CN108286427A - 一种井下钻探定位用磁源信标的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种井下磁性定位导向工具，特别涉及一种井下钻探定位用磁源信标及使用方法，其技术方案是：包括电缆接头、仪器舱、供电连接短节、交变磁场信号发生短节、引导件连接短节、水力塞座、水力塞、金属引导头，仪器舱的下部连接电缆接头，仪器舱的上部依次连接供电连接短节、交变磁场信号发生短节、引导件连接短节，引导件连接短节的上部连接水力塞座，水力塞座上通过水力塞插头固定水力塞，水力塞上连接金属引导头；本发明的有益效果是：可有效实现磁源信标，可控性强、定位精度高、结构简单、便于操作和对钻井工艺影响小。

Description

一种井下钻探定位用磁源信标的使用方法

技术领域

本发明涉及一种井下磁性定位导向工具，特别涉及一种井下钻探定位用磁源信标的使用方法。

背景技术

随着油气开发逐步从整装大油田和常规储层向低渗低压低产能储层和非常规储层发生转移，使得钻探各种复杂结构井的数量逐步增多，诸如连通井和双水平井等，这些复杂结构井对定向井施工的测距精度提出了极高的要求。复杂结构井是可以大幅度提高油气井产量和最终采收率的前沿技术，复杂结构井技术的核心在于井眼轨道的控制与引导，现有几何导向技术已能实现利用加速度计、磁力计、陀螺仪等传感器测量井斜角、方位角等轨迹参数，在钻井过程中对井眼轨迹的控制依据当前钻进方向的测量，从待钻井眼与目标靶点所形成的系统角度上看，此类方法属于开环控制，没有考虑目标靶点对待钻井眼的引导能力，随着对钻井导向精度要求的不断提高，传统几何导向定位技术已经无法满足井眼轨迹的高精度要求。同时常规随钻测量系统，影响井眼轨迹参数测量数据准确性的因素（测斜仪器本身的精度、测量环境是否干扰仪器的测量、测点位置的准确性、测斜仪器轴线是否与井眼轴向重合等）均存在着一定的误差，难以避免误差积累，无法满足高精度导向的需求。

为了解决现有几何导向定位技术应用于复杂结构井钻井时存在的导向精度低的问题,有源磁性导向技术被引入复杂结构井施工中，其中磁源信标产生有效交变磁场信号是井下定位导向系统的关键组成部分，当需要测量时磁源信标下入到相应的位置，磁源信标产生有效的交变磁场信号并将测斜数据传输到地面，从而为定位导向计算提供必要数据，因此开发研制具有可控性强、定位精度高、结构简单、便于操作和对钻井工艺影响小的磁源信标，是高精度井下定位导向技术的必然要求。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种井下钻探定位用磁源信标的使用方法，可有效实现磁源信标定位，可控性强、定位精度高、结构简单、便于操作和对钻井工艺影响小。

本发明提到的一种井下钻探定位用磁源信标，其技术方案是：包括电缆接头、仪器舱、供电连接短节、交变磁场信号发生短节、引导件连接短节、水力塞座、水力塞、金属引导头，仪器舱的下部连接电缆接头，仪器舱的上部依次连接供电连接短节、交变磁场信号发生短节、引导件连接短节，引导件连接短节的上部连接水力塞座，水力塞座上通过水力塞插头固定水力塞，水力塞上连接金属引导头。

上述的仪器舱内设有三个槽孔，三个槽孔中分别安放信号处理电路、三轴加速度计和稳流驱动电路，仪器舱的外部设有第一无磁外筒，供电连接短节上设置通孔，在通孔内交变磁场发生装置的一侧封装插针式电源插座，供电连接短节上设置定位用T型槽，T型槽定位杆的一端嵌入T型槽内，T型槽定位杆的另一端连接交变磁场发生装置，交变磁场发生装置的外部设有第二无磁外筒，交变磁场发生装置连接螺纹连接杆，螺纹连接杆穿过引导件连接短节连接水力塞座。

上述的交变磁场发生装置主要由磁芯、骨架和线圈组成，磁芯的外部缠绕线圈，线圈的外部设有骨架。

上述的骨架采用环氧树脂，线圈采用漆包线绕制，磁芯采用纯铁、硅钢材料。

本发明提到的一种井下钻探定位用磁源信标的使用方法，包括以下步骤：

A）首先，仪器舱内的三轴加速度计测量三轴重力场数据，信号处理电路得到测斜数据经由电缆上传至地面，地面变频稳流电源提供频率小于2Hz的强度范围7A-10A的电流经由稳流驱动电路处理后接入到供电连接短节的电源插座上，进而由电源插座为交变磁场发生装置供电；

B）其次，交变磁场发生装置通过T型槽定位杆，T型槽定位平面保证交变磁场发生装置的轴线对中，螺纹连接杆与引导件连接短节和水力塞座相连接，螺纹连接杆对交变磁场发生装置进行安装固定，供电连接短节的电源插座为交变磁场发生装置提供频率小于2Hz的强度范围7A-10A的电流，第二无磁外筒采用足够强度的绝缘橡胶或者塑料加工以减少第二无磁外筒对交变磁场信号的屏蔽；

C）最后，通过水力塞、水力塞座和金属引导头组成水力牵引装置，水力牵引装置通过泵送引导磁源信标至指定位置，实现井下钻探定位。

本发明的有益效果是：可有效实现磁源信标定位，可控性强、定位精度高、结构简单、便于操作和对钻井工艺影响小；磁源信标电缆接头与下入电缆连接为磁源信标提供激励电流和测斜数据上传通道，地面控制变频稳流电源提供小于2Hz的强度范围7A-10A的电流，操作简单且可控性强；三轴加速度计测量三轴重力场数据，信号处理电路得到测斜数据经由电缆上传至地面，根据磁源信标的测斜数据与交变磁场测量装置的测斜数据，可得到相对姿态数据，从而提高测量计算精度和系统适用性；磁源信标结构整体上采用模块化，主要由仪器舱、交变磁场信号发生短节和水力塞引导装置组成，结构简单便于安装；磁源信标利用水力牵引装置泵入已钻井中，对钻井的工艺影响小。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖面结构示意图；

上图中：电缆接头1、仪器舱2、供电连接短节3、交变磁场信号发生短节4、引导件连接短节5、水力塞座6、水力塞7、金属引导头8、第一无磁外筒9、信号处理电路10、三轴加速度计11、稳流驱动电路12、电源插座13、第二无磁外筒14、交变磁场发生装置15、T型槽定位杆16、螺纹连接杆17、通孔18、T型槽19、水力塞插头20。

具体实施方式

结合附图1-2，对本发明作进一步的描述：

实施例1，本发明提到的一种井下钻探定位用磁源信标，包括电缆接头1、仪器舱2、供电连接短节3、交变磁场信号发生短节4、引导件连接短节5、水力塞座6、水力塞7、金属引导头8，仪器舱2的下部连接电缆接头1，仪器舱2的上部依次连接供电连接短节3、交变磁场信号发生短节4、引导件连接短节5，引导件连接短节5的上部连接水力塞座6，水力塞座6上通过水力塞插头20固定水力塞7，水力塞7上连接金属引导头8。

其中，仪器舱2内设有三个槽孔，三个槽孔中分别安放信号处理电路10、三轴加速度计11和稳流驱动电路12，仪器舱2的外部设有第一无磁外筒9，供电连接短节3上设置通孔18，在通孔18内交变磁场发生装置的一侧封装插针式电源插座13，供电连接短节3上设置定位用T型槽19，T型槽定位杆16的一端嵌入T型槽19内，T型槽定位杆16的另一端连接交变磁场发生装置15，交变磁场发生装置15的外部设有第二无磁外筒14，交变磁场发生装置15连接螺纹连接杆17，螺纹连接杆17穿过引导件连接短节5连接水力塞座6。

其中，交变磁场发生装置15主要由磁芯、骨架和线圈组成，磁芯的外部缠绕线圈，线圈的外部设有骨架；骨架采用环氧树脂，线圈采用漆包线绕制，磁芯采用纯铁、硅钢材料。

本发明提到的一种井下钻探定位用磁源信标的使用方法，包括以下步骤：

A）首先，仪器舱2内的三轴加速度计11测量三轴重力场数据，信号处理电路10得到测斜数据经由电缆上传至地面，地面变频稳流电源提供频率小于2Hz的强度范围7A-10A的电流经由稳流驱动电路12处理后接入到供电连接短节3的电源插座13上，进而由电源插座13为交变磁场发生装置15供电；

B）其次，交变磁场发生装置15通过T型槽定位杆16，T型槽19定位平面保证交变磁场发生装置15的轴线对中，螺纹连接杆17与引导件连接短节5和水力塞座6相连接，螺纹连接杆17对交变磁场发生装置15进行安装固定，供电连接短节3的电源插座为交变磁场发生装置15提供频率小于2Hz的强度范围7A-10A的电流，第二无磁外筒14采用足够强度的绝缘橡胶或者塑料加工以减少第二无磁外筒14对交变磁场信号的屏蔽；

C）最后，通过水力塞7、水力塞座6和金属引导头8组成水力牵引装置，水力牵引装置通过泵送引导磁源信标至指定位置，实现井下钻探定位。

实施例2：一种井下钻探定位用磁源信标，主要由电缆接头1、仪器舱2、供电连接短节3、交变磁场信号发生短节4、引导件连接短节5、水力塞座6、水力塞7以及金属引导头8组成；

如图2所示，所述电缆接头1与下入电缆连接为磁源信标提供激励电流和测斜数据上传通道，仪器舱2采用铝合金和奥氏不锈钢等无磁材料加工，在仪器舱2内平面上三个槽中分别安放信号处理电路10、三轴加速度计11和稳流驱动电路12，三轴加速度计11测量三轴重力场数据，信号处理电路10得到测斜数据经由电缆上传至地面，地面变频稳流电源提供频率小于2Hz的强度范围7A-10A的电流经由稳流驱动电路12处理后接入到供电连接短节3的电源插座13上，进而由电源插座13为磁场发生装置15供电，第一无磁外筒9采用铝合金和奥氏不锈钢等无磁材料加工，仪器舱2通过第一无磁外筒9安装固定；供电连接短节3采用铝合金和奥氏不锈钢等无磁材料加工，短节上设置通孔18，并在靠近交变磁场发生装置一侧封装插针式电源插座13，同时设置定位用T型槽19。交变磁场发生装置15主要由磁芯、骨架和线圈组成，骨架采用环氧树脂加工，线圈采用漆包线进行绕制，磁芯采用纯铁和硅钢等磁性材料加工，T型槽定位杆16和螺纹连接杆17采用无磁材料加工，T型槽定位杆16嵌入供电连接短节的T型槽19中，通过T型槽19定位平面保证交变磁场发生装置15轴线对中，螺纹连接杆17与引导件连接短节5和水力塞座6相连接，螺纹连接杆17对磁场发生装置15进行安装固定，供电连接短节3的电源插座13为交变磁场发生装置15提供频率小于2Hz的强度范围7A-10A的电流，外筒14采用足够强度的绝缘橡胶或者塑料加工以减少外筒对交变磁场信号的屏蔽，交变磁场信号发生短节4采用橡胶或塑料外筒14安装固定；水力塞7采用橡胶材料加工，水力塞座6采用铝铜合金加工，水力塞座6上加工水力塞插头20，水力塞7通过水力塞插头20安装在水力塞座6上，水力塞座6与引导件连接短节5和螺纹连接杆17连接，金属引导头8与水力塞座6连接并对水力塞7端面进行卡位，水力塞7、水力塞座6和金属引导头8组成水力牵引装置，水力牵引装置通过泵送引导磁源信标至指定位置。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种井下钻探定位用磁源信标的使用方法，其特征是：包括以下步骤：

A）首先，仪器舱（2）内的三轴加速度计（11）测量三轴重力场数据，信号处理电路（10）得到测斜数据经由电缆上传至地面，地面变频稳流电源提供频率小于2Hz的强度范围7A-10A的电流经由稳流驱动电路（12）处理后接入到供电连接短节（3）的电源插座（13）上，进而由电源插座（13）为交变磁场发生装置（15）供电；

B）其次，交变磁场发生装置（15）通过T型槽定位杆（16）连接供电连接短节（3），T型槽（19）定位平面保证交变磁场发生装置（15）的轴线对中，螺纹连接杆（17）与引导件连接短节（5）和水力塞座（6）相连接，螺纹连接杆（17）对交变磁场发生装置（15）进行安装固定，供电连接短节（3）的电源插座为交变磁场发生装置（15）提供频率小于2Hz的强度范围7A-10A的电流，第二无磁外筒（14）采用足够强度的绝缘橡胶或者塑料加工以减少第二无磁外筒（14）对交变磁场信号的屏蔽；

C）最后，通过水力塞（7）、水力塞座（6）和金属引导头（8）组成水力牵引装置，水力牵引装置通过泵送引导磁源信标至指定位置，实现井下钻探定位。

2.根据权利要求1所述的一种井下钻探定位用磁源信标的使用方法，其特征是：所述的交变磁场发生装置（15）主要由磁芯、骨架和线圈组成，磁芯的外部缠绕线圈，线圈的外部设有骨架。