CN101713287B - 一种用于邻井距离随钻电磁探测的磁短节 - Google Patents

Abstract

一种用于邻井距离随钻电磁探测的磁短节，能够为交叉井，U形连通井，双水平井和事故救援井等复杂结构井钻井提供钻头位置的标识信息。该磁短节包括用无磁不锈钢加工制造而成的一段钻铤及安装在该钻铤上的永磁铁。磁短节两端为API螺纹口型，能连接在钻柱上，作为钻柱的一部分，该磁短节像钻杆一样具有中空水眼，钻井液可由此流到井底。本发明结构简单，使用方便，可为复杂结构井邻井距离控制提供钻头位置的实时标识信号。

Description

一种用于邻井距离随钻电磁探测的磁短节

技术领域

本发明涉及一种磁短节，属于地下资源钻采工程技术领域。该磁短节通常安装在近钻头处，可精确标识钻头在地下的空间位置，以便随钻探测正钻井与其邻井之间的距离。

背景技术

在石油、天然气及煤层气开采中，双水平井、连通井及U型井等复杂结构井钻井轨迹复杂，定向控制难度大，要求对邻井距离进行随钻精确探测。目前，国内普遍使用的随钻测量工具不能直接测量邻井距离，因而难以满足复杂结构井邻井距离随钻探测的特殊要求。另外，国外虽已研制出能够基本满足以上要求的随钻电磁引导系统，但其核心技术仍被保密和垄断。因此，本发明者特研究设计了“一种邻井距离随钻电磁探测系统”(另作专利申请)，本项发明是该系统的一个组成部分，可精确标识钻头在地下的空间位置。

发明内容

本发明的主要技术问题是提供一种导向钻井用的工具，它能为导向钻井提供引导作用。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磁短节，其特征在于：包括一小段空心的无磁钻铤和镶在钻铤内的若干个永磁铁，其中：

无磁钻铤是一个空心的钻柱，两端都是API标准扣型，这些标准扣型能使磁短节牢固地和钻头及其他钻柱连接在一起，钻井液能通过中空流到井底。在无磁钻铤上有两排平行的孔，每一个孔中安装一个永磁铁。

所述永磁铁，是一种高强度磁性材料加工成圆柱形磁体，能为磁短节提供永久磁场，该磁场磁场强度和方向能和地磁场明显的区分开来。

永久性磁铁是由磁性材料加工制造成的圆柱体，永久性磁铁两个磁极按轴向布置。

永久性磁铁安装在无磁钻铤的18个孔中，使用孔用卡圈将永久性磁铁固定在无磁钻铤的孔中。

上述磁短节具有下特点：无磁钻铤是一个中空的圆形结构，两端为标准的API螺纹，使用时可将其串联在钻头后面的钻柱上，在无磁钻铤上加工了两排中心线个与无磁钻铤轴线垂直的孔，每一排孔由若干孔组成。

进一步地，上述磁短节还可具有以下特点：所有安装在无磁钻铤上的永久性磁铁的磁性方向都以同一个方向。

进一步地，上述磁短节还可具有以下特点：根据钻井工艺的要求，安装在无磁钻铤上的永久性磁铁的数量可以增加或减少，最多可以达到18个。

本发明结构简单，使用方便，为复杂结构井井眼轨迹控制起到了穿针引线的作用，比现在普遍使用的随钻测量工具(MWD)具有更精确的导向作用。

附图说明

图1是本发明实施例在交叉井使用示意图。

图中：

1水平井 2磁力线 3磁短节 4钻头 5井下探管

6电缆 7直井 8绞车 9地面系统 10计算机

图2是本发明实施例磁短节的剖面图，A-A，B-B，C-C为磁短节不同方向的剖视图。

图中：

1-无磁钻铤；2-永久性磁铁；3-孔用卡环

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的磁短节进行说明。

如图1所示，电磁引导系统的硬件由磁短节、井下探管和地面系统组成，磁短节和钻头安装在一起，随着钻头被下入到水平井中。磁短节既是钻柱的一部分，同时也是电磁引导系统的信号源，在工作中磁短节通常头被安装在钻头的后面，磁短节的中心点到钻头中心的距离不超过0.5米。在钻进过程中，只要检测到磁短节的位置，就可精确地计算出钻头的位置。井下探管用有线电缆通过绞车被下到预先钻好的垂直井中，探管在垂直井中的位置为探管的轴向中心为于垂直井和水平井交叉点上方1.5米处。

如图2所示，磁短节由无磁钻铤1、永久性磁铁2和孔用卡圈组成。

无磁钻铤1是用无磁不锈钢加工而成的一段圆柱形钻铤，其两端都是API标准螺纹，无磁钻铤1通过API标准螺纹一段和钻柱连接，另一端和钻头连接，无磁钻铤的中心是空的，泥浆可以从中通过。在无磁钻铤上有与轴线垂直的若干孔，这些孔沿无磁钻铤呈平行布置，分布在无磁钻铤的两侧。

永久性磁铁2是用磁性材料加工成的圆柱体，其磁性非常大，圆柱体断面的最大剩磁可达到1.4特斯拉。永久性磁铁是磁短节的关键零件，其磁性能关系到磁短节的磁性能。永久性磁铁的表面剩磁越大，磁短节的磁场分布的距离就越远。

孔用卡环3是标准件，它的作用是将永久性磁铁2牢固地固定在无磁钻铤1的孔中，以至于在钻井中永久性磁铁2不能从孔中出来。

本发明的提出，为复杂结构井井眼轨迹控制提供了一种导向精度高、结构简单、使用方便的随钻测量工具，并克服了现存随钻测量仪器在控制精度低的不足。因为磁短节安装在距离钻头最近的位置，检测误差比较小，所以只要精确控制磁短节的位置，就可以控制钻头的位置。一般随钻测量仪器传感器安装的位置距离钻头有很远的距离，其检测到的井眼轨迹误差较大，在交叉井、U形连通井、双水平井和事故救援井中很难达到预期的效果。

另外，本发明磁短节在上述实施例的基础上可以有各种变换：

磁短节的直径可以根据钻井工艺进行相应的改变。

磁短节上安装的永久磁铁数量多少可以根据钻井工艺进行增加或者减少。

Claims (3)

1.一种用于邻井距离随钻电磁探测的磁短节，其特征在于，该磁短节是一个中空的圆柱形结构，包括一无磁钻铤、固定在该无磁钻铤上的若干永久性磁铁和孔用卡环；

在无磁钻铤上设有与无磁钻铤的轴线垂直、沿无磁钻铤呈平行布置、分布在无磁钻铤的两侧的若干孔，在孔内安装了若干永久性磁铁；孔用卡环将永久性磁铁牢固地固定在无磁钻铤的孔中；

磁铁的磁极方向和无磁钻铤的轴向中心线垂直；

磁短节两端为API标准螺纹，一端为公扣，另一端为母扣；该磁短节通过API标准螺纹一端和钻头连接，一端和钻柱连接；

所述磁短节是中空的，钻井液通过此中空流入井底；

永久性磁铁是用磁性材料加工而成的圆柱体。

2.如权利要求1所述的用于邻井距离随钻电磁探测的磁短节，其特征在于，所述磁短节安装的永久性磁铁的数量根据钻井工艺要求增加或者减少。

3.如权利要求1或2所述的用于邻井距离随钻电磁探测的磁短节，其特征在于，所述磁短节的直径根据钻铤的大小而改变。

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