CN105829648A - 基于磁梯度和曲率的测距方法 - Google Patents

Abstract

用于确定从正在钻的井到被磁化的目标井的距离的方法包括从正在钻的井获取磁场测量结果。所获取的磁场测量结果是在所述正在钻的井中的多个间隔开的位置处实施的。所获取的磁场测量结果被处理以获得包括以下中的至少一个的比率：(ⅰ)磁场强度与磁场的一阶空间导数的比率，(ii)磁场强度与磁场的二阶空间导数的比率，和(iii)磁场的一阶空间导数与磁场的二阶空间导数的比率。所述比率然后被处理，以获得从所述正在钻的井到被磁化的目标井的距离。

Description

基于磁梯度和曲率的测距方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年10月24日提交的美国临时专利申请第61/894460号的优先权及权益，通过参引方式将该申请纳入本文。

技术领域

所公开的实施例总体上涉及钻探和勘测诸如用于石油和天然气开采的地下钻孔，并且更具体地涉及用于利用所测磁场的一阶空间导数和二阶空间导数确定孪生井和被磁化的目标井之间的距离的方法。

背景技术

可以使用磁测距测量来获得到相邻井的距离和方向。例如，共同转让的美国专利7656161中公开了一种技术，其中预定的磁场模式被刻意施加到多个套管管件。如此被磁化的这些管件连接在一起，并下放到相邻井(目标井)中，以形成套管柱的一个磁化段，其通常包括多个纵向间隔开的成对的相斥磁极。磁场测量结果然后可以被用于勘测并引导正在钻的井(例如，孪生井)相对于目标井的钻探。可以从在所述孪生井中进行的各种磁场测量来确定孪生井和目标井之间的距离(如在共同转让的美国专利7617049中进一步公开的)。这些双井技术可以有利地用于例如钻探水平孪生井以从油砂中回收重油的蒸汽辅助重力泄油(SAGD)应用中。

虽然以上描述的方法已成功地用于双井应用中，然而仍然有进一步改进的空间。例如，从所测磁场中准确地移除地球磁场可能是困难的，这是因为一般不能精确地知道正在钻的井的姿态。此外，由于两个井间的距离是由所测磁场强度(强度)获得的，因此套管磁化强度的任何变化可能会导致所获得的距离的相应误差(例如，套管磁化的衰减可能会导致所述距离被低估)。因此，需要改进测距方法。

发明内容

公开了用于确定从正在钻的井到被磁化的目标井的距离的方法。所述方法包括从所述正在钻的井获取磁场测量结果。钻柱被部署到所述正在钻的井中，且包括位于源于所述被磁化的目标井的磁通量的感知范围内的至少一个磁场传感器。在多个间隔开的位置实施所获得的磁场测量结果，例如在正在钻的井中的多个间隔开的轴向和/或径向位置。所获得的磁场测量结果被处理以获得包括以下中的至少一个的比率：(ⅰ)磁场强度与磁场的一阶空间导数的比率，(ii)磁场强度与磁场的二阶空间导数的比率，和(iii)磁场的一阶空间导数与磁场的二阶空间导数的比率。所述比率然后被处理，以获得从所述正在钻的井到被磁化的目标井的距离。

所公开的实施例可以提供各种技术优点。例如，所公开的方法可以通过减小磁测距测量对目标磁化强度的依赖性来改善通过磁测距所确定的距离的精度。此外，某些所公开的实施例可以避免从所测磁场移除地球磁场的需要。

提供本发明内容部分是为了介绍一系列概念，这些概念在下面的详细描述中被进一步描述。本发明内容部分并不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用作辅助限制所要求保护的主题的范围。

附图说明

为了更完整地理解所公开的主题及其优点，现在结合附图参考下面的描述，其中：

图1描绘了现有技术的SAGD双井作业的布置。

图2描绘现有技术的井眼管件磁化。

图3描绘了所公开的一种用于确定正在钻的井和被磁化的目标井之间的距离的方法实施例的一个例子的流程图。

图4描绘了被磁化的套管柱周围磁场的曲线图。

图5A和5B描绘了磁场的轴向和径向分量(B_z和B_r)作为沿所述目标井在距目标井的不同距离处的规范化轴向位置的函数的曲线图。

图6A、6B和6C描绘了磁场的三个独立一阶空间导数作为沿所述目标井在距目标井的不同距离处的规范化轴向位置的函数的曲线图。

图7A、7B、7C、和7D描绘了磁场的四个独立二阶空间导数作为沿所述目标井在距目标井的不同距离处的规范化轴向位置的函数的曲线图。

图8A和8B描绘了磁场强度与磁场的一阶空间导数的各个比率作为到被磁化的目标的实际距离的函数的曲线图。

图9A和9B描绘了磁场强度与磁场的二阶空间导数的各个比率作为到被磁化的目标的实际距离的函数的曲线图。

图10A、10B、10C和10D描绘了磁场的一阶空间导数与磁场的二阶空间导数的各个比率作为到被磁化的目标的实际距离的函数的曲线图。

具体实施方式

图1示意性地描绘了诸如SAGD双井作业的双井应用的一个例子。常见的SAGD双井作业需要在目标井30的水平部分大致正上方的大致固定距离处钻探水平孪生井20(例如，相对于下方井向上或向下或向左或向右偏离不超过约1-2米)。在示出的示例性实施例中，下方(目标)井30首先被钻出，例如，使用常规的定向钻井和MWD技术。然而，所公开的实施例在哪个井首先被钻出方面不受限制。目标井30然后使用多个预磁化的管件(例如，在下面描述的示于图2上的那些)下套管以形成被磁化的套管柱35。在所示的实施例中，钻柱24包括至少一个紧邻钻头22部署的三轴式磁场测量传感器28。当钻探孪生井时，传感器28被用于被动地测量目标井30周围的磁场。这种被动磁场测量然后用来引导孪生井20相对于目标井30沿预定路径继续钻探(例如，如在美国专利7617049，7656161和8026722中所描述的，在此通过参引方式将它们中的每一个完全纳入本文)。

现在参考图2，示出了按专利’722中所描述的被磁化的一个示例性管件60。所描绘的管件60实施例包括多个分离的磁化区62(通常为三个或更多个)。每个磁化区62可以被认为是分离的圆柱状磁体，其具有在其一个纵向端部上的北N极和在其相反纵向端部上的南S极，使得纵向磁通68被施加到管件60。管件60还包括在其中点处的一对相斥的北-北NN极65。相斥的磁极65的目的是使磁通从管件60如附图标记70所示地向外聚集(或对于相斥的南-南极，如附图标记72所示地向内聚集)。管件可被磁化，例如，使用在美国专利7538650中所公开的装置，在此通过参引方式将该专利完全纳入本文。

继续参考图1，通过将预磁化管件接合(螺纹连接)到目标井30中来形成套管柱35。在一个实施例中，得到的柱35在每个管件的中心区域(中间三分之一)具有一对相斥的磁极。因此，成对的相斥磁极(NN或SS)以约等于管件的长度的间隔分隔开，而磁场模式的周期(例如，从NN相斥磁极对到下一个NN对的距离)是管件的大约两倍长度。

如上所述，钻柱20可以包括三轴式磁场传感器28。所描绘的传感器28的实施例包括三个相互正交的磁场传感器，其中一个大致定向为与钻孔轴线(M_Z)平行。传感器28因此可以被认为是确定正交于钻孔轴线的一个平面(由M_X和M_Y定义)以及平行于所述孪生井的钻孔轴线的磁极(M_Z)，其中，M_X、M_Y和M_Z表示在x、y和z方向上测量的磁场向量。

磁化套管柱周围的磁场可被测量并表示为，例如一个向量，其方向取决于在磁场内的测量点的位置。为了确定在井下任意点处的由目标井(例如，目标井30)产生的磁场向量，可以使用本领域普通技术人员公知的那些手段从所测磁场向量中减去地球磁场。例如可以从先前的地质调查数据或地磁模型得知所述地球磁场(包括大小和方向分量)。应当理解，在某些实施例中，不需要如此减去地球磁场。

应当理解，所公开的实施例不限于图1和2的描绘。例如，本公开并不限于SAGD应用。相反，根据本公开内容的示例性方法可以用于钻探具有基本上用于任意应用的基本上任意相对方向的孪生井。此外，本公开不限于任何特定的磁化模式或目标井上的成对的相斥磁极的间距。

图3描绘了用于确定正在钻的井和被磁化的目标井(例如，如图1所描绘的)之间的距离的公开的方法实施例100的一个例子的流程图。该方法包括在步骤110获取多个轴向和/或径向间隔开的磁场测量结果。所述磁场测量结果然后可以在步骤120被处理，以计算磁场的一阶空间导数和二阶空间导数。所述一阶空间导数和二阶空间导数可以在步骤130被进一步处理，以计算以下比率中的一个或多个：(i)磁场强度与磁场的一阶空间导数的比率，(ⅱ)磁场强度与磁场的二阶空间导数的比率，和/或(iii)磁场的一阶空间导数与磁场的二阶空间导数的比率。所计算出的比率然后可以在步骤140被进一步处理，以获得正在钻的井与被磁化的目标井之间的距离。

在步骤110通过使用部署在正在钻的井中的钻柱中的磁场传感器(例如，部署于图1中的正在钻的井20中的钻柱24中的传感器28)可以获得多个轴向和/或径向间隔开的磁场测量结果。在某些实施例中，可以使用单个三轴式磁场传感器进行所述间隔开的磁场测量。例如，可以通过在各次测量间在井眼中轴向移动所述钻柱(往井口或井底方向)来获得轴向间隔开的测量结果。可以通过在各次测量间转动一个偏离中心的(偏心的)传感器至不同的工具面角来获得径向间隔开的测量结果。在其他实施例中，所述钻柱可以包括多个轴向和/或径向间隔开的磁场传感器。例如，可以通过部署在钻柱中的相应磁场传感器(例如，沿着所述钻柱的长度有半米的间隔)来获得两个、三个或更多个轴向间隔开的测量结果。可以通过绕着所述钻柱的圆周部署的相应磁场传感器(例如，第一和第二直径方向上相对的传感器或沿所述圆周以合适的角度间隔部署的三个或更多个传感器)来获得径向间隔开的测量结果。也可以使用具有不同偏心度的相应传感器(例如，中央传感器和一个或多个偏心传感器)来获得径向间隔开的测量结果。所述磁场传感器还可以同时轴向和径向偏置(例如，第一和第二轴向间隔开的传感器具有一个或多个轴向上位于它们之间的偏心传感器)。所公开的方法实施例不限于任何特定的磁场传感器配置和/或间距。

磁场测量结果可被分解成三个正交分量，其依次可以被定义为例如垂直方向、横向和沿孔或轴向方向(或如上所述的x、y和z方向)。所述垂直方向分量和横向分量也可以被分解到例如由径向强度和工具面到目标方向指定的极坐标系统中。可以根据所述轴向和径向分量来定义四个磁场梯度(磁场的一阶空间导数)。然而，由于该磁场是静磁的和无电流的，其旋量是零并且只有三个梯度是独立的，表示如下：

其中，B_z和B_r表示所测磁场在轴向(z)和径向(r)方向上的强度。还可以根据所述磁场的轴向和径向分量来获得所述磁场的四个独立的二阶空间导数。它们如下：

应该理解的是，通常需要至少两个间隔开的磁场测量结果来获得磁场的一阶空间导数(磁场的梯度)，并且通常需要至少三个间隔开的磁场测量结果来获得磁场的二阶空间导数(磁场的曲率)。

在步骤120可以例如由第一和第二间隔开的磁场测量结果计算所述磁场梯度。例如，磁场在轴向上的轴向分量的梯度可如下获得：

$\frac{\∂B_z}{\∂z}=\frac{{\mathrm{\ΔB}}_z}{\mathrm{\Δ}z}---\left(3\right)$

其中，ΔB_z表示在第一和第二测量位置之间磁场的轴向分量之差(即ΔB_z＝B_z2-B_z1)，且Δz表示轴向测量间距(第一和第二测量位置之间的距离，即Δz＝z₂-z₁)。可以类似地计算磁场在径向方向上的径向分量的梯度。

在步骤120可以例如由第一、第二和第三间隔开的磁场测量结果计算所述二阶空间导数。例如，磁场在轴向上的轴向分量的曲率可如下获得：

$\frac{{\∂}^2{B}_z}{\∂z^2}=\frac{\left(\frac{{\mathrm{\ΔB}}_z}{\mathrm{\Δ}z}\right(2)-\frac{{\mathrm{\ΔB}}_z}{\mathrm{\Δ}z}(1\left)\right)}{\mathrm{\Δ}z}=\frac{B_{z3}-2B_{z2}+B_{z1}}{{\left(\mathrm{\Δ}z\right)}^2}---\left(4\right)$

其中，表示第一和第二轴向位置之间的磁场梯度，表示第二和第三轴向位置之间的磁场梯度，并且Δz表示轴向测量间距。所述二阶空间导数还可以通过例如将三个或更多个间隔开的测量结果拟合为诸如多项式的函数、然后微分该函数来获得。可以类似地计算磁场在径向方向上的径向分量的二阶空间导数。

由于井下工具的尺寸限制，径向测量间距往往限于约0.1米或以下。轴向方向上的间距在物理上并不以相同的方式受到约束；然而有利的是，轴向测量间距可小于约几米，以保持良好的分辨率和避免因工具弯曲引起的复杂性。短的径向测量间距趋于增加对噪声的灵敏度，使得在某些作业中当可能时使用轴向分布的测量结果和可能是有利的。

磁场的一阶空间导数和二阶空间导数随着相对于被磁化的目标井的位置的变化可以使用磁模型进行评估。例如，沿所述柱的轴线具有重复磁场模式的磁化套管柱(例如，如上面参考图1和2所描述的)可被建模为沿该柱的中心线分布的重复系列的点源(单极)和/或线源。对于单极模型，源于位于(0,zp)的点源的任意点(r,z)的磁场可以表示如下：

$B_z=\frac{P}{4\mathrm{\π}}\·\frac{(z-zp)}{{\[{(z-zp)}^2+r^2\]}^{1.5}}---\left(5\right)$

$B_r=\frac{P}{4\mathrm{\π}}\·\frac{r}{{\[{(z-zp)}^2+r^2\]}^{1.5}}---\left(6\right)$

其中，p表示每个磁极的强度，且0≤p≤1，z表示沿所述重复的磁场模式的轴向位置(其中，p＝0，1……的位置是相邻的NN相斥磁极)。对于线源模型，源于长度为L、中心在(0，zp)的线源的任意点(r,z)的磁场可以表示如下：

$B_z=\frac{P}{4\mathrm{\π}L}\·\[\frac{1}{\sqrt{{(z-zp-L/2)}^2+r^2}}-\frac{1}{\sqrt{{(z-zp+L/2)}^2+r^2}}\]---\left(7\right)$

$B_r=\frac{P}{4\mathrm{\π}Lr}\·\[\frac{z-zp+L/2}{\sqrt{{(z-zp+L/2)}^2+r^2}}-\frac{z-zp-L/2}{\sqrt{{(z-zp-L/2)}^2+r^2}}\]---\left(8\right)$

图4描绘了在磁化套管柱周围的实际磁场的曲线图。该磁场被表示为磁场的轴向分量相对于磁场的径向分量的曲线图。所述磁场在距柱的不同径向距离处被进一步描绘。套管柱被磁化而具有相斥磁极的重复模式，使得该模式以组成所述套管柱的管件长度的两倍的周期重复(如上所述)。可以注意到，在这个例子中的套管磁化是轻微非对称的，曲线的左侧比右侧大，这可能表明被一个磁极磁化的接头比其它部件保留有稍多的磁化(所公开的实施例当然在这方面并不受限)。这一事实将有助于确定测距技术对目标的绝对磁化的灵敏度，因为理想的是计算出的距离对于所有的接头是相同的。

当如上所述地测量到被磁化的目标井的距离时，可停止钻井，并且在对应于由目标产生的最大径向磁通的位置(即靠近位于每个管件的大致中点的NN或SS相斥磁极)进行磁勘测。在这些位置，源于目标的轴向场趋于很小(接近零)，而径向场趋于最大值。这些位置对应于图4中描绘的曲线的左侧和右侧。梯度和在这些位置相对较大，而很小(接近零)。对于二阶空间导数，和趋于很大，而和很小(接近零)。因为对于小数量级的测量易于受到噪声的影响，因而可以有利的是利用较大的值和，并且特别地是长基线测量和

图5A和5B描绘了磁场的轴向和径向分量(B_z和B_r)作为沿所述目标井在距目标井的不同距离处的规范化轴向位置的函数的曲线图。接头端部位于规范化轴向位置中的1.0和2.0处，而相斥磁极位于规范化轴向位置中的0.5，1.5和2.5处(SS相斥磁极位于0.5和2.5处而NN相斥磁极位于1.5处)。与图4描绘的曲线相吻合，径向分量在0.5，1.5和2.5的轴向位置处(靠近相斥磁极)具有最大值。

图6A、6B和6C描述了三个独立磁场梯度(一阶空间导数)作为沿所述目标井在距目标井的不同距离处的规范化轴向位置的函数的曲线图。图6A描绘了径向磁场分量的强度在径向方向上的梯度图6B描绘了轴向磁场分量的强度在轴向方向上的梯度图6C描绘了径向磁场分量的强度在轴向方向上的梯度(其等于轴向磁场分量的强度在径向方向上的梯度)。图6A和6B表明，和在0.5，1.5和2.5的轴向位置处(靠近相斥磁极)具有最大值。图6C表明，在相同的轴向位置处大致为零。

图7A、7B、7C和7D描绘了磁场的四个独立二阶空间导数作为沿所述目标井在距目标井的不同距离处的规范化轴向位置的函数的曲线图。图7A描绘了磁场的径向分量在径向方向上的二阶空间导数图7B描绘了磁场的径向分量在轴向方向上的二阶空间导数图7C描绘了磁场的轴向分量在径向方向上的二阶空间导数图7D描绘了磁场的轴向分量在轴向方向上的二阶空间导数图7A和7B表明，和在0.5，1.5和2.5的轴向位置处(靠近相斥磁极)具有最大值。图7C和7D表明，和在相同的轴向位置处大致为零。

当在靠近(或几乎靠近)相斥磁极的轴向位置进行磁场测量时，磁场强度、一阶空间导数和二阶空间导数可以例如由上面的公式5和6近似(单极近似)。因此，例如当z＝zp时磁场强度可以表示如下：

B_z≈O(9)

$B_r\≈\frac{P}{4{\mathrm{\πr}}^2}---\left(10\right)$

所述一阶空间导数还可以例如表示如下：

$\frac{\∂B_z}{\∂z}\≈\frac{P}{4{\mathrm{\πr}}^3}---\left(11\right)$

$\frac{\∂B_r}{\∂r}\≈\frac{P}{2{\mathrm{\πr}}^3}---\left(12\right)$

$\frac{\∂B_r}{\∂z}=\frac{\∂B_z}{\∂r}\≈0---\left(13\right)$

所述二阶空间导数还可以例如表示如下：

$\frac{{\∂}^2{B}_r}{\∂r^2}\≈\frac{3P}{2{\mathrm{\πr}}^4}---\left(14\right)$

$\frac{{\∂}^2{B}_r}{\∂z^2}\≈\frac{3P}{4{\mathrm{\πr}}^4}---\left(15\right)$

$\frac{{\∂}^2{B}_z}{\∂r^2}\≈\frac{{\∂}^2{B}_r}{\∂z^2}\≈0---\left(16\right)$

如上所述，磁测距测量的目的是确定正在钻的井相对于被磁化的目标井的相对位置，例如，通过确定从正在钻的井到目标井的距离和方向。朝向所述目标的工具面方向(在垂直于工具轴线的平面中的方向)可以由在该平面内测量的两个分量的比率(例如，所测磁场的x和y分量的比率)来获得。到目标的距离可以从磁场强度与磁场的一阶空间导数的比率、磁场强度与磁场的二阶空间导数的比率、和/或磁场的一阶空间导数与磁场的二阶空间导数的比率来得到。使用以下比率中的一个或多个是有利的，因为这些比率独立于磁极的强度。通过给出相应的多个独立测量结果，使用多个比率可以进一步提高所获得的距离的精度。

当在靠近(或几乎靠近)相斥磁极的轴向位置进行磁场测量时，各个比率可以由上面的公式9至16中的某些近似。距目标的距离可以例如基于磁场强度与磁场的一阶空间导数的示例性比率表示如下：

$r\≈\frac{B_r}{\∂B_z/\∂z}---\left(17\right)$

$r\≈-2\frac{B_r}{\∂B_r/\∂r}---\left(18\right)$

距目标的距离还可以例如基于磁场强度与磁场的二阶空间导数的示例性比率表示如下：

$r\≈{\[6\frac{B_r}{{\∂}^2{B}_r/\∂r^2}\]}^{1/2}---\left(19\right)$

$r\≈{\[-3\frac{B_r}{{\∂}^2{B}_r/\∂z^2}\]}^{1/2}---\left(20\right)$

距目标的距离还可以例如基于磁场的一阶空间导数与磁场的二阶空间导数的示例性比率进一步表示如下：

$r\≈6\frac{\∂B_z/\∂z}{{\∂}^2{B}_r/\∂r^2}---\left(21\right)$

$r\≈-3\frac{\∂B_z/\∂z}{{\∂}^2{B}_r/\∂z^2}---\left(22\right)$

$r\≈-3\frac{\∂B_r/\∂r}{{\∂}^2{B}_r/\∂r^2}---\left(23\right)$

$r\≈1.5\frac{\∂B_r/\∂r}{{\∂}^2{B}_r/\∂z^2}---\left(24\right)$

这些函数(公式17至24)的特性可利用在图4中所示的磁化目标的模型来估计。可以开发一种变换来将所述比率转化成其相应的实际距离。磁场强度和磁场的一阶空间导数之间的比率(在公式17和18中给出)由图8A和8B中所示的曲线进行评估。图8A描绘了在0.5、1.5和2.5的轴向位置处比率相对于实际距离的曲线图。在该例子中，所述比率似乎是不太适合于确定距离，因为它基本上与距离无关。图8B描绘了在0.5，1.5和2.5的轴向位置处比率相对于实际距离的曲线图。在该例子中，所述比率相对于距离单调地变化。在较大距离处两条曲线之间的分离表示所述比率可能对磁极的绝对强度有些敏感。

磁场强度和磁场的二阶空间导数之间的比率(在公式19和20中给出)在图9A和9B所示的曲线图中的规范化轴向位置0.5、1.5和2.5处进行评价。图9A描绘了比率相对于实际距离的曲线图，而图9B描绘了比率相对于实际距离的曲线图。在这些实例中，这些比率相对于距离单调地变化，因此可适于在距离确定中使用。在每个曲线图中两条曲线之间的分离表示这些比率可能对磁极的绝对强度有些敏感。

磁场的一阶空间导数和磁场的二阶空间导数之间的比率(在公式21至24中给出)在图10A，10B，10C，和10D所示的曲线图中的规范化轴向位置0.5，1.5和2.5处进行评价。图10A描绘了比率相对于实际距离的曲线图。在该例子中，所述比率是距离的强单调函数，使得它成为用于距离确定的良好候选。图10B描绘了比率相对于实际距离的曲线图。在该比率中的二阶空间导数也可以通过测量或来确定。图10C描绘了比率相对于实际距离的曲线图。在这些例子中，比率相对于距离单调地变化，因此可以适于在距离确定中使用。在图10A和10B中的两条曲线之间的分离表示这些比率可能对磁极的绝对强度有些敏感。图10C中的比率表明对磁极的绝对强度有非常小的灵敏度。图10D描绘了比率相对于实际距离的曲线图。在该比率中的二阶空间导数也可以通过测量或来确定。在该例子中，比率与距离不密切相关。

应该理解的是，方法100可以使用井上和/或井下处理器来执行。所公开的实施例在这个方面并不受限。例如，磁场测量结果可以被发送到地面(使用任何合适的遥测技术)。所述距离然后可以在地面被计算并进一步用于计算随后可以被发送回工具的新的钻井方向。可替代地，该磁场测量结果可以在井下被处理以获得所述距离，例如使用一个或多个查找表来关联所计算的比率和距离。所获得的距离然后可以被用来在井下计算新的钻井方向，其可以被实现为闭环双井方法的一部分。

虽然上述例子使用具有轴向间隔开的相斥磁极的目标井磁化，但是应该理解的是，所公开的实施例并不局限于此。磁场的一阶空间导数和二阶空间导数和包括那些导数的比率的使用可以与基本上任何合适的目标井磁化一起使用。

尽管已经详细地描述了一种用于基于磁梯度和曲率的测距的方法和其某些优点，但是应该理解，在不脱离由所附权利要求所定义的本公开的精神和范围的前提下，在此可以做出各种改变、替换和更换。

Claims (20)

1.一种用于确定从正在钻的井到被磁化的目标井的距离的方法，所述方法包括：

(a)在正在钻的井中部署钻柱，所述钻柱包括位于源于被磁化的目标井的磁通量的感知范围内的至少一个磁场传感器；

(b)在正在钻的井中进行多个间隔开的磁场测量；

(c)处理间隔开的磁场测量结果，以获得磁场强度与磁场的一阶空间导数的比率；以及

(d)处理(c)中计算出的比率，以获得从正在钻的井到被磁化的目标井的距离。

2.如权利要求1所述的方法，其中，目标井被磁化成使其包括沿其纵向轴线间隔开的大致呈周期性模式的相斥北-北(NN)磁极和相斥南-南(SS)磁极。

3.如权利要求2所述的方法，其中，(b)中的多个间隔开的磁场测量在邻近相斥NN或SS磁极之一的位置处进行。

4.如权利要求1所述的方法，其中：

在(b)中进行的磁场测量是径向间隔开的；以及

在(c)中处理磁场测量结果，以获得磁场的径向分量的磁场强度与磁场的径向分量在径向方向上的一阶空间导数的比率。

5.如权利要求1所述的方法，其中：

在(b)中进行的磁场测量是轴向间隔开的；以及

在(c)中处理磁场测量结果，以获得磁场的径向分量的磁场强度与磁场的轴向分量在轴向方向上的一阶空间导数的比率。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

(e)处理在(b)中获得的磁场测量结果，以计算工具面到目标的方向。

7.一种用于确定从正在钻的井到被磁化的目标井的距离的方法，所述方法包括：

(a)在正在钻的井中部署钻柱，所述钻柱包括位于源于被磁化的目标井的磁通量的感知范围内的磁场传感器；

(b)在正在钻的井中进行多个间隔开的磁场测量；

(c)处理间隔开的磁场测量结果，以获得磁场强度与磁场的二阶空间导数的比率；以及

(d)处理在(c)中计算出的比率，以获得从正在钻的井到被磁化的目标井的距离。

8.如权利要求7所述的方法，其中，目标井被磁化成使其包括沿其纵向轴线间隔开的大致呈周期性模式的相斥北-北(NN)磁极和相斥南-南(SS)磁极。

9.如权利要求8所述的方法，其中，(b)中的多个间隔开的磁场测量在邻近相斥NN或SS磁极之一的位置处进行。

10.如权利要求17所述的方法，其中：

在(b)中进行的磁场测量是径向间隔开的；以及

在(c)中处理磁场测量结果，以获得磁场的径向分量的磁场强度与磁场的径向分量在径向方向上的二阶空间导数的比率。

11.如权利要求10所述的方法，其中：

在(b)中进行的磁场测量是轴向间隔开的；以及

在(c)中处理磁场测量结果，以获得磁场的径向分量的磁场强度与磁场的径向分量在轴向方向上的二阶空间导数的比率。

12.如权利要求10所述的方法，进一步包括：

(e)处理在(b)中获得的磁场测量结果，以计算工具面到目标的方向。

13.一种用于确定从正在钻的井到被磁化的目标井的距离的方法，所述方法包括：

(a)在正在钻的井中部署钻柱，所述钻柱包括位于源于被磁化的目标井的磁通量的感知范围内的磁场传感器；

(b)在正在钻的井中进行多个间隔开的磁场测量；

(c)处理间隔开的磁场测量结果，以获得磁场的一阶空间导数与磁场的二阶空间导数的比率；以及

(d)处理在(c)中计算出的比率，以获得从正在钻的井到被磁化的目标井的距离。

14.如权利要求13所述的方法，其中，目标井被磁化成使其包括沿其纵向轴线间隔开的大致呈周期性模式的相斥北-北(NN)磁极和相斥南-南(SS)磁极。

15.如权利要求14所述的方法，其中，(b)中的多个间隔开的磁场测量在邻近相斥NN或SS磁极之一的位置处进行。

16.如权利要求13所述的方法，其中：

在(b)中进行的磁场测量是径向间隔开的；以及

在(c)中处理磁场测量结果，以获得磁场的径向分量在径向方向上的一阶空间导数与磁场的径向分量在径向方向上的二阶空间导数的比率。

17.如权利要求13所述的方法，其中：

在(b)中进行的磁场测量是轴向间隔开的；以及

在(c)中处理磁场测量结果，以获得磁场的轴向分量在轴向方向上的一阶空间导数与磁场的径向分量在轴向方向上的二阶空间导数的比率。

18.如权利要求13所述的方法，其中：

在(b)中进行的磁场测量同时是轴向间隔开与径向间隔开的；

在(c)中处理磁场测量结果，以获得磁场的轴向分量在轴向方向上的一阶空间导数与磁场的径向分量在径向方向上的二阶空间导数的比率。

19.如权利要求13所述的方法，其中：

在(b)中进行的磁场测量同时是轴向间隔开与径向间隔开的；

在(c)中处理磁场测量结果，以获得磁场的径向分量在径向方向上的一阶空间导数与磁场的径向分量在轴向方向上的二阶空间导数的比率。

20.如权利要求13所述的方法，进一步包括：

(e)处理在(b)中获得的磁场测量结果，以计算工具面到目标的方向。