CN111173504A - 一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统，包括邻井信号发射模块、正钻井信号接收模块和地面信号处理模块；邻井信号发射模块包括邻井套管、绝缘接头、以及低频交流电源，邻井套管中部安装绝缘接头，绝缘接头间隔邻井套管，地表低频交流电向绝缘接头两端的两部分邻井套管供电；正钻井信号接收模块包括无磁钻杆和MWD，MWD检测邻井套管上电流产生的磁场信号；地面信号处理模块包括MWD信号检测装置和计算机，MWD信号检测装置接收磁场信号并将该磁场信号传输至计算机，计算机用于通过磁场信号计算邻井与正钻井之间的距离。本发明的有益效果：在钻井过程中随钻探测邻井距离不干扰邻井的正常作业，提高了生产效率，增大探测精度。

Description

一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统

技术领域

本发明涉及石油、天然气及煤层气钻采工程技术领域，尤其涉及一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统。

背景技术

在油气资源及煤层气的开采中，为提高采收率，丛式井、连通井及双水平井等复杂结构井在石油及地矿领域被大量采用。但这些复杂结构井的井眼轨迹复杂，需要精确地随钻探测邻井距离。随钻测量能够随钻监测正钻井的位置，然而随着井深增加，随钻测量监测的正钻井的位置由于积累误差使得监测的井眼位置与实际位置产生较大偏差，因此通过随钻测量获得的正钻井与邻井之间的距离不准确。采用电磁技术探测邻井距离是一种可行的方法，目前基于电磁技术的探测方法中，WellSpot、MGT、RMRS及SWG均需要在邻井内下入电磁源或信号接收探管，这将干扰邻井的正常作业，严重降低了生产效率。而地面电流注入法信号随深度增加显著降低，尤其当地层电阻率较低时，信号衰减很快，这导致探测距离减小、精度下降。

发明内容

为了不干扰邻井正常作业，且具有较大探测范围和较高的探测精度，本发明提供了一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统。

本发明提供一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统，包括邻井信号发射模块、正钻井信号接收模块和地面信号处理模块；

所述邻井信号发射模块包括设置于邻井内的邻井套管及绝缘接头、以及设置于地表的低频交流电源，所述邻井套管中部安装绝缘接头，所述绝缘接头间隔所述邻井套管形成电气绝缘的两部分，所述地表低频交流电源通过双芯铠装电缆向所述绝缘接头两端的两部分所述邻井套管供电，所述绝缘接头两端的两部分邻井套管与地层形成回路，并在邻井套管上形成电流，进而在地层中产生磁场；

所述正钻井信号接收模块包括无磁钻杆和MWD，所述MWD设置于所述无磁钻杆内，所述无磁钻杆前端连接钻头，所述MWD检测所述邻井套管上电流产生的磁场信号；

所述地面信号处理模块包括MWD信号检测装置和计算机，所述MWD信号检测装置分别连接所述MWD和所述计算机，所述MWD信号检测装置用于接收所述磁场信号并将该磁场信号传输至所述计算机，所述计算机用于通过信号处理软件对磁场信号进行处理、计算所述邻井与所述正钻井之间的距离。

进一步地，所述绝缘接头包括绝缘接头本体、以及分别设置于所述绝缘接头本体两端的公扣和母扣，所述绝缘接头本体为空心套管，所述绝缘接头本体内表面喷涂柔性耐磨陶瓷、外表面缠绕玻璃钢布，所述公扣和所述母扣均表面喷涂柔性耐磨陶瓷。

进一步地，所述邻井套管位于低电阻率地层井段的外壁喷涂有柔性耐磨陶瓷。

进一步地，所述双芯铠装电缆的两股内芯分别采用套管扶正器固定在绝缘接头两端的套管上，使得双芯铠装电缆的两股内芯分别与所述绝缘接头两端的两部分所述邻井套管电气导通，且所述套管扶正器靠近绝缘接头。

进一步地，双芯铠装电缆设置于所述邻井套管外环空。

进一步地，所述MWD具有一个三轴高精度磁通门传感器，该三轴高精度磁通门传感器用于随钻检测由邻井套管上电流产生的磁场。

进一步地，所述MWD通过信号传输电缆、泥浆脉冲、声波或电磁波传输磁场信号至所述MWD信号检测装置。

本发明的提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统，在邻井套管上安装绝缘接头，采用铠装电缆将激励电流引导至邻井井下，并在地层电阻率低的井段的邻井套管外表面喷涂柔性耐磨陶瓷，通过MWD在正钻井内接收磁场信号，并通过磁场信号计算邻井与正钻井之间的距离，结构简单，操作方便，既能够在钻井过程中随钻探测邻井距离，且不干扰邻井的正常作业，提高了生产效率，而且能够有效提高邻井距离探测范围，增大探测精度。

附图说明

图1是本发明实施例1一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统的示意图；

图2是本发明中绝缘接头的示意图；

图3是本发明实施例2一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统的示意图；

图4是本发明一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统的原理框图。

图中：1-低频交流电源、2-邻井表层套管、3-技术套管、4-套管扶正器、5-绝缘接头、6-双芯铠装电缆、7/8-内芯、9-磁场、10-钻头、11-无磁钻杆、12-MWD、13-MWD信号传输铠装电缆、14-钻杆、15-正钻井表层套管、16-地面MWD信号检测装置、17-生产套管、18-绝缘接头本体、19-低电阻率地层、20-内表面、21-外表面、22-公扣、23-母扣。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

实施例1

请参考图1和4，本发明的实施例提供了一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统，适用于邻井与正钻井为连通井，包括邻井信号发射模块、正钻井信号接收模块和地面信号处理模块。

所述邻井信号发射模块包括设置于邻井内的邻井套管及绝缘接头5、以及设置于地表的低频交流电源1。本实施例中所述邻井套管为技术套管3，这里仅仅以技术套管3为例进行说明，当然也可以选择其他套管，对所述邻井套管类型不做限定。所述技术套管3设置于邻井的表层套管2内，这里所述技术套管3通过套管扶正器4布置于所述邻井内，具体的，在所述邻井内布置套管扶正器4，所述套管扶正器4设置于所述邻井井壁与所述技术套管3之间，使所述技术套管3不接触所述邻井井壁。

所述技术套管3中部安装所述绝缘接头5，所述绝缘接头5间隔所述技术套管3形成电气绝缘的两部分。所述地表低频交流电源1通过双芯铠装电缆6向所述绝缘接头5两端的两部分所述技术套管3供电，所述双芯铠装电缆6设置于所述技术套管3外环空。这里，包括两内芯7、8，两所述内芯7、8上端分别连接低频交流电源1的正负极，两所述内芯7、8的下端分别采用套管扶正器4固定在绝缘接头5两端的套管上，使得双芯铠装电缆6的两股内芯7、8分别与所述绝缘接头5两端的两部分所述技术套管3电气导通，且所述套管扶正器4靠近绝缘接头5。所述绝缘接头5两端的两部分技术套管3与地层形成回路，并在技术套管3上形成电流，进而在地层中产生磁场。

关于绝缘接头5的数量和位置可以根据现场需求确定，适当增加绝缘接头5数量可以增大探测距离。在设置多个绝缘接头5时，应设置与所述绝缘接头5数量相同的双芯铠装电缆6，使每一所述双芯铠装电缆6上端连接所述低频交流电源1，下端分别连接一所述绝缘接头5两端的两部分技术套管3，这样每一所述绝缘接头5两端的两部分技术套管3与地层形成回路，并在技术套管3上形成电流，进而在地层中每一所述绝缘接头5的周围均可以产生磁场。

需要说明的是在低电阻率地层19中，在所述技术套管3位于低电阻率井段部分的外壁喷涂柔性耐磨陶瓷，减小所述技术套管3上的电流泄露。这里的低电阻率一般指低于10欧/米。

请参考图2，本实施例中，所述绝缘接头5包括绝缘接头本体18、以及分别设置于所述绝缘接头本体18两端的公扣22和母扣23，所述绝缘接头本体18为空心套管，所述绝缘接头本体18内表面20喷涂柔性耐磨陶瓷、外表面21缠绕玻璃钢布，所述公扣22和所述母23扣均表面喷涂柔性耐磨陶瓷，所述绝缘接头5通过两端的公扣22和母扣23接入所述技术套管3中。

所述正钻井信号接收模块包括无磁钻杆11和MWD12，所述MWD12设置于所述无磁钻杆11内，所述无磁钻杆11前端连接钻头10，后端连接所述钻杆14，所述钻杆14于所述正钻井的表层套管15内下钻，所述MWD12具有一个三轴高精度磁通门传感器，该三轴高精度磁通门传感器用于随钻检测由技术套管3上电流产生的磁场。

所述地面信号处理模块包括MWD信号检测装置16和计算机，所述MWD信号检测装置16分别连接所述MWD12和所述计算机，所述MWD信号检测装置16设置于地面，所述MWD信号检测装置16用于接收所述磁场信号并将该磁场信号传输至所述计算机，所述计算机用于通过信号处理软件对磁场信号进行处理、计算所述邻井与所述正钻井之间的距离。具体的，所述信号处理软件对磁场信号进行滤波、解码，提取测量的由技术套管上电流产生的磁场，并结合地层电阻率、套管长度、直径和电导率及地面供电电流强度等参数，计算所述邻井与所述正钻井之间的距离。

所述MWD12通过信号传输电缆、泥浆脉冲、声波或电磁波传输磁场信号至所述MWD信号检测装置16。本实施例中所述MWD12通过MWD信号传输铠装电缆14连接所述MWD信号检测装置16，所述MWD信号传输铠装电缆14设置于所述钻杆14内一端连接所述MWD12，另一端连接所述MWD信号检测装置16，以现实信号传输。

实施例2

请参考图3和4，本发明的实施例提供了一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统，适用于邻井与正钻井为SAGD双水平井，包括邻井信号发射模块、正钻井信号接收模块和地面信号处理模块。

本实施例中所述正钻井信号接收模块和所述地面信号处理模块与实施例1中的完全相同，这里就不再进行解释。不同之处在于所述邻井信号发射模块。

所述邻井信号发射模块包括设置于邻井内的邻井套管及绝缘接头5、以及设置于地表的低频交流电源1。本实施例中所述邻井套管为技术套管3和生产套管17，这里仅仅以技术套管3和生产套管17为例进行说明，当然也可以选择其他套管，对所述邻井套管类型不做限定。

本实施例中所述技术套管与实施例1中相同，即所述技术套管3中部安装所述绝缘接头5，所述绝缘接头5间隔所述技术套管3形成电气绝缘的两部分。所述地表低频交流电源1通过双芯铠装电缆6向所述绝缘接头5两端的两部分所述技术套管3供电，所述绝缘接头5两端的两部分技术套管3与地层形成回路，并在技术套管3上形成电流，进而在地层中产生磁场。

所述生产套管17布置于所述技术套管3内，所述生产套管17的中部接入所述绝缘接头5，所述绝缘接头5间隔所述生产套管17形成电气绝缘的两部分。所述地表低频交流电源1通过双芯铠装电缆6向所述绝缘接头5两端的两部分所述生产套管17供电，所述绝缘接头5两端的两部分生产套管17与地层形成回路，并在生产套管17上形成电流，进而在地层中产生磁场。

这里在所述技术套管3和所述生产套管17上设置绝缘接头5的两端均可产生电流，形成磁场。所述技术套管3和所述生产套管17上绝缘接头5的数量可以为一个或多个，需要说明的是，在实际测量时，一般选择选择距离所述MWD12最近的一所述绝缘接头5，使其两端的技术套管3或生产套管17通电，产生磁场信号，一般在测量所述邻井与所述正钻井之间的距离需要测量多个位置的距离，可以依次使每一所述绝缘接头5两端的技术套管3或生产套管17通电，进而测量所述邻井内各个绝缘接头5与所述正钻井的距离。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统，其特征在于：包括邻井信号发射模块、正钻井信号接收模块和地面信号处理模块；

所述邻井信号发射模块包括设置于邻井内的邻井套管及绝缘接头、以及设置于地表的低频交流电源，所述邻井套管中部安装所述绝缘接头，所述绝缘接头间隔所述邻井套管形成电气绝缘的两部分，所述地表低频交流电源通过双芯铠装电缆向所述绝缘接头两端的两部分邻井套管供电，所述绝缘接头两端的两部分邻井套管与地层形成回路，并在邻井套管上形成电流，进而在地层中产生磁场；

所述正钻井信号接收模块包括无磁钻杆和MWD，所述MWD设置于所述无磁钻杆内，所述无磁钻杆前端连接钻头，所述MWD检测所述邻井套管上电流产生的磁场信号；

所述地面信号处理模块包括MWD信号检测装置和计算机，所述MWD信号检测装置分别连接所述MWD和所述计算机，所述MWD信号检测装置用于接收所述磁场信号并将该磁场信号传输至所述计算机，所述计算机用于通过信号处理软件对磁场信号进行处理、计算所述邻井与所述正钻井之间的距离。

2.如权利要求1所述的一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统，其特征在于：所述绝缘接头包括绝缘接头本体、以及分别设置于所述绝缘接头本体两端的公扣和母扣，所述绝缘接头本体为空心套管，所述绝缘接头本体内表面喷涂柔性耐磨陶瓷、外表面缠绕玻璃钢布，所述公扣和所述母扣均表面喷涂柔性耐磨陶瓷。

3.如权利要求1所述的一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统，其特征在于：所述邻井套管位于低电阻率地层井段的外壁喷涂有柔性耐磨陶瓷。

4.如权利要求1所述的一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统，其特征在于：所述双芯铠装电缆的两股内芯分别采用套管扶正器固定在绝缘接头两端的套管上，使得双芯铠装电缆的两股内芯分别与所述绝缘接头两端的两部分所述邻井套管电气导通，且所述套管扶正器靠近绝缘接头。

5.如权利要求1所述的一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统，其特征在于：双芯铠装电缆设置于所述邻井套管外环空。

6.如权利要求1所述的一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统，其特征在于：所述MWD具有一个三轴高精度磁通门传感器，该三轴高精度磁通门传感器用于随钻检测由邻井套管上电流产生的磁场。

7.如权利要求1所述的一种不干扰邻井作业的邻井距离随钻电磁大范围探测系统，其特征在于：所述MWD通过信号传输电缆、泥浆脉冲、声波或电磁波传输磁场信号至所述MWD信号检测装置。

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