CN117905446A - 基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法、系统、设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油天然气钻探领域，具体涉及一种基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法、系统、设备，旨在解决解决现有无源磁测量方法每次测量都需起钻和下入专用测量仪器，耗时较长，多次起下钻也增大出现井下复杂情况的风险的问题。本方法包括：获取原井眼所在地的特征参数；获取垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线；计算定向测量仪器位置处的重力工具面；计算原井眼所在地的磁分量；获取解耦磁分量值；确定定向测量仪器与管柱间的垂直距离、救援井眼与原井眼的管柱间的相对磁方位，进而得到定向测量仪器与原井眼的管柱之间的位置关系。本发明在现有定向测量仪器的基础上增添陀螺传感器，无需起钻就可以实现测量，降低耗时、降低风险。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气钻探领域，具体涉及一种基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法、系统、设备。
背景技术
在石油钻探中，由于事故救援或者再次封堵等原因，无法在原井眼中下入钻具进行钻探，只能在原井眼的旁边钻探救援井撞靶原井眼实现与原井眼的通联，进而开展下步压井或再次封堵等工作作业。救援井钻探过程中，只有确定救援井轨迹和原井眼的相对位置才能准确地调整井眼轨迹实现撞靶。石油天然气井中往往采用高强度钢材制造套管加固，事故井往往会在井内留下高强度钢材制造的钻柱和钻具。通过测量原井眼中套管、遗留钻柱钻具的相对位置，原井眼内的这些管柱与其井眼轨迹几乎一致，可以间接测量这些管柱确定救援井轨迹和原井眼的相对位置。
测量井眼中管柱位置大都采用磁参数测量的方法式实现。目前，主要的测量方式主要分为无源磁测量和有源测量两种。有源磁测量是指在原井眼上加电，使其套管带有远大于地磁场的磁感应强度，或者在原井眼中下入强磁源装置，通过测量强磁场实现测量井眼中管柱的位置。有源磁测量方式需要在给原井眼加电或下入特殊仪器，受到天气和原井眼工程条件限制，适用范围较小。无源磁测量是指直接测量原井眼中管柱的磁参数判定这些管柱的位置。现有无源磁测量方法需要起钻，重新下入专用仪器测量确定管柱位置，每次测量都需起钻和下入专用仪器，耗时较长，作业成本较高，多次起下钻也增大出现井下复杂情况的风险。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有无源磁测量方法每次测量都需起钻和下入专用测量仪器，耗时较长而且多次起钻、下钻也增大出现井下复杂情况的风险的问题，本发明第一方面，提出了一种基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法，该方法包括：
S100，获取原井眼所在地的特征参数，作为输入参数；所述特征参数包括地磁倾角、磁感应强度、磁偏角；
S200，基于原井眼中套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，确定原井眼中管柱的磁场分布特征矢量场，进而截取沿管柱轴向的剖面，获取垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线；
S300，在救援井眼钻进过程中，通过定向测量仪器测量重力分量、磁分量、真方位角，计算定向测量仪器位置处的重力工具面、磁场磁感应强度、地磁倾角、磁方位、井斜角；所述定向测量仪器包括重力传感器、磁通门传感器、陀螺传感器；所述救援井眼即新井眼；
S400，基于所述输入参数，结合所述重力工具面、所述磁场磁感应强度、所述地磁倾角、所述磁方位、所述井斜角，计算原井眼所在地对应的磁分量；
S500，从所述原井眼所在地对应的磁分量中解耦出管柱磁场对应的磁分量值，即解耦磁分量值；判断所述解耦磁分量值是否大于设定分量阈值，若是，则跳转S600，否则，跳转S300；
S600，基于所述解耦磁分量值，结合所述垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线，确定定向测量仪器与管柱间的垂直距离，并计算救援井眼与原井眼的管柱间的相对磁方位，进而得到所述定向测量仪器与所述原井眼的管柱之间的位置关系。
在一些优选的实施方式中，基于原井眼中套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，确定原井眼中管柱的磁场分布特征矢量场，其方法为：
基于套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，使用多维磁场测试装置测试原井眼中管柱的等效模型，并将等效模型的测试磁场数据推导出实际尺寸管柱的磁场分布特征矢量场；
或者基于套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，采用数值仿真的方法，确定管柱的磁场分布特征矢量场。
在一些优选的实施方式中，计算原井眼所在地对应的磁分量，其方法为：
BX＝
Bt[sin(Ac-Md)cos(GTFc)+cos(Ac-Md)sin(Inc)sin(GTFc)]cos(Dip)+Btcos(Inc)sin(GTFc)sin(Dip)
BY＝Bt[sin(Ac-Md)sin(GTFc)-cos(Ac-Md)sin(Inc)cos(GTFc)]cos(Dip)-Btcos(Inc)cos(GTFc)sin(Dip)
BZ＝Btcos(Ac-Md)cos(Inc)cos(Dip)-Btcos(Inc)sin(Dip)
其中，BX、BY、BZ表示原井眼所在地对应的笛卡尔坐标三轴的磁分量，Dip表示地磁倾角，Bt表示磁感应强度，Md表示磁偏角，Ac表示真方位角，GTFc表示重力工具面，Inc表示井斜角。
在一些优选的实施方式中，所述解耦磁分量值，其获取方法为：
ΔBx＝Bxc-BX
ΔBy＝Byc-BY
ΔBz＝Bzc-BZ
其中，ΔBx、ΔBy、ΔBz表示笛卡尔坐标三轴对应的解耦磁分量，Bxc、Byc、Bzc表示救援井眼对应的笛卡尔坐标三轴的磁分量的测量值。
在一些优选的实施方式中，确定定向测量仪器与管柱间的垂直距离，并计算救援井眼与原井眼的管柱间的相对磁方位，进而得到所述定向测量仪器与所述原井眼的管柱之间的位置关系，其方法为：
计算解耦磁分量值的和ΔBt；
获取所述垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线中ΔBt对应的轴向距离值，即所述定向测量仪器与管柱轴心的距离；
结合所述解耦磁分量值，计算所述救援井眼与所述原井眼的管柱间的磁方位Azp；
根据所述定向测量仪器与管柱轴心的距离、所述救援井眼与所述原井眼的管柱间的磁方位，确定所述定向测量仪器与所述原井眼的管柱之间的位置关系。
在一些优选的实施方式中，计算解耦磁分量值的和，其方法为：
在一些优选的实施方式中，结合所述解耦磁分量值，计算所述救援井眼与所述原井眼的管柱间的磁方位Azp，其方法为：
本发明的第二方面，提出了一种基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量系统，包括：参数获取模块、曲线拟合模块、定向测量模块、磁分量计算模块、解耦磁分量值获取模块、位置测量模块；
所述参数获取模块，配置为获取原井眼所在地的特征参数，作为输入参数；所述特征参数包括地磁倾角、磁感应强度、磁偏角；
所述曲线拟合模块，配置为基于原井眼中套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，确定原井眼中管柱的磁场分布特征矢量场，进而截取沿管柱轴向的剖面，获取垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线；
所述定向测量模块，配置为在救援井眼钻进过程中，通过定向测量仪器测量重力分量、磁分量、真方位角，计算定向测量仪器位置处的重力工具面、磁场磁感应强度、地磁倾角、磁方位、井斜角；所述定向测量仪器包括重力传感器、磁通门传感器、陀螺传感器；所述救援井眼即新井眼；
所述磁分量计算模块，配置为基于所述输入参数，结合所述重力工具面、所述磁场磁感应强度、所述地磁倾角、所述磁方位、所述井斜角，计算原井眼所在地对应的磁分量；
所述解耦磁分量值获取模块，配置为从所述原井眼所在地对应的磁分量中解耦出管柱磁场对应的磁分量值，即解耦磁分量值；判断所述解耦磁分量值是否大于设定分量阈值，若是，则跳转位置测量模块，否则，跳转定向测量模块；
所述位置测量模块，配置为基于所述解耦磁分量值，结合所述垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线，确定定向测量仪器与管柱间的垂直距离，并计算救援井眼与原井眼的管柱间的相对磁方位，进而得到所述定向测量仪器与所述原井眼的管柱之间的位置关系。
本发明的第三方面，提出了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法。
本发明的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法。
本发明的有益效果：
本发明在现有定向测量仪器的基础上增添陀螺传感器，无需起钻就可以实现测量，降低耗时、降低风险。
1)本发明通过增添陀螺传感器的定向测量仪器测量的重力分量、磁分量、真方位角，结合原井眼所在地的特征参数，即地磁参数，解耦出管柱磁场对应的磁分量值，确定定向测量仪器与管柱间的垂直距离，并计算救援井眼与原井眼的管柱间的相对磁方位，进而得到所述定向测量仪器与所述原井眼的管柱之间的位置关系，无需起钻就可以实现测量，降低耗时、降低风险；
2)本发明方法适用于无源磁测量方法，无需每次测量重新下入专用测量仪器来确定管柱位置；相比有源磁测量方法适用的工程条件更加宽泛；相比传统的无源磁测量方法，耗时少、成本小、风险低。
附图说明
通过阅读参照以下附图所做的对非限制性实施例所做的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是本发明一种实施例的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法的流程示意图；
图2是本发明一种实施例的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量系统的框架示意图；
图3是本发明一种实施例的定向测量仪器的3个重力传感器、3个磁通门传感器分布坐标轴示意图；
图4是本发明一种实施例的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法的具体流程示意图；
图5是本发明一种实施例的原井眼内管柱以及救援井眼的示例图；
图6是本发明一种实施例的适于用来实现本申请实施例的电子设备的计算机系统的结构示意图。
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例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法，如图1所示，包括以下步骤：
S100，获取原井眼所在地的特征参数，作为输入参数；所述特征参数包括地磁倾角、磁感应强度、磁偏角；
S200，基于原井眼中套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，确定原井眼中管柱的磁场分布特征矢量场，进而截取沿管柱轴向的剖面，获取垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线；
S300，在救援井眼钻进过程中，通过定向测量仪器测量重力分量、磁分量、真方位角，计算定向测量仪器位置处的重力工具面、磁场磁感应强度、地磁倾角、磁方位、井斜角；所述定向测量仪器包括重力传感器、磁通门传感器、陀螺传感器；所述救援井眼即新井眼；
S400，基于所述输入参数，结合所述重力工具面、所述磁场磁感应强度、所述地磁倾角、所述磁方位、所述井斜角，计算原井眼所在地对应的磁分量；
S500，从所述原井眼所在地对应的磁分量中解耦出管柱磁场对应的磁分量值，即解耦磁分量值；判断所述解耦磁分量值是否大于设定分量阈值，若是，则跳转S600，否则，跳转S300；
S600，基于所述解耦磁分量值，结合所述垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线，确定定向测量仪器与管柱间的垂直距离，并计算救援井眼与原井眼的管柱间的相对磁方位，进而得到所述定向测量仪器与所述原井眼的管柱之间的位置关系。
为了更清晰地对本发明基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法进行说明，下面结合附图4对本发明方法一种实施例中各步骤进行展开详述。
S100，获取原井眼所在地的特征参数，作为输入参数；所述特征参数包括地磁倾角、磁感应强度、磁偏角；
在本实施例中，通过国际参考地磁场IGRF、英国全球地磁模型BGGM或实地参考技术IFR等可以获得可靠的原井眼所在地的特征参数；特征参数包括原井眼所在地地磁场的磁感应强度Bt、磁倾角Dip和磁偏角Md。
S200，基于原井眼中套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，确定原井眼中管柱的磁场分布特征矢量场，进而截取沿管柱轴向的剖面，获取垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线；
在本实施例中，通过查找技术手册、测试样品等方式确定原井眼中套管、钻柱、钻具制造材料的磁化曲线特征。具体如下：
基于套管、钻柱、钻具(如图5所示)的内外径、壁厚、弯曲度，使用多维磁场测试装置测试原井眼中管柱的等效模型，并将等效模型的测试磁场数据推导出实际尺寸管柱的磁场分布特征矢量场。
或者基于套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，采用数值仿真的方法，确定管柱的磁场分布特征矢量场。
通过磁场分布特征矢量场，截取沿管柱轴向剖面，获得垂直于管柱轴向距离L与磁感应强度B的特征曲线L versus B。
S300，在救援井眼钻进过程中，通过定向测量仪器测量重力分量、磁分量、真方位角，计算定向测量仪器位置处的重力工具面、磁场磁感应强度、地磁倾角、磁方位、井斜角；所述定向测量仪器包括重力传感器、磁通门传感器、陀螺传感器；所述救援井眼即新井眼；
在本实施例中，新井眼(即救援井眼，如图5中左侧所示)钻进过程中，停止钻进(根据实际情况进行暂停)，定向测量仪器(或者简称为定向测量探管，包括重力传感器、磁通门传感器、陀螺传感器，其中，重力传感器为笛卡尔坐标三轴x、y、z分布，磁通门传感器为笛卡尔坐标三轴x、y、z分布，如图3所示)通过重力传感器测量出重力分量Gx、Gy、Gz，定向测量仪器通过磁通门传感器测量出磁分量Bx、By、Bz，定向测量仪器通过陀螺传感器测量出真方位角Ac。
通过定向测量仪器的测量分量值Gx、Gy、Gz、Bx、By、Bz，计算传感器(即定向测量仪器)位置处的重力工具面GTFc、测量磁场磁感应强度Btc、测量地磁倾角Dipc、测量磁方位Azc、测量井斜角Inc。
S400，基于所述输入参数，结合所述重力工具面、所述磁场磁感应强度、所述地磁倾角、所述磁方位、所述井斜角，计算原井眼所在地对应的磁分量。
在本实施例中，计算原井眼所在地对应的磁分量(即无管柱干扰的正常地磁场对应的定向仪器测量磁分量)的方法为：
BX＝Bt[sin(Ac-Md)cos(GTFc)+cos(Ac-Md)sin(Inc)sin(GTFc)]cos(Dip)+Btcos(Inc)sin(GTFc)sin(Dip) (1)
BY＝Bt[sin(Ac-Md)sin(GTFc)-cos(Ac-Md)sin(Inc)cos(GTFc)]cos(Dip)-Btcos(Inc)cos(GTFc)sin(Dip) (2)
BZ＝Btcos(Ac-Md)cos(Inc)cos(Dip)-Btcos(Inc)sin(Dip) (3)
其中，BX、BY、BZ表示原井眼所在地对应的笛卡尔坐标三轴的磁分量，Dip表示地磁倾角，Bt表示磁感应强度，Md表示磁偏角，Ac表示真方位角，GTFc表示重力工具面，Inc表示井斜角。
S500，从所述原井眼所在地对应的磁分量中解耦出管柱磁场对应的磁分量值，即解耦磁分量值；判断所述解耦磁分量值是否大于设定分量阈值，若是，则跳转S600，否则，跳转S300；
在本实施例中，解耦磁分量值，其获取方法为：
ΔBx＝Bxc-BX (4)
ΔBy＝Byc-BY (5)
ΔBz＝Bzc-BZ (6)
其中，ΔBx、ΔBy、ΔBz表示笛卡尔坐标三轴对应的解耦磁分量，Bxc、Byc、Bzc表示救援井眼对应的笛卡尔坐标三轴的磁分量的测量值。
并判断所述解耦磁分量值ΔBx、ΔBy、ΔBz是否大于设定分量阈值TVBi，若是，则跳转S600，否则，跳转S300，机选钻进，然后停止钻进，重新计算定向测量仪器位置处的重力工具面、磁场磁感应强度、地磁倾角、磁方位、井斜角。
S600，基于所述解耦磁分量值，结合所述垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线，确定定向测量仪器与管柱间的垂直距离，并计算救援井眼与原井眼的管柱间的相对磁方位，进而得到所述定向测量仪器与所述原井眼的管柱之间的位置关系。
在本实施例中，先计算解耦磁分量值的和ΔBt(即磁矢量差的矢量和)，然后获取所述垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线中ΔBt对应的轴向距离值，即所述定向测量仪器与管柱轴心的距离；并结合所述解耦磁分量值，计算所述救援井眼与所述原井眼的管柱间的磁方位Azp；最后根据所述定向测量仪器与管柱轴心的距离、所述救援井眼与所述原井眼的管柱间的磁方位，确定所述定向测量仪器与所述原井眼的管柱之间的位置关系。
计算解耦磁分量值的和，其方法为：
结合所述解耦磁分量值，计算所述救援井眼与所述原井眼的管柱间的磁方位Azp，其方法为：
另外，S600后还有求平均步骤：转动钻具带动钻组内安装的定向测量仪器，多次进行测量，重复S300-S600进行计算，选择其中n次测量质量高的数据，计算平均值作为测量结果。本发明中优选测试量次数为5次，选择测量效果好的3次距离，求最终的位置关系，如图4所示。
本发明第二实施例的一种基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量系统，如图2所示，包括：参数获取模块100、曲线拟合模块200、定向测量模块300、磁分量计算模块400、解耦磁分量值获取模块500、位置测量模块600；
所述参数获取模块100，配置为获取原井眼所在地的特征参数，作为输入参数；所述特征参数包括地磁倾角、磁感应强度、磁偏角；
所述曲线拟合模块200，配置为基于原井眼中套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，确定原井眼中管柱的磁场分布特征矢量场，进而截取沿管柱轴向的剖面，获取垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线；
所述定向测量模块300，配置为在救援井眼钻进过程中，通过定向测量仪器测量重力分量、磁分量、真方位角，计算定向测量仪器位置处的重力工具面、磁场磁感应强度、地磁倾角、磁方位、井斜角；所述定向测量仪器包括重力传感器、磁通门传感器、陀螺传感器；所述救援井眼即新井眼；
所述磁分量计算模块400，配置为基于所述输入参数，结合所述重力工具面、所述磁场磁感应强度、所述地磁倾角、所述磁方位、所述井斜角，计算原井眼所在地对应的磁分量；
所述解耦磁分量值获取模块500，配置为从所述原井眼所在地对应的磁分量中解耦出管柱磁场对应的磁分量值，即解耦磁分量值；判断所述解耦磁分量值是否大于设定分量阈值，若是，则跳转位置测量模块600，否则，跳转定向测量模块300；
所述位置测量模块600，配置为基于所述解耦磁分量值，结合所述垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线，确定定向测量仪器与管柱间的垂直距离，并计算救援井眼与原井眼的管柱间的相对磁方位，进而得到所述定向测量仪器与所述原井眼的管柱之间的位置关系。
需要说明的是，上述实施例提供的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
本发明第三实施例的一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现上述的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法。
本发明第四实施例的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现上述的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法。
所述技术领域的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的电子设备、计算机可读存储介质的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实例中的对应过程，在此不再赘述。
下面参考图6，其示出了适于用来实现本申请方法、系统、装置实施例的服务器的计算机系统的结构示意图。图6示出的服务器仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图6所示，计算机系统包括中央处理单元(CPU，Central Processing Unit)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM，Read Only Memory)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM，Random Access Memory)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM 602以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O，Input/Output)接口605也连接至总线604。
以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT，Cathode Ray Tube)、液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN(局域网，Local AreaNetwork)卡、调制解调器等的网络接口卡的通讯部分609。通讯部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通讯部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU601执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S100，获取原井眼所在地的特征参数，作为输入参数；所述特征参数包括地磁倾角、磁感应强度、磁偏角；
S200，基于原井眼中套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，确定原井眼中管柱的磁场分布特征矢量场，进而截取沿管柱轴向的剖面，获取垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线；
S300，在救援井眼钻进过程中，通过定向测量仪器测量重力分量、磁分量、真方位角，计算定向测量仪器位置处的重力工具面、磁场磁感应强度、地磁倾角、磁方位、井斜角；所述定向测量仪器包括重力传感器、磁通门传感器、陀螺传感器；所述救援井眼即新井眼；
S400，基于所述输入参数，结合所述重力工具面、所述磁场磁感应强度、所述地磁倾角、所述磁方位、所述井斜角，计算原井眼所在地对应的磁分量；
S500，从所述原井眼所在地对应的磁分量中解耦出管柱磁场对应的磁分量值，即解耦磁分量值；判断所述解耦磁分量值是否大于设定分量阈值，若是，则跳转S600，否则，跳转S300；
S600，基于所述解耦磁分量值，结合所述垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线，确定定向测量仪器与管柱间的垂直距离，并计算救援井眼与原井眼的管柱间的相对磁方位，进而得到所述定向测量仪器与所述原井眼的管柱之间的位置关系。
2.根据权利要求1所述的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法，其特征在于，基于原井眼中套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，确定原井眼中管柱的磁场分布特征矢量场，其方法为：
基于套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，使用多维磁场测试装置测试原井眼中管柱的等效模型，并将等效模型的测试磁场数据推导出实际尺寸管柱的磁场分布特征矢量场；
或者基于套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，采用数值仿真的方法，确定管柱的磁场分布特征矢量场。
3.根据权利要求1所述的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法，其特征在于，计算原井眼所在地对应的磁分量，其方法为：
BX＝Bt[sin(Ac-Md)cos(GTFc)+cos(Ac-Md)sin(Inc)sin(GTFc)]cos(Dip)+Btcos(Inc)sin(GTFc)sin(Dip)
BY＝Bt[sin(Ac-Md)sin(GTFc)-cos(Ac-Md)sin(Inc)cos(GTFc)]cos(Dip)-Btcos(Inc)cos(GTFc)sin(Dip)
BZ＝Btcos(Ac-Md)cos(Inc)cos(Dip)-Btocs(Inc)sin(Dip)
其中，BX、BY、BZ表示原井眼所在地对应的笛卡尔坐标三轴的磁分量，Dip表示地磁倾角，Bt表示磁感应强度，Md表示磁偏角，Ac表示真方位角，GTFc表示重力工具面，Inc表示井斜角。
4.根据权利要求3所述的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法，其特征在于，所述解耦磁分量值，其获取方法为：
ΔBx＝Bxc-BX
ΔBy＝Byc-BY
ΔBz＝Bzc-BZ
其中，ΔBx、ΔBy、ΔBz表示笛卡尔坐标三轴对应的解耦磁分量，Bxc、Byc、Bzc表示救援井眼对应的笛卡尔坐标三轴的磁分量的测量值。
5.根据权利要求4所述的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法，其特征在于，确定定向测量仪器与管柱间的垂直距离，并计算救援井眼与原井眼的管柱间的相对磁方位，进而得到所述定向测量仪器与所述原井眼的管柱之间的位置关系，其方法为：
计算解耦磁分量值的和ΔBt；
获取所述垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线中ΔBt对应的轴向距离值，即所述定向测量仪器与管柱轴心的距离；
结合所述解耦磁分量值，计算所述救援井眼与所述原井眼的管柱间的磁方位Azp；
根据所述定向测量仪器与管柱轴心的距离、所述救援井眼与所述原井眼的管柱间的磁方位，确定所述定向测量仪器与所述原井眼的管柱之间的位置关系。
6.根据权利要求5所述的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法，其特征在于，计算解耦磁分量值的和，其方法为：
7.根据权利要求5所述的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法，其特征在于，结合所述解耦磁分量值，计算所述救援井眼与所述原井眼的管柱间的磁方位Azp，其方法为：
8.一种基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量系统，其特征在于，该系统包括：参数获取模块、曲线拟合模块、定向测量模块、磁分量计算模块、解耦磁分量值获取模块、位置测量模块；
所述参数获取模块，配置为获取原井眼所在地的特征参数，作为输入参数；所述特征参数包括地磁倾角、磁感应强度、磁偏角；
所述曲线拟合模块，配置为基于原井眼中套管、钻柱、钻具的内外径、壁厚、弯曲度，确定原井眼中管柱的磁场分布特征矢量场，进而截取沿管柱轴向的剖面，获取垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线；
所述定向测量模块，配置为在救援井眼钻进过程中，通过定向测量仪器测量重力分量、磁分量、真方位角，计算定向测量仪器位置处的重力工具面、磁场磁感应强度、地磁倾角、磁方位、井斜角；所述定向测量仪器包括重力传感器、磁通门传感器、陀螺传感器；所述救援井眼即新井眼；
所述磁分量计算模块，配置为基于所述输入参数，结合所述重力工具面、所述磁场磁感应强度、所述地磁倾角、所述磁方位、所述井斜角，计算原井眼所在地对应的磁分量；
所述解耦磁分量值获取模块，配置为从所述原井眼所在地对应的磁分量中解耦出管柱磁场对应的磁分量值，即解耦磁分量值；判断所述解耦磁分量值是否大于设定分量阈值，若是，则跳转位置测量模块，否则，跳转定向测量模块；
所述位置测量模块，配置为基于所述解耦磁分量值，结合所述垂直于管柱轴向距离与磁感应强度的特征曲线，确定定向测量仪器与管柱间的垂直距离，并计算救援井眼与原井眼的管柱间的相对磁方位，进而得到所述定向测量仪器与所述原井眼的管柱之间的位置关系。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及与至少一个所述处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现权利要求1-7任一项所述的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于被所述计算机执行以实现权利要求1-7任一项所述的基于磁场解耦的地层磁性管柱位置测量方法。
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