僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0025]如圖1所示為本發明的一種實施例，一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距裝置，包括永磁鐵組1、反向補償電磁鐵2及磁場測量傳感器3安裝在無磁金屬短接中，所述永磁鐵組
1、所述反向補償電磁鐵2及所述磁場測量傳感器3成一條直線，防碰無磁金屬短接安裝在鉆頭與無磁鉆鋌之間。所述永磁鐵組I包括八個表面磁感應強度約1.5T的同向磁矩排列的正四邊形柱狀永磁鐵。
[0026]利用此測距裝置進行反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉防碰測距步驟為:
[0027]步驟一，將永磁鐵組、反向補償電磁鐵及磁場測量傳感器固定安裝在一根無磁金屬固定短接中構成反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距裝置;八個邊長為3.5cm，長度為12cm的正四邊形柱狀永磁鐵分兩排平行排列，等效磁矩方向與無磁短接軸線垂直，永磁鐵組中心位于短接軸線上;磁場測傳感器采用單軸磁通門傳感器，精度為0.1nT，垂直于無磁短接軸線安裝，傳感器測點位于短接軸線上距離永磁鐵組中心0.4m;補償電磁鐵圓柱體鐵芯長為5cm，半徑為lcm，圓柱軸線垂直于短接軸線，中心在短接軸線上位于傳感器測點和永磁鐵組中心之間，且距離測點5cm。在磁屏蔽環境中通過調整電磁鐵電流，使得測點處磁場抵消后傳感器測量磁場不高于0.1nT。固定此時的永磁鐵組、磁場傳感器及補償電磁鐵。采用恒流源穩定電磁鐵供電電流。
[0028]步驟二，無磁短接測距裝置安裝在無磁鉆鋌與鉆頭之間隨著鉆桿一起轉動，當正鉆井周圍不存在已鉆井套管時，磁場傳感器測量垂向磁化場周期波動接近OnT;當正鉆井周圍防碰范圍內存在已鉆井套管時，磁場傳感器測量到周期性的磁化場波動，磁場波動峰峰值大小滿足式(I)函數關系:
[0029]Bpp = f(mal,ma2,---,niaN,Xm, Φ ,δ,?) (I)
[0030]式(I)中mal，ma2，…，maN為永磁鐵組每個永磁鐵的等效磁矩，Xm為已鉆鄰井套管的材料磁化率，φ為套管的外徑，δ為套管的厚度，這些參數在進行磁場測距防碰前測量得到，為已知變量，即式(I)可變為旋轉垂向磁場峰峰值Bpp關于正鉆井磁測點到鄰井距離D的單變量函數:
[0031]BPP = f(D) (2)
[0032]通過MDR建立反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉計算模型，測量得到套管參數，在近地表測試井已知距離D的前提下，通過修正退磁因子，建立反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉計算模型中防碰距離D與旋轉垂向磁場峰峰值Bpp之間的準確計算關系。
[0033]步驟三，將無磁短接測距裝置安裝在無磁鉆鋌與鉆頭之間隨正鉆井鉆頭一起鉆進，井下磁場測量裝置在鉆桿每旋轉一圈采集360個數據，每I?10圈(其它大于I圈的磁場采樣值也適用，6圈較佳)計算一次旋轉垂向磁場峰峰值Bpp的平均值。隨鉆過程中，旋轉垂向磁場峰峰值Bpp的平均值實時傳輸至地面計算機，在步驟二建立的防碰距離D與旋轉垂向磁場峰峰值Bpp之間準確計算關系的條件下，使用粒子群優化算法找到使得計算垂向磁場峰峰值與隨鉆測量垂向磁場峰峰值平均值差異盡量小的距離D’，此距離D’即為測點到鄰井之間的距離。調整正鉆井實時鉆進使得正鉆井鉆頭保持在安全鉆進范圍內，以實現正鉆井與鄰井之間的隨鉆防碰。
[0034]本發明提供的這種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距裝置能夠隨鉆實時測量正鉆井與鄰井之間的距離，不需要停鉆，也不需要在另一口井中下入其他引導設備，不影響已鉆井的作業。同時，這種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距防碰方法采用磁測點近距離反磁矩補償，能夠有效增強旋轉磁化場大小，提高磁場測距有效性;該磁測距儀器較短，能夠有效減小或消處儀器工具對鉆井導向的影響;且該工具采用永磁鐵磁源，儀器設計制作及工作更加方便。
[0035]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距裝置，其特征在于，包括永磁鐵組、反向補償電磁鐵及磁場測量傳感器，所述永磁鐵組、所述反向補償電磁鐵及所述磁場測量傳感器成一條直線安裝在鉆頭與無磁鉆鋌之間。2.根據權利要求1所述的一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距裝置，其特征在于，所述永磁鐵組包括多個表面磁感應強度約為1.5T的等效磁矩同向平行排列的柱狀永磁鐵。3.根據權利要求2所述的一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距裝置，其特征在于，所述反向補償電磁鐵的等效磁矩與所述柱狀永磁鐵等效磁矩方向相反。4.根據權利要求1所述的一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距裝置，其特征在于，所述磁場測量傳感器為單軸磁場傳感器，其磁場測點位于該旋轉測距裝置的軸線上，磁場測量方向與所述軸線垂直，通過調整所述反向補償電磁鐵電流使得測點旋轉軸處垂向磁場小于0.1nT05.一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距防碰方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，將永磁鐵組、反向補償電磁鐵及磁場測量傳感器固定安裝在一根無磁金屬短接中構成反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距裝置，無磁短接測距裝置安裝在無磁鉆鋌與鉆頭之間； 步驟二，無磁短接測距裝置隨著鉆桿一起轉動，當正鉆井周圍不存在已鉆井套管時，磁場傳感器測量垂向磁化場周期波動接近OnT;當正鉆井周圍防碰范圍內存在已鉆井套管時，磁場傳感器測量到周期性的磁化場波動，波動峰峰值的大小滿足式(I)函數關系: Bpp = f(mai,ma2,...,maN,xa, Φ ,δ,?) (I) 式(I)中mal，ma2,...，maN為永磁鐵組每個永磁鐵的等效磁矩，xa為已鉆鄰井套管的有效磁化率，φ為套管的外徑，δ為套管的厚度，這些參數在進行磁場測距防碰前測量得到，為已知變量，即式(I)可變為旋轉垂向磁場峰峰值Bpp關于正鉆井磁測點到鄰井距離D的單變量函數: B卯= f(D)(2) 步驟三，通過磁偶極子構造法建立反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉計算模型，在式(I)已知參數和測量得到垂向磁場峰峰值Bpp的條件下，使用粒子群優化算法和反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉計算模型，找到使得計算垂向磁場峰峰值與測量垂向磁場峰峰值差異盡量小的距離D，調整正鉆井實時鉆進使得正鉆井鉆頭保持在安全鉆進范圍內，以實現正鉆井與鄰井之間的隨鉆防碰。
【專利摘要】本發明公開了一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距裝置，包括安裝在鉆頭與無磁鉆鋌之間的永磁鐵組、反向補償電磁鐵及磁場測量傳感器，還公開了一種反磁矩補償磁化場隨鉆旋轉測距防碰方法，該方法通過調節反向補償電磁鐵電流使得永磁鐵在磁場傳感器測量點抵消后的旋轉軸垂向磁場不高于0.1nT。此方法通過測量垂向磁場峰峰值大小估算正鉆井鉆頭到已鉆井套管之間的距離，實時控制正鉆井鉆進過程，實現叢式井隨鉆防碰。該裝置能夠隨鉆實時測量正鉆井與鄰井之間的距離，不需要停鉆，也不需要在另一口井中下入其他引導設備，不影響已鉆井的作業。同時，該方法采用磁測點近距離反磁矩補償，能夠有效增強旋轉磁化場大小，提高磁場測距準確性。
【IPC分類】E21B47/092, E21B7/00
【公開號】CN105649613
【申請號】
【發明人】郭智勇, 田茉莉, 陳文輝, 梁海波, 杜堅, 張禾, 徐少楓
【申請人】西南石油大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年1月5日