CN114966872A - 一种救援井磁测量模拟实验装置以及方法 - Google Patents

一种救援井磁测量模拟实验装置以及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种救援井磁测量模拟实验装置以及方法。救援井磁测量模拟实验装置包括：事故井激励系统、救援井探测系统、几何标定系统、处理系统，其中，模拟井为模拟事故井以及模拟救援井，救援井探测系统环绕所述事故井激励系统设置，所述几何标定系统安装在所述救援井探测系统的两侧，所述救援井探测系统与所述处理系统连接。处理系统运行主动磁测量算法计算模拟井的测量位置关系，并将结果与几何标定值对比，从而实现主动磁测量误差模拟。通过模拟实验研究救援井主动磁测量方法的精度，为现场应用和算法改进提供实验基础。

Description

一种救援井磁测量模拟实验装置以及方法
技术领域
本发明涉及井下探测实验设备技术领域，尤其涉及一种救援井磁测量模拟实验装置以及方法。
背景技术
我国对外原油依存度高，保证能源安全成为当务之急。但是，油气生产是一项高风险作业，发生高压井喷事故后损失巨大，亟需提高应急处置能力，坚决遏制重特大安全事故。一旦常规应急救援措施难以奏效，打救援井进行压井作业是最后的技术手段。
进行救援井施工，常规随钻测量累积误差随井深增加而显著增加。现有技术一般是通过主动磁测量来对事故井进行定位，逐步引导救援井与事故井进行连通。然而，救援井对井眼轨迹测控精度要求严格，磁导向测量技术直接现场应用的失败风险难以承担，目前国内外尚无针对此的实验研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种救援井磁测量模拟实验装置以及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种救援井磁测量模拟实验装置，其包括：用于模拟事故井管柱聚集电流的事故井激励系统、用于模拟救援井中探管采集事故井管柱交变磁场信号的救援井探测系统、用于真实反映模拟井的几何位置关系的几何标定系统、用于计算以及分析磁测量误差的处理系统，其中，模拟井为模拟事故井以及模拟救援井，救援井探测系统环绕所述事故井激励系统设置，所述几何标定系统安装在所述救援井探测系统的两侧，所述救援井探测系统与所述处理系统连接。
采用本发明技术方案的有益效果是：处理系统运行主动磁测量算法计算模拟井的测量位置关系，并将结果与几何标定值对比，从而实现主动磁测量误差模拟。通过模拟实验研究救援井主动磁测量方法的精度，为现场应用和算法改进提供实验基础。
进一步地，还包括：用于控制事故井和救援井相对位置的液压控制系统，所述液压控制系统环绕所述事故井激励系统设置，所述救援井探测系统以及所述几何标定系统均安装在所述液压控制系统上。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：事故井激励系统用于调节电流，液压控制系统用于调节事故井和救援井的相对距离以及方位，能够模拟不同参数(电流、距离和方位)下，主动磁测量计算结果的变化，为测量算法改进和救援井井眼轨迹控制提供模型参数和实验数据。使得救援井磁测量模拟实验装置能够自动控制，并自动提取模拟井的几何位置关系，建立笛卡尔坐标系，在台架尺寸已知的条件下，能够计算出各个点的真实坐标，实现较高的标定精度。
进一步地，所述液压控制系统包括：台架、悬臂、用于带动台架上下摆动的液压转盘以及液压机，所述台架为筒状框架结构，所述液压转盘安装在所述悬臂的底部，所述事故井激励系统贯穿所述台架中心设置，所述液压转盘与所述台架的中部连接，所述液压机与所述液压转盘连接，所述救援井探测系统安装在所述台架上。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：液压机驱动液压油到悬臂下方的液压转盘，液压转盘带动台架上下摆动，完成台架空间的旋转，液压机驱动液压油到台架，使得台架夹紧探管，实现直导线中模拟事故井和探管坐标的变化。使得救援井磁测量模拟实验装置能够自动控制，并自动提取模拟井的几何位置关系，实现较高的标定精度。
进一步地，所述事故井激励系统包括：激励电源、变阻器、直导线以及钢丝网，所述激励电源与所述变阻器连接，所述直导线的两端分别对应与所述激励电源以及所述变阻器连接，所述直导线围成矩形电流回路，所述钢丝网包裹在所述直导线的外侧，所述直导线的中部裸露在外侧，所述救援井探测系统环绕所述直导线的中部设置。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：激励电源用于发出0.1～50Hz，0.1～10A的交流电，能够显示电路中电流的大小、频率等参数，模拟主动磁测量的电极和地面电源部分；变阻器用于二次调节电流，确保直导线形成的电路不过载，并防止电路短路；直导线用于形成矩形电流回路，穿过位于台架两端的刻度表盘的一条直导线模拟事故井，通有电流的直导线模拟事故井聚集电流，背离台架的三条直导线用钢丝网包裹，使得电路中另外三条直导线用钢丝网进行磁场屏蔽，避免形成的磁场对救援井探测系统产生干扰，使得救援井磁测量模拟实验装置不受外界磁场的干扰，真实反映井下电磁场激发和采集的过程，确保装置与真实工况的相似性。
进一步地，所述救援井探测系统包括：探管以及电缆，所述探管环绕所述事故井激励系统设置，所述探管通过所述电缆与所述处理系统连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过探管模拟救援井，并采集事故井管柱交变磁场信号，便于处理系统对交变磁场信号进行计算以及分析。
进一步地，所述探管内部安装有三轴磁通门传感器以及三轴加速度传感器，所述三轴磁通门传感器以及所述三轴加速度传感器分别通过所述电缆与所述处理系统连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：探管内的三轴磁通门传感器用于采集事故井管柱交变磁场信号，三轴加速度传感器用于采集探管自身的重力加速度值，并通过电缆传输到处理设备中。
进一步地，所述几何标定系统为一对刻度表盘，所述刻度表盘上设有多个用于安装救援井探测系统的卡槽，多个所述卡槽环绕设置在所述刻度表盘上，所述事故井激励系统贯穿所述刻度表盘的中心位置，一对所述刻度表盘安装在所述救援井探测系统的两侧，所述刻度表盘上设有用于标定事故井激励系统与救援井探测系统距离的刻度以及用于标定救援井探测系统与刻度表盘竖直径向中线之间的相对角度。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：刻度表盘用于真实反映模拟井的几何位置关系，将液压系统控制直导线中模拟事故井和探管的坐标传输到处理设备中。
此外，本发明还提供了一种救援井磁测量模拟实验方法，基于上述任意一项所述的一种救援井磁测量模拟实验装置，救援井磁测量模拟实验方法包括：
步骤一、事故井激励系统发出用于模拟事故井管柱聚集电流，形成交变磁场；
步骤二、救援井探测系统采集所述交变磁场信息，并将所述交变磁场信息输送至处理系统；
步骤三、处理系统根据交变磁场信息计算出第一模拟井的位置关系数据；
步骤四、处理系统获取几何标定系统上传的第二模拟井的位置关系数据；
步骤五、处理系统将第一模拟井的位置关系数据与第二模拟井的位置关系数据进行比对，生成磁测量误差信息。
采用本发明技术方案的有益效果是：处理系统运行主动磁测量算法计算模拟井的测量位置关系，并将结果与几何标定值对比，从而实现主动磁测量误差模拟。通过模拟实验研究救援井主动磁测量方法的精度，为现场应用和算法改进提供实验基础。
进一步地，所述步骤五之后包括：液压控制系统控制事故井和救援井的相对位置发生变化；
和/或，事故井激励系统控制模拟事故井管柱聚集电流发生变化；
重复进行步骤一至步骤五。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过调节激励电源发出的电流大小、频率，模拟不同地层参数下聚集电流的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。通过调节直导线和探管的距离，模拟不同井间距的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。通过调节直导线和探管的方位，模拟不同井眼姿态的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。
进一步地，所述控制模拟事故井管柱聚集电流发生变化为改变电流大小以及改变频率，所述事故井和救援井的相对位置发生变化为事故井激励系统和救援井探测系统之间的距离以及事故井激励系统和救援井探测系统之间的方位。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过调节激励电源发出的电流大小、频率，模拟不同地层参数下聚集电流的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。通过调节直导线和探管的距离，模拟不同井间距的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。通过调节直导线和探管的方位，模拟不同井眼姿态的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例提供的救援井磁测量模拟实验装置的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的刻度表盘的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的救援井磁测量模拟实验装置的结构示意图之二；
图4为本发明实施例提供的救援井磁测量模拟实验装置的结构示意图之三；
图5为本发明实施例提供的救援井磁测量模拟实验装置的结构示意图之四；
图6为本发明实施例提供的救援井磁测量模拟实验装置的结构示意图之五；
图7为本发明实施例提供的救援井磁测量模拟实验装置的结构示意图之六；
图8为本发明实施例提供的救援井磁测量模拟实验装置的结构示意图之七；
图9为本发明实施例提供的救援井磁测量模拟实验装置的结构示意图之八；
图10为本发明实施例提供的救援井磁测量模拟实验装置的结构示意图之九；
图11为本发明实施例提供的救援井磁测量模拟实验装置的结构示意图之十；
图12为本发明实施例提供的救援井磁测量模拟实验装置的结构示意图之十一；
图13为本发明实施例提供的救援井磁测量模拟实验方法的示意性流程图；
图14为本发明实施例提供的主动磁测量误差分析结果示意图之一；
图15为本发明实施例提供的主动磁测量误差分析结果示意图之二。
附图标号说明：1、事故井激励系统；2、救援井探测系统；3、几何标定系统；4、处理系统；5、液压控制系统；6、台架；7、悬臂；8、液压转盘；9、液压机；10、激励电源；11、变阻器；12、直导线；13、钢丝网；14、探管；15、电缆；16、卡槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图12所示，本发明实施例提供了一种救援井磁测量模拟实验装置，其包括：用于模拟事故井管柱聚集电流的事故井激励系统1、用于模拟救援井中探管采集事故井管柱交变磁场信号的救援井探测系统2、用于真实反映模拟井的几何位置关系的几何标定系统3、用于计算以及分析磁测量误差的处理系统4，其中，模拟井为模拟事故井以及模拟救援井，救援井探测系统2环绕所述事故井激励系统1设置，所述几何标定系统3安装在所述救援井探测系统2的两侧，所述救援井探测系统2与所述处理系统4连接。
采用本发明技术方案的有益效果是：处理系统运行主动磁测量算法计算模拟井的测量位置关系，并将结果与几何标定值对比，从而实现主动磁测量误差模拟。通过模拟实验研究救援井主动磁测量方法的精度，为现场应用和算法改进提供实验基础。
如图1至图12所示，进一步地，还包括：用于控制事故井和救援井相对位置的液压控制系统5，所述液压控制系统5环绕所述事故井激励系统1设置，所述救援井探测系统2以及所述几何标定系统3均安装在所述液压控制系统5上。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：事故井激励系统用于调节电流，液压控制系统用于调节事故井和救援井的相对距离以及方位，能够模拟不同参数(电流、距离和方位)下，主动磁测量计算结果的变化，为测量算法改进和救援井井眼轨迹控制提供模型参数和实验数据。使得救援井磁测量模拟实验装置能够自动控制，并自动提取模拟井的几何位置关系，建立笛卡尔坐标系，在台架尺寸已知的条件下，能够计算出各个点的真实坐标，实现较高的标定精度。
如图1至图12所示，进一步地，所述液压控制系统5包括：台架6、悬臂7、用于带动台架6上下摆动的液压转盘8以及液压机9，所述台架6为筒状框架结构，所述液压转盘8安装在所述悬臂7的底部，所述事故井激励系统1贯穿所述台架6中心设置，所述液压转盘8与所述台架6的中部连接，所述液压机9与所述液压转盘8连接，所述救援井探测系统2安装在所述台架6上。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：液压机驱动液压油到悬臂下方的液压转盘，液压转盘带动台架上下摆动，完成台架空间的旋转，液压机驱动液压油到台架，使得台架夹紧探管，实现直导线中模拟事故井和探管坐标的变化。使得救援井磁测量模拟实验装置能够自动控制，并自动提取模拟井的几何位置关系，实现较高的标定精度。
其中，悬臂是在台架的中心轴上固定的，悬臂穿过台架，悬臂不影响台架转动。当然，悬臂可以位于台架的一侧，液压转盘8一端滑动安装在悬臂上，液压转盘8的另一端为输出轴，液压转盘8的输出轴与台架的侧壁连接。液压机和液压转盘为现有技术，台架上可以设有卡扣旋紧探管。悬臂7上安装有丝杠机构，悬臂的顶部安装有用于控制丝杠机构转动的电机，液压转盘8的一端安装有与丝杠适配的螺母，螺母套设在丝杠外侧壁上，电机旋转带动丝杠旋转，丝杠旋转带动螺母升降，螺母升降带动液压转盘8升降，用户可以根据实际需要调整液压转盘8的高度。
如图1至图12所示，进一步地，所述事故井激励系统1包括：激励电源10、变阻器11、直导线12以及钢丝网13，所述激励电源10与所述变阻器11连接，所述直导线12的两端分别对应与所述激励电源10以及所述变阻器11连接，所述直导线12围成矩形电流回路，所述钢丝网13包裹在所述直导线12的外侧，所述直导线12的中部裸露在外侧，所述救援井探测系统2环绕所述直导线12的中部设置。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：激励电源用于发出0.1～50Hz，0.1～10A的交流电，能够显示电路中电流的大小、频率等参数，模拟主动磁测量的电极和地面电源部分；变阻器用于二次调节电流，确保直导线形成的电路不过载，并通过设置变阻器，防止电路短路；直导线用于形成矩形电流回路，穿过位于台架两端的刻度表盘的一条直导线模拟事故井，通有电流的直导线模拟事故井聚集电流，背离台架的三条直导线用钢丝网包裹，使得电路中另外三条直导线用钢丝网进行磁场屏蔽，避免形成的磁场对救援井探测系统产生干扰，使得救援井磁测量模拟实验装置不受外界磁场的干扰，真实反映井下电磁场激发和采集的过程，确保装置与真实工况的相似性。
如图1至图12所示，进一步地，所述救援井探测系统2包括：探管14以及电缆15，所述探管14环绕所述事故井激励系统1设置，所述探管14通过所述电缆15与所述处理系统4连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过探管模拟救援井，并采集事故井管柱交变磁场信号，便于处理系统对交变磁场信号进行计算以及分析。
如图1至图12所示，进一步地，所述探管14内部安装有三轴磁通门传感器以及三轴加速度传感器，所述三轴磁通门传感器以及所述三轴加速度传感器分别通过所述电缆15与所述处理系统4连接。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：探管内的三轴磁通门传感器用于采集事故井管柱交变磁场信号，三轴加速度传感器用于采集探管自身的重力加速度值，并通过电缆传输到处理设备中。
其中，探管中如何设置以及如何使用三轴磁通门传感器以及三轴加速度传感器属于现有技术，具体可以参见专利一：CN114033353A-一种井眼轨迹电磁定位方法和系统-公开。
如图1至图12所示，进一步地，所述几何标定系统3为一对刻度表盘，所述刻度表盘上设有多个用于安装救援井探测系统的卡槽16，多个所述卡槽16环绕设置在所述刻度表盘上，所述事故井激励系统1贯穿所述刻度表盘的中心位置，一对所述刻度表盘安装在所述救援井探测系统2的两侧，所述刻度表盘上设有用于标定事故井激励系统与救援井探测系统距离的刻度以及用于标定救援井探测系统与刻度表盘竖直径向中线之间的相对角度。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：刻度表盘用于真实反映模拟井的几何位置关系，将液压系统控制直导线中模拟事故井和探管的坐标传输到处理设备中。
本发明属于井下探测技术领域，用于研究救援井主动磁测量方法的精度，为现场应用和算法改进提供实验基础。
一种救援井磁测量模拟实验装置，包括：事故井激励系统、救援井探测系统、液压控制系统、几何标定系统和处理系统。
事故井激励系统用于模拟事故井管柱聚集电流，聚集电流大小可以设定；救援井探测系统用于模拟救援井中探管采集事故井管柱交变磁场信号，并传输到处理系统；实验过程中，液压控制系统控制两井的相对位置，几何标定系统真实反映模拟井的几何位置关系，处理系统运行主动磁测量算法计算模拟井的测量位置关系，并将结果与几何标定值对比，从而实现主动磁测量误差模拟。
本发明提供一种救援井磁测量模拟实验装置，可以模拟不同参数(电流、距离和方位)下，主动磁测量计算结果的变化，为测量算法改进和救援井井眼轨迹控制提供模型参数和实验数据；本发明不受外界磁场的干扰，真实反映井下电磁场激发和采集的过程；本发明可以自动控制和提取模拟井的几何位置关系，可以实现较高的标定精度。
事故井激励系统包括：激励电源、变阻器、直导线和钢丝网。激励电源可发出0.1～50Hz，0.1～10A的交流电，可显示电路中电流的大小、频率等参数，模拟主动磁测量的电极和地面电源部分；变阻器用于二次调节电流，确保不过载；直导线用于形成矩形电流回路，穿过位于台架两端的刻度表盘的一条导线模拟事故井聚集电流，背离台架的三条导线用钢丝网包裹，避免形成的磁场对救援井探测系统产生干扰。
救援井探测系统包括：探管、电缆。探管内的三轴磁通门传感器采集事故井管柱交变磁场信号，三轴加速度传感器采集自身重力加速度值通过电缆传输到处理设备中。其中，处理系统可以为处理设备。
液压控制系统包括：台架、悬臂、液压转盘和液压机，材料为铝合金。液压机驱动液压油到悬臂下方的液压转盘完成台架空间的旋转，驱动液压油到台架夹紧探管，实现直导线中模拟事故井和探管坐标的变化。
几何标定系统包括：刻度表盘。将液压系统控制直导线中模拟事故井和探管的坐标传输到处理设备中。
处理系统包括：处理设备，通过坐标计算模拟井的几何位置关系，通过主动磁测量算法计算模拟井的测量位置关系，并将二者进行对比，以评价主动磁测量的误差。具体为，几何位置关系：建立一个笛卡尔坐标系，台架尺寸都已知，就可以计算出各个点真实坐标。特别的，处理设备可以是任何一种具有程序计算功能的设备，包括但不限于：电脑、手机、平板电脑、微型机等智能设备。
本发明实施例公开了台架上的刻度表盘，刻度表盘上主要参数包括：距离圆心r、与正上方的夹角θ。R是探管(即探管中设置的三轴磁通门传感器以及三轴加速度传感器)与台架中心点的距离，θ是探管和刻度表盘竖直径向中线的夹角。通过刻度表盘可以直接读取实际数据。特别说明的是，为了确保装置与真实工况的相似性，电路中另外三条直导线已经用钢丝网进行磁场屏蔽。用一条有限长直导线代替主动磁测量中的无限长事故井，因此有如下推导过程：
对于长L的直导线通过电流I在距离为r点所产生的磁场强度为：
Figure BDA0003633639520000111
其中，B为磁场强度，μ0为真空磁导率，数值为4Π×10-7，
Figure BDA0003633639520000112
为直导线的起始点距离磁通门传感器的向量夹角，I为模拟事故井管柱聚集电流，r为直导线与探管之间的距离，
Figure BDA0003633639520000113
为直导线的末点距离磁通门传感器的向量夹角，可以参见有限长直导线磁场公式推导。
代入数据，产生的磁场强度为：
Figure BDA0003633639520000114
其中，B为磁场强度，μ0为真空磁导率，数值为4Π×10-7，I为模拟事故井管柱聚集电流，r为直导线与探管之间的距离，L为直导线的长度，具体为未包覆钢丝网的直导线的长度。
相同条件下，无限长事故井产生的磁场强度为：
Figure BDA0003633639520000115
其中，B为磁场强度，μ0为真空磁导率，数值为4Π×10-7，I为模拟事故井管柱聚集电流，r为直导线与探管之间的距离，现有公式的推导。
因此r＜＜L时可以用一条有限长直导线代替主动磁测量中的无限长事故井，模拟实验装置中这条直导线长10m，刻度表盘边缘距离圆心1m，可近似视为无限长事故井。读取刻度表盘上的r为几何标定距离，θ为几何标定方位。
需要说明的是，刻度表盘上的通孔周围为夹持探管用的卡槽，液压机驱动液压油夹紧或放松卡槽。卡槽可以为一对圆弧结构，一对圆弧结构对应设置，其中一个圆弧结构可以固定安装在刻度表盘上，另一个圆弧结构可以通过滑轨安装在刻度表盘上，另一个圆弧结构上可以连接有丝杠，丝杠通过管路与液压机连接，在液压机驱动液压油时，液压油驱动丝杠伸缩，丝杠带动滑轨上的圆弧结构靠近或者背离固定设置的圆弧结构，实现对探管的夹紧或者放松，便于自动安装以及拆卸探管，提高用户体验。
作为上述卡槽的可替换方案，卡槽可以为环行结构，刻度表盘上径向安装多个滑轨，多个卡槽分别对应滑动安装在多个滑轨上，滑轨与探管的轴线平行设置，卡槽沿滑轨的轴向滑动，推杆或者丝杠与探管的轴线平行设置，推杆或者丝杠推动卡槽沿滑轨的轴向滑动，台架两侧的卡槽对应做相向或者相背运动，使得卡槽套在探管上或者卡槽与探管脱离，实现探管的安装以及拆卸工作。
其中，电流的设定是已有技术，在此不再赘述。设定不同电流为模拟实际目标井上聚集电流值。救援井就是探管，事故井就是直导线，通过液压驱动台架转动来调整两井相对位置，模拟井指的就是模拟的救援井和模拟的事故井，提取模拟井的几何位置关系和通过主动磁测量算法计算模拟井的测量位置关系属于现有技术，部件的型号选择属于本领域技术人员很容易想到的，本领域技术人员可以根据实际需要进行相关部件的型号选择，在此不再赘述。
如图13所示，此外，本发明还提供了一种救援井磁测量模拟实验方法，基于上述任意一项所述的一种救援井磁测量模拟实验装置，救援井磁测量模拟实验方法包括：
步骤一、事故井激励系统发出用于模拟事故井管柱聚集电流，形成交变磁场；
步骤二、救援井探测系统采集所述交变磁场信息，并将所述交变磁场信息输送至处理系统；
步骤三、处理系统根据交变磁场信息计算出第一模拟井的位置关系数据；
步骤四、处理系统获取几何标定系统上传的第二模拟井的位置关系数据；
步骤五、处理系统将第一模拟井的位置关系数据与第二模拟井的位置关系数据进行比对，生成磁测量误差信息。
采用本发明技术方案的有益效果是：处理系统运行主动磁测量算法计算模拟井的测量位置关系，并将结果与几何标定值对比，从而实现主动磁测量误差模拟。通过模拟实验研究救援井主动磁测量方法的精度，为现场应用和算法改进提供实验基础。
进一步地，所述步骤五之后包括：液压控制系统控制事故井和救援井的相对位置发生变化；
和/或，事故井激励系统控制模拟事故井管柱聚集电流发生变化；
重复进行步骤一至步骤五。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过调节激励电源发出的电流大小、频率，模拟不同地层参数下聚集电流的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。通过调节直导线和探管的距离，模拟不同井间距的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。通过调节直导线和探管的方位，模拟不同井眼姿态的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。
进一步地，所述控制模拟事故井管柱聚集电流发生变化为改变电流大小以及改变频率，所述事故井和救援井的相对位置发生变化为事故井激励系统和救援井探测系统之间的距离以及事故井激励系统和救援井探测系统之间的方位。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过调节激励电源发出的电流大小、频率，模拟不同地层参数下聚集电流的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。通过调节直导线和探管的距离，模拟不同井间距的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。通过调节直导线和探管的方位，模拟不同井眼姿态的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。
本发明实施例的一种救援井磁测量模拟实验方法，具体包括：
步骤S1：液压控制系统中的液压机控制两井的相对位置；
步骤S2：事故井激励系统中的激励电源设定聚集电流的大小；
步骤S3：救援井探测系统中的探管采集交变磁场信号；
步骤S4：处理系统运行主动磁测量算法计算模拟井的测量位置关系；
步骤S5：将结果与几何标定系统上传结果进行对比获取主动磁测量误差；其中，结果为前面提到的模拟井的测量位置关系。
步骤S6：改变电流、距离和方位，重复步骤S2-S5；
优选地，通过调节激励电源发出的电流大小、频率，重复步骤S2-S5，可以模拟不同地层参数下聚集电流的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。
优选地，通过调节直导线和探管的距离r，重复步骤S2-S5，可以模拟不同井间距的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。转动台架以及挪动探管即可调节直导线和探管的距离。
优选地，通过调节直导线和探管的方位θ，重复步骤S2-S5，可以模拟不同井眼姿态的情况，研究主动磁测量信号和误差变化规律。
步骤S7：实验结束，处理数据。
如图14和图15所示，分析不同参数条件对主动磁测量信号和误差的影响。图14中，横坐标为几何标定方位数据，纵坐标为误差角度范围，图14示出了不同几何标定方位对应的误差，由图14可以看出，在几何标定方位为180-210°时，误差最小，最大方位测量误差小于10°。图14是几何角的误差，R可以示出。图15中，横坐标为几何标定距离，单位为米，纵坐标为误差百分率，图15示出了不同几何标定距离对应的误差，由图15可以看出，最大距离测量误差小于10％。
综上所述，本发明实施例提供的一种救援井磁测量模拟实验方法，可以模拟不同参数(电流、距离和方位)下，主动磁测量计算结果的变化，为测量算法改进和救援井井眼轨迹控制提供模型参数和实验数据；不受外界磁场的干扰，真实反映井下电磁场激发和采集的过程；可以自动控制和提取模拟井的几何位置关系，可以实现较高的标定精度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种救援井磁测量模拟实验装置，其特征在于，包括：用于模拟事故井管柱聚集电流的事故井激励系统(1)、用于模拟救援井中探管采集事故井管柱交变磁场信号的救援井探测系统(2)、用于真实反映模拟井的几何位置关系的几何标定系统(3)、用于计算以及分析磁测量误差的处理系统(4)，其中，模拟井为模拟事故井以及模拟救援井，救援井探测系统(2)环绕所述事故井激励系统(1)设置，所述几何标定系统(3)安装在所述救援井探测系统(2)的两侧，所述救援井探测系统(2)与所述处理系统(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种救援井磁测量模拟实验装置，其特征在于，还包括：用于控制事故井和救援井相对位置的液压控制系统(5)，所述液压控制系统(5)环绕所述事故井激励系统(1)设置，所述救援井探测系统(2)以及所述几何标定系统(3)均安装在所述液压控制系统(5)上。
3.根据权利要求2所述的一种救援井磁测量模拟实验装置，其特征在于，所述液压控制系统(5)包括：台架(6)、悬臂(7)、用于带动台架(6)上下摆动的液压转盘(8)以及液压机(9)，所述台架(6)为筒状框架结构，所述液压转盘(8)安装在所述悬臂(7)的底部，所述事故井激励系统(1)贯穿所述台架(6)中心设置，所述液压转盘(8)与所述台架(6)的中部连接，所述液压机(9)与所述液压转盘(8)连接，所述救援井探测系统(2)安装在所述台架(6)上。
4.根据权利要求1所述的一种救援井磁测量模拟实验装置，其特征在于，所述事故井激励系统(1)包括：激励电源(10)、变阻器(11)、直导线(12)以及钢丝网(13)，所述激励电源(10)与所述变阻器(11)连接，所述直导线(12)的两端分别对应与所述激励电源(10)以及所述变阻器(11)连接，所述直导线(12)围成矩形电流回路，所述钢丝网(13)包裹在所述直导线(12)的外侧，所述直导线(12)的中部裸露在外侧，所述救援井探测系统(2)环绕所述直导线(12)的中部设置。
5.根据权利要求1所述的一种救援井磁测量模拟实验装置，其特征在于，所述救援井探测系统(2)包括：探管(14)以及电缆(15)，所述探管(14)环绕所述事故井激励系统(1)设置，所述探管(14)通过所述电缆(15)与所述处理系统(4)连接。
6.根据权利要求5所述的一种救援井磁测量模拟实验装置，其特征在于，所述探管(14)内部安装有三轴磁通门传感器以及三轴加速度传感器，所述三轴磁通门传感器以及所述三轴加速度传感器分别通过所述电缆(15)与所述处理系统(4)连接。
7.根据权利要求1所述的一种救援井磁测量模拟实验装置，其特征在于，所述几何标定系统(3)为一对刻度表盘，所述刻度表盘上设有多个用于安装救援井探测系统(2)的卡槽(16)，多个所述卡槽(16)环绕设置在所述刻度表盘上，所述事故井激励系统(1)贯穿所述刻度表盘的中心位置，一对所述刻度表盘安装在所述救援井探测系统(2)的两侧，所述刻度表盘上设有用于标定事故井激励系统(1)与救援井探测系统(2)距离的刻度以及用于标定救援井探测系统与表盘竖直径向中线之间的相对角度。
8.一种救援井磁测量模拟实验方法，其特征在于，基于上述权利要求1至7任意一项所述的一种救援井磁测量模拟实验装置，救援井磁测量模拟实验方法包括：
步骤一、事故井激励系统发出用于模拟事故井管柱聚集电流，形成交变磁场；
步骤二、救援井探测系统采集所述交变磁场信息，并将所述交变磁场信息输送至处理系统；
步骤三、处理系统根据交变磁场信息计算出第一模拟井的位置关系数据；
步骤四、处理系统获取几何标定系统上传的第二模拟井的位置关系数据；
步骤五、处理系统将第一模拟井的位置关系数据与第二模拟井的位置关系数据进行比对，生成磁测量误差信息。
9.根据权利要求8所述的一种救援井磁测量模拟实验方法，其特征在于，所述步骤五之后包括：液压控制系统控制事故井和救援井的相对位置发生变化；
和/或，事故井激励系统控制模拟事故井管柱聚集电流发生变化；
重复进行步骤一至步骤五。
10.根据权利要求9所述的一种救援井磁测量模拟实验方法，其特征在于，所述控制模拟事故井管柱聚集电流发生变化为改变电流大小以及改变频率，所述事故井和救援井的相对位置发生变化为事故井激励系统和救援井探测系统之间的距离以及事故井激励系统和救援井探测系统之间的方位。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116717240A (zh) * 2023-04-13 2023-09-08 中国石油天然气集团有限公司 一种井下鱼头探测系统和方法

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090140852A1 (en) * 2007-11-29 2009-06-04 Stolarczyk Larry G Underground radio communications and personnel tracking system
US20100155138A1 (en) * 2008-12-22 2010-06-24 Kuckes Arthur F Wireline communication system for deep wells
US20120013339A1 (en) * 2010-07-13 2012-01-19 Kuckes Arthur F Electromagnetic Orientation System for Deep Wells
US20120194195A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 Precision Energy Services, Inc. Magnetic Ranging Method and Apparatus
CN102996120A (zh) * 2012-11-20 2013-03-27 中国石油大学(北京) 一种基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统
CN104131808A (zh) * 2014-07-16 2014-11-05 中国海洋石油总公司 一种基于瞬变电磁法定位探测事故井的装置
CN104343438A (zh) * 2014-09-10 2015-02-11 北京纳特斯拉科技有限公司 测量钻井相对距离的旋转磁场测距仪及其测量方法
CN204225867U (zh) * 2014-09-22 2015-03-25 中国石油大学(北京) 一种救援井探测系统井下电极装置
CN105487128A (zh) * 2016-01-19 2016-04-13 中国海洋石油总公司 一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置
CN105607137A (zh) * 2016-01-19 2016-05-25 中国海洋石油总公司 一种救援井与事故井连通探测系统及探测方法
CN106050223A (zh) * 2016-07-21 2016-10-26 中国海洋石油总公司 一种全向静磁场救援井随钻定位方法及定位系统
CN106121637A (zh) * 2016-06-07 2016-11-16 西安石油大学 一种用于探测事故井的系统和方法
US20170176623A1 (en) * 2014-03-27 2017-06-22 Orica International Pte Ltd Apparatus, System And Method For Remote Localisation Of A Marker Using Magnetic Fields
CN107504965A (zh) * 2017-08-15 2017-12-22 华北理工大学 基于磁特征参量联合距离的井下定位方法
WO2018090348A1 (zh) * 2016-11-19 2018-05-24 吴平 一种邻井主动防碰的方法
CN108222926A (zh) * 2018-01-03 2018-06-29 中国石油大学(华东) 救援井压井模拟实验装置及方法
CN111502632A (zh) * 2020-04-24 2020-08-07 中国海洋石油集团有限公司 一种救援井实时方位计算与误差校正方法及系统
CN113310521A (zh) * 2021-05-28 2021-08-27 长安大学 一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置
US20210349230A1 (en) * 2020-05-05 2021-11-11 Saudi Arabian Oil Company Method and system for mapping underground sensors onto a network map

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090140852A1 (en) * 2007-11-29 2009-06-04 Stolarczyk Larry G Underground radio communications and personnel tracking system
US20100155138A1 (en) * 2008-12-22 2010-06-24 Kuckes Arthur F Wireline communication system for deep wells
US20120013339A1 (en) * 2010-07-13 2012-01-19 Kuckes Arthur F Electromagnetic Orientation System for Deep Wells
US20120194195A1 (en) * 2011-01-28 2012-08-02 Precision Energy Services, Inc. Magnetic Ranging Method and Apparatus
CN102996120A (zh) * 2012-11-20 2013-03-27 中国石油大学(北京) 一种基于三电极系的救援井与事故井连通探测系统
US20170176623A1 (en) * 2014-03-27 2017-06-22 Orica International Pte Ltd Apparatus, System And Method For Remote Localisation Of A Marker Using Magnetic Fields
CN104131808A (zh) * 2014-07-16 2014-11-05 中国海洋石油总公司 一种基于瞬变电磁法定位探测事故井的装置
CN104343438A (zh) * 2014-09-10 2015-02-11 北京纳特斯拉科技有限公司 测量钻井相对距离的旋转磁场测距仪及其测量方法
US20180038984A1 (en) * 2014-09-10 2018-02-08 Beijing Nano Tesla Technology Co. Ltd Rotating Magnetic Field Range Finder and its Measurement Method for Relative Separation Between Drilling Wells
CN204225867U (zh) * 2014-09-22 2015-03-25 中国石油大学(北京) 一种救援井探测系统井下电极装置
CN105487128A (zh) * 2016-01-19 2016-04-13 中国海洋石油总公司 一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置
CN105607137A (zh) * 2016-01-19 2016-05-25 中国海洋石油总公司 一种救援井与事故井连通探测系统及探测方法
CN106121637A (zh) * 2016-06-07 2016-11-16 西安石油大学 一种用于探测事故井的系统和方法
CN106050223A (zh) * 2016-07-21 2016-10-26 中国海洋石油总公司 一种全向静磁场救援井随钻定位方法及定位系统
WO2018090348A1 (zh) * 2016-11-19 2018-05-24 吴平 一种邻井主动防碰的方法
CN107504965A (zh) * 2017-08-15 2017-12-22 华北理工大学 基于磁特征参量联合距离的井下定位方法
CN108222926A (zh) * 2018-01-03 2018-06-29 中国石油大学(华东) 救援井压井模拟实验装置及方法
CN111502632A (zh) * 2020-04-24 2020-08-07 中国海洋石油集团有限公司 一种救援井实时方位计算与误差校正方法及系统
US20210349230A1 (en) * 2020-05-05 2021-11-11 Saudi Arabian Oil Company Method and system for mapping underground sensors onto a network map
CN113310521A (zh) * 2021-05-28 2021-08-27 长安大学 一种以救援提升舱为载体的救援井井筒动态测量装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姜天杰 等: "基于磁通门阵列的被动式救援井探测定位系统研究" *
车阳 等: "页岩油原位开发小井间距水平井钻井模拟实验初探" *
郭建军 等: "救援井与事故井连通探测工具模拟试验研究" *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116717240A (zh) * 2023-04-13 2023-09-08 中国石油天然气集团有限公司 一种井下鱼头探测系统和方法
CN116717240B (zh) * 2023-04-13 2024-01-19 中国石油天然气集团有限公司 一种井下鱼头探测系统和方法

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