。如果注入井钻井孔经定位与生产井钻井孔太远，那么SAGD过程的效率降低。为了协助确保根据需要而相对于第一钻井孔来钻探和定位第二钻井孔，常常对岩层中两个钻井孔进行勘测。这些勘测技术在传统上被称作“测距”。已在测距中采用的一个解决方案是在对第二钻井孔进行钻探时使用测距装置来直接感测和测量两个井之间的距离。使用两个井(注入井和生产井)中的设备的两个已知钻井孔的商业方法是基于旋转磁体或磁性引导技术中的任一者。然而，这些方法是不合要求的，因为所述方法需要两个单独和不同的团队来管理每一钻井孔中的设备，也就是说，在生产井钻井孔的测井电缆团队和在注入井钻井孔的随钻测井团队，这并不是成本有效的。一个现有技术方法利用仅单个钻井孔(注入井钻井孔)中的设备来发射电流到目标钻井孔(生产井钻井孔)，其后使用绝对磁场测量来计算距离。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供了一种用于确定到目标钻井孔的距离和方向的系统。所述系统包括：电流源，其设置在地面位置处；传导主体，其设置在目标钻井孔的至少一部分中的井下位置处，传导主体在其中包括设置在地面位置和目标钻井孔的远端之间的绝缘区段；电导体，其电耦接到地面位置处的电流源，并在传导主体的绝缘区段和钻井孔的远端之间的位置处电耦接到传导主体；以及电磁场感测仪器，其被设置为远距目标钻井孔，电磁场感测仪器响应于电磁场和响应于目标钻井孔中的电流所产生的电磁场的径向梯度。所述系统还可以包括在设置在传导主体的绝缘区段和目标钻井孔的远端之间的电流注入点处耦接到传导主体的井下电极，井下电极可以被设置为用于将电流注入到目标钻井孔中。传导主体可以是套管柱，其中，井下电极可以在电流注入点处与套管柱建立电接触。电导体可以是延伸穿过导电主体的绝缘区段的绝缘导线。电磁场感测仪器可以设置在远离目标钻井孔而钻探的钻井孔中。所述系统还可以包括电耦接到电流源的接地棒，接地棒可以设置在地面位置处。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于确定到目标钻井孔的距离和方向的方法，所述方法包括：利用设置在地面位置处的电流源产生电流；沿着电耦接到地面位置处的电流源的电导体将电流传输到目标钻井孔中；通过在电导体与设置在目标钻井孔的至少一部分中的传导主体之间建立的直接电连接注入电流，其中，传导主体在其中包括从直接电连接的位置沿井身向上设置的绝缘区段；以及获得由目标钻井孔中的电流产生的电磁场的磁场数据的测量值。所述方法还可以包括：在从传导主体的绝缘区段沿井身向下的位置处将井下电极连接到传导主体。所述方法还可以包括：将套管柱部署到目标钻井孔中，套管柱在其中包括套管的绝缘区段，并且其中，连接井下电极包括：将井下电极连接到套管的绝缘区段的井身向下的套管柱。所述方法还可以包括：远离目标钻井孔钻探钻井孔，并且所述方法还包括：利用设置在远离目标钻井孔的钻井孔中的电磁场感测仪器来感测由目标钻井孔中的电流产生的电磁场。附图说明图1展示根据本公开的特定说明性实施方案的SAGD钻探系统；图2A示出根据本公开的说明性实施方案的传感器副件的示意图；图2B和图2C分别示出沿着图2A的线B和C的传感器副件的横截面图；图2D示出z轴传感器的横截面图；图3是根据本公开的特定说明性实施方案的相关电磁场量和符号定义的图表显示；图4展示根据本公开的特定说明性实施方案的用于校准传感器副件的磁力梯度工具的底部钻孔工具组合件和设备；图5是根据本公开的特定说明性方法的用于磁力梯度工具的校准方法的流程图；以及图6是根据本公开的特定说明性实施方案的用于实施磁力梯度仪校准系统的计算机系统的框图。具体实施方式下文将本公开的说明性实施方案和相关方法描述为可能将其用于测距系统和方法中来跟踪多个钻井孔相对于彼此的钻探。为了清晰，本说明书中未描述实际实施方案或方法的所有特征。当然将了解，在任何此类实际实施方案的发展中，必须进行众多实施方案特定决策以实现开发者的特定目标，例如遵守系统相关和商业相关的约束，所述目标将在实施方案中有所不同。此外，将了解到此类开发工作可能是复杂且耗费时间的，但仍然将是受益于本公开的普通技术人员的日常工作内容。本公开的各种实施方案和相关方法的其它方面和优势将根据考虑以下描述和附图而变得显而易见。先前公开内容可以在各种实例中重复元件符号和/或字母。此重复是用于简单性和清晰性的目的，且实质上并不决定所论述的各种实施方案和/或组态之间的关系。此外，可在本文使用空间相对术语(例如“在…之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”、“井上”、“井下”、“上游”、“下游”及其类似者)以方便描述，从而描述一个元件或特征与另一元件或特征的关系，如诸图中所示出。所述空间相对术语意图包含与图中所描绘的定向不同的在使用中或操作中的设备的定向。举例来说，如果图中的设备翻转，那么描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件接着被定向为在其它元件或特征“上方”。因此，例示性术语“下方”可以包含上方和下方的定向两者。可以其它方式来定向设备(旋转90度或在其它定向)，且可以同样地相应解释本文所使用的空间相对描述符。图1示出根据本公开的说明性实施方案的SAGD钻探系统100。在此实施方案中，使用任何合适的钻探技术来钻探目标钻井孔10。其后，用套管柱11套住目标钻井孔10。接着使用从井架15延伸的BHA14来钻探注入井钻井孔12，如此项技术中所了解。BHA14可以是例如随钻测井(“LWD”)组合件、随钻测量组合件(“MWD”)或其它所需的钻井组合件。因而，BHA14还包括钻孔马达18和钻头20。尽管注入钻井孔12被描述为在随后钻探，但在其它实施方案中可以同时钻探目标钻井孔10和注入钻井孔12。此外，在另一替代实施方案中，可以将BHA14实施为执行测井操作的测井电缆应用(无钻井组合件)，如本文提及的普通技术人员将要了解。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定到目标钻井孔的距离和方向的系统，所述系统包括：电流源，其设置在地面位置处；传导主体，其设置在所述目标钻井孔的至少一部分中的井下位置处，所述传导主体在其中包括设置在所述地面位置和所述目标钻井孔的远端之间的绝缘区段；电导体，其电耦接到所述地面位置处的所述电流源，并在所述传导主体的所述绝缘区段和所述钻井孔的所述远端之间的位置处电耦接到所述传导主体；以及电磁场感测仪器，其被设置为远距所述目标钻井孔，所述电磁场感测仪器响应于所述电磁场和响应于所述目标钻井孔中的电流所产生的电磁场的径向梯度。

【技术特征摘要】
2012.12.07 US 61/734,7111.一种用于确定到目标钻井孔的距离和方向的系统，所述系统包括：电流源，其设置在地面位置处；传导主体，其设置在所述目标钻井孔的至少一部分中的井下位置处，所述传导主体在其中包括设置在所述地面位置和所述目标钻井孔的远端之间的绝缘区段；电导体，其电耦接到所述地面位置处的所述电流源，并在所述传导主体的所述绝缘区段和所述钻井孔的所述远端之间的位置处电耦接到所述传导主体；以及电磁场感测仪器，其被设置为远距所述目标钻井孔，所述电磁场感测仪器响应于所述电磁场和响应于所述目标钻井孔中的电流所产生的电磁场的径向梯度。2.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括在设置在所述传导主体的所述绝缘区段和所述目标钻井孔的所述远端之间的电流注入点处耦接到所述传导主体的井下电极，所述井下电极被设置为用于将电流注入到所述目标钻井孔中。3.如权利要求2所述的系统，其中，所述传导主体是套管柱，并且其中，所述井下电极在所述电流注入点处与所述套管柱建立电接触。4.如权利要求1所述的系统，其中，所述电导体是延伸穿过所述导电主体的所述绝缘区段的绝缘导线。5.如权利要求1所述的系统，其中，所述电磁场感测仪器设置在远离所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·F·卡克斯，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国,US