本申请提供一种钻井定位装置、方法和系统。该装置包括：三轴磁通门和计算装置。三轴磁通门与计算装置电连接。三轴磁通门设置在正钻井的目标位置处。目标位置为目标钻杆中。目标钻杆为正钻井中最下部处于端部的钻杆。三轴磁通门用于：获取目标位置处的目标磁场值。目标磁场值为静态磁场在目标位置处的磁场强度。静态磁场的方向为目标井的周向方向。静态磁场由目标井中预设的静磁产生装置产生。计算装置用于：获取正钻井的姿态，并根据目标磁场值以及正钻井的姿态确定正钻井与目标井的距离和方位角。本申请的方案，增加了钻井定位时的测量范围，提高了钻井定位时的测量精度。提高了钻井定位时的测量精度。提高了钻井定位时的测量精度。
【技术实现步骤摘要】
钻井定位装置、方法和系统
[0001]本申请涉及石油与天然气技术，尤其涉及一种钻井定位装置、方法和系统。
技术介绍
[0002]随着地热、煤炭地下气化等新能源的开发，U型井的应用逐渐增多，U型井钻井的核心是确定水平井和直井的相对位置，进而实现水平井和直井的精准对接。
[0003]水平井也称正钻井，直井也称目标井，现目前一般通过以下方法确定正钻井与目标井的相对位置。在目标井中下入磁通门传感器，在正钻井的钻头处连接永磁短节，并在钻铤上镶嵌部分柱状永磁材料，采用磁通传感门测量正钻井钻进时永磁短节产生的旋转磁场，并根据测量得到的磁场强度以及旋转磁场的轴对称特性求解出正钻井的钻头与目标井的距离和方位角。由于井下的永磁短节按照负三次方衰减，衰减速度快，导致有效测量范围较小；同时，由于旋转磁场依靠永磁短节旋转产生，钻头转速受到泥浆泵排量、钻压等的影响，因此旋转磁场的磁场强度也存在较大波动，导致测得的磁场强度信不稳定，影响测距精度。
[0004]综上，现有技术在U型井钻井定位时，存在测量范围小和测量精度低的问题。
技术实现思路
[0005]本申请提供一种钻井定位装置、方法和系统，用以解决现有技术在U型井钻井定位时，测量范围小和测量精度低的问题。
[0006]根据本申请的第一方面，提供一种钻井定位装置，包括：三轴磁通门和计算装置；
[0007]所述三轴磁通门与所述计算装置电连接；
[0008]所述三轴磁通门设置在正钻井的目标位置处，所述目标位置为目标钻杆中，所述目标钻杆为正钻井中最下部处于端部的钻杆；
[0009]所述三轴磁通门用于，获取所述目标位置处的目标磁场值；所述目标磁场值为静态磁场在所述目标位置处的磁场强度，所述静态磁场由目标井中预设的接地直导线通入直流电后产生的静态磁场；
[0010]所述计算装置用于，获取正钻井的姿态，并根据目标磁场值确定正钻井与目标井的距离和方位角。
[0011]根据本申请的第二方面，提供一种钻井定位方法，所述钻井定位方法采用如第一方面所述的钻井定位装置执行，所述方法包括：
[0012]三轴磁通门获取目标位置处的目标磁场值；所述目标磁场值为静态磁场在所述目标位置处的磁场强度，所述静态磁场由目标井中预设的接地直导线通入直流电后产生的静态磁场在正钻井目标位置处的磁场强度；
[0013]计算装置获取正钻井的姿态，并根据目标磁场值以及正钻井的姿态确定正钻井与目标井的距离和方位角。
[0014]根据本申请的第三方面，提供一种钻井定位系统，包括：信号激励装置以及如第一
方面所述的钻井定位装置；
[0015]所述信号激励装置包括：静磁产生装置；
[0016]所述静磁产生装置设置在目标井的井筒中；
[0017]所述静磁产生装置用于产生目标井周向方向的静态磁场；
[0018]所述钻井定位装置用于在静态磁场的作用下确定正钻井与目标井的距离和方位角。
[0019]本申请提供的钻井定位装置、方法和系统，通过所述三轴磁通门与所述计算装置电连接；所述三轴磁通门设置在正钻井的目标位置处，所述目标位置为目标钻杆中，所述目标钻杆为正钻井中最下部处于端部的钻杆；所述三轴磁通门用于，获取所述目标位置处的目标磁场值；所述目标磁场值为静态磁场在所述目标位置处的磁场强度，所述静态磁场由目标井中预设的接地直导线通入直流电后产生的静态磁场；所述计算装置用于，获取正钻井的姿态，并根据目标磁场值以及正钻井的姿态确定正钻井与目标井的距离和方位角；由于所述静态磁场由目标井中预设的静磁产生装置产生，因此，可以通过预设不同的静磁产生装置来增加静态磁场的磁场强度，进而能够实现更大范围的确定正钻井和目标井的相对位置；同时，由于三轴磁通门设置在正钻井的目标位置处，所述目标位置为目标钻杆中，所述目标钻杆为正钻井中最下部处于端部的钻杆，三轴磁通门在获取所述目标位置处的目标磁场强度时，钻头处于静止状态，目标钻杆也处于静止状态，所以所述目标磁场值不受钻头转速的影响，能够获取到稳定准确的目标磁场值，因此，本申请的方案能够实现更大范围和更高精度的确定正钻井和目标井的相对位置。
附图说明
[0020]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0021]图1是根据本申请实施例提供钻井定位装置的架构图；
[0022]图2是根据本申请第一实施例提供的一种钻井定位装置结构示意图；
[0023]图3是根据本申请第一实施例提供的另一种钻井定位装置结构示意图；
[0024]图4是根据本申请第一实施例提供的又一种钻井定位装置结构示意图；
[0025]图5是根据本申请第一实施例提供的再一种钻井定位装置结构示意图；
[0026]图6是根据本申请第二实施例提供的目标井和目标位置在水平面上投影的相对位置示意图；
[0027]图7是根据本申请第二实施例提供的正钻井与目标井对接连通流程示意图；
[0028]图8是根据本申请第三实施例提供的钻井定位方法流程示意图；
[0029]图9是根据本申请第四实施例提供的静磁产生装置结构示意图。
[0030]通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
[0031]首先对本申请所涉及的现有技术进行详细说明及分析。
[0032]U型井钻井的核心是实现正钻井和目标井的精准对接连通，现目前采用动态磁场定位方法确定正钻井和目标井的相对位置，进而调整正钻井的钻进方向，以实现正钻井和目标井的对接连通。动态磁场定位方法通过以下步骤实现：在目标井中下入磁通门；在正钻井中的钻头处连接永磁短节，同时在钻铤上镶嵌柱状永磁材料；采用偶极子方法将永磁短节在转进时产生的旋转磁场等效为两个振荡偶极子独立产生的磁场的叠加；采用旋转磁场的轴对称特征和向量确定偏差角与磁场的关系；基于空间一点的磁场强度与其到源的距离成比例关系，求解出钻头与目标井的距离。由于在动态磁场定位方法中，正钻井中永磁短节的磁场强度按照负三次方衰减，衰减速度快，因此导致动态磁场定位方法的有效测量范围较小。同时，由于动态磁场定位方法的旋转磁场是永磁短节旋转产生的，永磁短节的钻速与钻头的转速相同，而钻头的钻速会受到泥浆泵排量、钻压等的影响而产生波动，因此，在目标井中的磁通门测得的磁场强度也会波动，进而影响求解出的钻头与目标井的距离的精度，导致动态磁场定位方法的测量精度低。
[0033]所以，在面对现有技术中的问题时，专利技术人通过创造性研究，为了能够实现更大范围和更高精度的确定正钻井和目标井的相对位置，就需要增加磁场强度，以及避免磁场强度受到钻头转速影响的问题。而要想磁场强度不受钻头转速的影响，就需要在不钻进的时候进行测量磁场强度，因此，可以将永磁短节旋转产生的磁场替换为静态磁场，同时本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钻井定位装置，其特征在于，包括：三轴磁通门和计算装置；所述三轴磁通门与所述计算装置电连接；所述三轴磁通门设置在正钻井的目标位置处，所述目标位置为目标钻杆中，所述目标钻杆为正钻井中最下部处于端部的钻杆；所述三轴磁通门用于，获取所述目标位置处的目标磁场值；所述目标磁场值为静态磁场在所述目标位置处的磁场强度，所述静态磁场的方向为目标井的周向方向，所述静态磁场由目标井中预设的静磁产生装置产生；所述计算装置用于，获取正钻井的姿态，并根据目标磁场值以及正钻井的姿态确定正钻井与目标井的距离和方位角。2.根据权利要求1所述的钻井定位装置，其特征在于，还包括模数转换装置和解码装置；所述三轴磁通门的输出端与所述模数转换装置的输入端连接；所述模数转换装置的输出端与所述解码装置的输入端连接；所述解码装置的输出端与所述计算装置的输入端连接；所述模数转换装置，用于将所述目标磁场值调制为数字信号形式磁场值；所述解码装置，用于将所述数字信号形式磁场值解调为所述目标磁场值。3.根据权利要求1所述的钻井定位装置，其特征在于，所述三轴磁通门在获取所述目标位置处的目标磁场值时，具体用于：测量所述目标位置处的地磁场值和叠加磁场值；所述叠加磁场值为地磁场与所述静态磁场叠加在所述目标位置处的磁场强度；将叠加磁场值与地磁场值的差确定目标磁场值。4.根据权利要求2所述的钻井定位装置，其特征在于，所述计算装置在获取正钻井的姿态，并根据目标磁场值以及正钻井的姿态确定正钻井与目标井的距离和方位角时，具体用于：根据所述目标磁场值计算所述目标位置与目标井的距离；根据所述目标位置与目标井的距离确定正钻井与目标井的距离。5.根据权利要求4所述的钻井定位装置，其特征在于，所述计算装置在根据所述目标位置与目标井的距离确定正钻井与目标井的距离时，具体用于：获取所述目标位置与正钻井钻头的水平距离；根据所述目标位置与目标井的距离以及所述目标位置与正钻井中钻头的水平距离计算正钻井与目标井的距离。6.根据权利要求4所述的钻井定位装置，其特征在于，所述计算装置在获取正钻井的资源，并根据目标磁场值以及...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔磊，袁光杰，车阳，林盛杰，杜卫强，王辰龙，蓝海峰，何爱国，王开龙，朱晓雨，任宪可，刘天恩，刘奕杉，郑李，张吉喆，董胜祥，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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