EA040297B1 - METHOD FOR ELECTROMAGNETIC RANGING USING A DEVICE WITH A ROTATING LOOP ANTENNA - Google Patents
METHOD FOR ELECTROMAGNETIC RANGING USING A DEVICE WITH A ROTATING LOOP ANTENNA Download PDFInfo
- Publication number
- EA040297B1 EA040297B1 EA201891846 EA040297B1 EA 040297 B1 EA040297 B1 EA 040297B1 EA 201891846 EA201891846 EA 201891846 EA 040297 B1 EA040297 B1 EA 040297B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- coil
- electromagnetic signal
- well
- receiving
- transmitting
- Prior art date
Links
Description
Уровень техникиState of the art
Для множества областей применения при бурении скважин требуется точное и эффективное определение относительного расположения и направления проводящей трубы (например, металлической обсадной трубы). Например, обычно требуется определить относительное расстояние и направление к открыто фонтанирующей скважине (т.е. целевой скважине), когда для прекращения фонтанирования нужно с высокой степенью точности обеспечить пересечение целевой скважины разгрузочной скважиной. Другие области применения включают в себя бурение скважины, параллельной существующей скважине, в системах гравитационного дренирования при закачке пара (ГДЗП) и трассировании траектории при подземном бурении с использованием в качестве ориентира проходящей над землей проводящей металлической трубы.Many well drilling applications require accurate and efficient determination of the relative location and direction of a conductive pipe (eg, metal casing). For example, it is generally required to determine the relative distance and direction to an open-flowing well (ie, a target well) when a relief well must intersect the target well with a high degree of accuracy in order to stop flowing. Other applications include drilling a borehole parallel to an existing borehole in steam injection gravity drainage (HDD) systems and trajectory trajectory in underground drilling using a conductive metal pipe above ground as a reference.
Существуют различные способы измерения дальности до целевой скважины. В одном способе путем передачи электромагнитных (ЭМ) волн через рамочные антенны на целевой обсадной колонне наводится ток. Этот наведенный ток, в свою очередь, вызывает распространение обсадной колонной вторичного электромагнитного поля. Амплитуда этого вторичного поля может использоваться для определения расстояния до целевой обсадной колонны. Вместе с тем передаваемый ЭМ-сигнал может создавать помехи при приеме вторичного ЭМ-сигнала на приемнике.There are various ways to measure the range to the target well. In one method, by transmitting electromagnetic (EM) waves through the loop antennas, a current is induced on the target casing string. This induced current, in turn, causes the casing to propagate a secondary electromagnetic field. The amplitude of this secondary field can be used to determine the distance to the target casing. However, the transmitted EM signal may interfere with the reception of the secondary EM signal at the receiver.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
На фиг. 1 проиллюстрирована схема, поясняющая пример дальномерной системы, содержащей прибор с вращающейся рамочной антенной в соответствии с аспектами настоящего изобретения.In FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a ranging system incorporating a rotating loop antenna instrument in accordance with aspects of the present invention.
На фиг. 2 проиллюстрирована диаграмма, на которой показано магнитное поле катушки, через которую протекает ток, и эквивалентный магнитный диполь в соответствии с аспектами настоящего изобретения.In FIG. 2 is a diagram illustrating the magnetic field of a current flowing coil and an equivalent magnetic dipole in accordance with aspects of the present invention.
На фиг. 3 проиллюстрирована блок-схема способа ЭМ-дальнометрии в соответствии с аспектами настоящего изобретения.In FIG. 3 illustrates a flowchart of an EM ranging method in accordance with aspects of the present invention.
На фиг. 4 проиллюстрирована блок-схема способа ЭМ-дальнометрии с использованием двухкоординатной конфигурации (X-Y) антенного прибора в соответствии с аспектами настоящего изобретения.In FIG. 4 illustrates a flow diagram of an EM ranging method using a two-coordinate (X-Y) antenna tool configuration in accordance with aspects of the present invention.
На фиг. 5 проиллюстрирована блок-схема способа ЭМ-дальнометрии с использованием прибора с вращающейся рамочной антенной с компенсирующим приемником и передатчиком в соответствии с аспектами настоящего изобретения.In FIG. 5 illustrates a flowchart of an EM ranging method using a rotating loop antenna instrument with a compensating receiver and transmitter in accordance with aspects of the present invention.
На фиг. 6 проиллюстрированы графики сигнала в приемнике с Тх, вращающимся вокруг оси z для передачи сигналов под разными азимутальными углами, и Rx под одним азимутальным углом вдоль оси у в соответствии с аспектами настоящего изобретения.In FIG. 6 illustrates signal plots in a receiver with Tx rotated around the z-axis to transmit signals at different azimuth angles and Rx at a single azimuth angle along the y-axis in accordance with aspects of the present invention.
На фиг. 7 проиллюстрированы графики сигнала в приемнике с Тх и Rx, вращающимися вокруг оси z для передачи сигналов под множеством азимутальных углов в соответствии с аспектами настоящего изобретения.In FIG. 7 illustrates signal plots in a receiver with Tx and Rx rotating about the z-axis to transmit signals at multiple azimuth angles in accordance with aspects of the present invention.
На фиг. 8 проиллюстрированы графики сигналов, полученных от системы с Тх и Rx в двухкоординатной конфигурации (X-Y) и вращающихся одновременно, в соответствии с аспектами настоящего изобретения.In FIG. 8 illustrates graphs of signals received from a system with Tx and Rx in a two-coordinate (X-Y) configuration and rotating simultaneously, in accordance with aspects of the present invention.
На фиг. 9 проиллюстрирован график вычисленных расстояний и действительных расстояний с Тх и Rx в двухкоординатной конфигурации (X-Y) в соответствии с аспектами настоящего изобретения.In FIG. 9 is a plot of calculated distances and actual distances with Tx and Rx in a two-coordinate (X-Y) configuration in accordance with aspects of the present invention.
На фиг. 10 проиллюстрирована схема буровой системы в соответствии с аспектами настоящего изобретения.In FIG. 10 is a diagram of a drilling system in accordance with aspects of the present invention.
На фиг. 11 проиллюстрирована схема каротажной системы в соответствии с аспектами настоящего изобретения.In FIG. 11 illustrates a diagram of a logging system in accordance with aspects of the present invention.
На фиг. 12 проиллюстрирована структурная схема примерной системы, выполненной с возможностью реализации этапов нескольких способов, в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.In FIG. 12 illustrates a block diagram of an exemplary system capable of implementing the steps of several methods, in accordance with various aspects of the present invention.
Подробное описание сущности изобретенияDetailed Description of the Invention
Многие примеры, описанные в настоящей заявке, предназначены для предоставления информации, которая помогает при определении относительного расстояния и направления от одной скважины, например бурящейся скважины, к другой скважине. Например, ортогональная конфигурация Tx/Rx с использованием источника с вращающейся рамочной антенной может использоваться для устранения помех более сильного прямого ЭМ-сигнала от передатчика к приемнику при определении местоположения целевой скважины относительно опорной скважины, и, таким образом, повышается точность операции измерения дальности. Приемная катушка может быть нечувствительной к прямому ЭМ-сигналу (например, заблокирована) посредством других способов. Приведенные примеры могут использоваться для скважинной дальнометрии с ожидаемым и фиксированным интервалом между скважинами, пересечением скважин или предотвращением пересечения скважин.Many of the examples described in this application are intended to provide information that is helpful in determining the relative distance and direction from one well, such as a drilling well, to another well. For example, an orthogonal Tx/Rx configuration using a rotating loop source can be used to eliminate the interference of the stronger direct EM signal from the transmitter to the receiver in locating the target well relative to the reference well, and thus improve the accuracy of the ranging operation. The receiving coil may be insensitive to the direct EM signal (eg blocked) by other means. The examples given can be used for downhole ranging with expected and fixed well spacing, well crossing, or well crossing avoidance.
Целевая скважина может определяться как скважина, местоположение которой должно использоваться как точка отсчета для другой скважины. Другая скважина будет определяться как опорная скважина. В других вариантах реализации изобретения данная терминология может использоваться в противоположном значении, поскольку варианты реализации изобретения не ограничиваются отдельно взя- 1 040297 той целевой скважиной и отдельно взятой опорной скважиной.A target well may be defined as a well whose location is to be used as a reference point for another well. The other well will be defined as the reference well. In other embodiments of the invention, this terminology can be used in the opposite sense, since the embodiments of the invention are not limited to a single target well and a single reference well.
Вращение антенной катушки, обсуждаемое ниже, может осуществляться посредством различных способов. Например, антенные катушки могут физически вращаться путем вращения прибора, в котором расположены катушки, или посредством какого-либо механизма для физического вращения внутри прибора только катушек. В другом примере электромагнитные сигналы от катушек могут быть искусственно вращаемыми, в то время как катушки остаются физически неподвижными. Таким образом, в контексте данной заявки, вращающаяся катушка может относиться к физически вращающейся катушке для создания вращающегося ЭМ-сигнала или искусственно вращающемуся электромагнитному сигналу. В качестве одного примера передающая и приемная катушки могут вращаться одновременно посредством их установки на независимо движущихся секциях компоновки низа бурильной колонны (КНБК), причем независимо регулируемый угол наклона секций должен быть одинаковым. В другом примере передающая и приемная катушки могут быть установлены на одной и той же секции КНБК так, чтобы они естественным образом перемещались одновременно. Они также могут электрически/искусственно вращаться в случае двухосных или трехосных совмещенных катушек путем регулирования веса каждой антенны в наборе совмещенных катушек.Rotation of the antenna coil, discussed below, can be accomplished in a variety of ways. For example, the antenna coils may be physically rotated by rotating the instrument in which the coils are located, or by some mechanism to physically rotate within the instrument only the coils. In another example, the electromagnetic signals from the coils may be artificially rotated while the coils remain physically stationary. Thus, in the context of this application, a rotating coil may refer to a physically rotating coil to produce a rotating EM signal or an artificially rotating electromagnetic signal. As one example, the transmitter and receiver coils can be rotated simultaneously by mounting them on independently moving sections of the bottom hole assembly (BHA), the independently adjustable angle of the sections being the same. In another example, the transmitter and receiver spools may be mounted on the same section of the BHA so that they naturally move at the same time. They can also be electrically/artificially rotated in the case of 2-axis or 3-axis matched coils by adjusting the weight of each antenna in the set of matched coils.
На фиг. 1 проиллюстрирована схема, поясняющая пример дальномерной системы, содержащей прибор с вращающейся рамочной антенной в соответствии с аспектами настоящего изобретения. На данном чертеже проиллюстрировано поперечное сечение пласта, содержащего целевую скважину 101 вдоль оси х и приближающуюся вдоль оси z бурящуюся скважину 100. Бурение бурящейся скважины 100 осуществляют посредством бурильной колонны с буровым долотом 130, которая содержит прибор, содержащий передающую катушку 110 (т.е. передатчик) и по меньшей мере одну приемную катушку 120, 121 (т.е. приемник). Один пример буровых работ с использованием бурильной колонны проиллюстрирован на фиг. 10 и описан ниже. Несмотря на то, что на фиг. 1 проиллюстрированы два приемника 120, 121, другие примеры не ограничиваются данным числом.In FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a ranging system incorporating a rotating loop antenna instrument in accordance with aspects of the present invention. This drawing illustrates a cross-section of a formation comprising a target well 101 along the x-axis and an approaching drilling well 100 along the z-axis. transmitter) and at least one receiver coil 120, 121 (i.e. receiver). One example of drilling operations using a drill string is illustrated in FIG. 10 and described below. Although in FIG. 1 illustrates two receivers 120, 121, other examples are not limited to this number.
Целевая скважина 101, основная ось которой находится в направлении х, находится на расстоянии R от передающей катушки 110. Передатчик 110 и приемники 120, 121 расположены друг от друга на заданном фиксированном расстоянии dTR. ЭМ-сигнал от передающей катушки 110 проиллюстрирован как передаваемый перпендикулярно к ориентации приемных катушек 120, 121. Например, сигнал Тх ЕМ (т = х) проиллюстрирован как передаваемый вдоль оси х, в то время как приемные катушки 120, 121 проиллюстрированы как принимающие ЭМ-сигнал от целевой скважины вдоль оси у = у)·The target borehole 101, whose main axis is in the x direction, is at a distance R from the transmitting coil 110. The transmitter 110 and receivers 120, 121 are spaced from each other at a predetermined fixed distance dTR. The EM signal from transmitter coil 110 is illustrated as being transmitted perpendicular to the orientation of receiver coils 120,121. signal from the target well along the y axis = y)
Эта ортогональная ориентация приводится исключительно с целью иллюстрации, поскольку, как описано ниже, с помощью других ориентаций Tx/Rx возможно достичь уменьшения или устранения прямого ЭМ-сигнала от передающей катушки 110 к приемным катушкам 120, 121.This orthogonal orientation is for illustrative purposes only, as other Tx/Rx orientations can achieve reduction or elimination of the direct EM signal from transmitter coil 110 to receiver coils 120, 121, as described below.
Чтобы укрепить конструкцию скважины и предотвратить обрушение стенок ствола скважины, стволы скважин обычно обсаживают металлическими обсадными колоннами (например, стальными). Поскольку обсадные колонны имеют более высокую проводимость по сравнению с пластом вокруг нее, происходит сильное взаимодействие электрического поля с целевой трубой. Это взаимодействие электрического поля создает ток проводимости на целевой трубе. Затем этот ток наводит вокруг трубы магнитное поле, величина которого может быть найдена по закону Био-Савара. В случае, когда наведенный ток постоянный, закон Био-Савара сводится к закону Ампера. В практических ситуациях ток, наведенный на трубе, не является постоянным, но для целей настоящих примеров предполагается, что магнитное поле в точке Г будет (1) 4 7 2πϋ ν 7 где Ieff - эффективный ток, значение которого не важно для настоящего обсуждения, aTo strengthen the well structure and prevent collapse of the wellbore walls, wellbores are usually cased with metal casing strings (eg, steel). Because the casing has a higher conductivity than the formation around it, there is a strong electrical field interaction with the target pipe. This electric field interaction creates a conduction current in the target pipe. This current then induces a magnetic field around the pipe, the magnitude of which can be found using the Biot-Savart law. In the case when the induced current is constant, the Biot-Savart law is reduced to the Ampere law. In practical situations, the current induced on the pipe is not constant, but for the purposes of these examples, it is assumed that the magnetic field at point D will be (1) 4 7 2πϋ ν 7 where I e ff is the effective current, the value of which is not important for this discussion , a
R - радиальное расстояние от целевой скважины до точки гR - radial distance from target well to point r
В системе на фиг. 1 приемные рамочные антенны 120, 121 имеют магнитный диполь в определенном направлении, и, следовательно, они чувствительны только к компоненте магнитного поля в данном направлении. Данную характеристику магнитного поля используют в настоящих примерах для устранения прямого сигнала между передатчиком и приемником при определении местоположения целевой скважины относительно опорной скважины. В обычных системах прямой сигнал от передатчика к приемнику может приводить к воздействию помех на принятый сигнал и, таким образом, к снижению точности измерения расстояния к другой скважине.In the system in Fig. 1, the receive loop antennas 120, 121 have a magnetic dipole in a certain direction and are therefore only sensitive to the magnetic field component in that direction. This magnetic field characteristic is used in the present examples to eliminate the direct signal between the transmitter and receiver when locating the target well relative to the reference well. In conventional systems, a direct signal from a transmitter to a receiver can interfere with the received signal and thus reduce the accuracy of the distance measurement to another well.
На фиг. 2 проиллюстрирована диаграмма, на которой проиллюстрировано магнитное поле 201 передающей катушки 110, через которую протекает ток, и эквивалентный магнитный диполь 200 в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Через передающую катушку 110 пропускают ток и вращают ее вокруг оси z для наведения магнитного поля 201 вблизи катушки 110. Проиллюстрирована передающая катушка 110, имеющая магнитный дипольный момент 200 в направлении х (т.е. катушка, которая лежит в плоскости y-z) и создает электрическое поле (^) вокруг него.In FIG. 2 is a diagram illustrating the magnetic field 201 of a current flowing transmission coil 110 and an equivalent magnetic dipole 200 in accordance with aspects of the present invention. Transmitting coil 110 is energized and rotated around the z-axis to induce a magnetic field 201 near coil 110. Transmitting coil 110 is illustrated having a magnetic dipole moment of 200 in the x direction (i.e., a coil that lies in the y-z plane) and produces an electrical a box (^) around it.
Магнитное поле 201 передающей катушки 110 описывается идеализированным магнитным диполем магнитного момента m. Магнитное поле магнитного диполя, направленного в направлении А иThe magnetic field 201 of the transmitting coil 110 is described by an idealized magnetic dipole of magnetic moment m. The magnetic field of a magnetic dipole directed in the direction A and
- 2 040297 имеющее напряженность m Вебер на квадратный метр в точке наблюдения 203 на расстоянии r от передающей катушки 110, определяется Вг = 2£ЧСО30 (За) Ве = ЧЧ sin6 (ЗЬ) где r - расстояние от центра диполя до точки наблюдения 203 и θ - угол между вектором от центра диполя до точки наблюдения и магнитным моментом т- 2 040297 having a Weber intensity m per square meter at observation point 203 at a distance r from the transmitting coil 110, is determined by B r = 2 £ H CO30 ( For ) B e = H H sin6 ( 3b ) where r is the distance from the center of the dipole to the point observations 203 and θ is the angle between the vector from the center of the dipole to the observation point and the magnetic moment t
Как видно из уравнений (3), магнитное поле в точке наблюдения 203 зависит от расстояния, а также от ориентации катушки. Когда вращается катушка (магнитный дипольный момент m), азимутальный угол оси катушки относительно опорного направления будет меняться одновременно с уровнем сигнала.As can be seen from equations (3), the magnetic field at the observation point 203 depends on the distance as well as on the orientation of the coil. When the coil is rotated (magnetic dipole moment m), the azimuthal angle of the coil axis relative to the reference direction will change simultaneously with the signal level.
При рассмотрении фиг. 1, если передающая катушка 110 вращается вокруг оси z, магнитное поле вокруг целевой скважины будет изменяться, а наведенный ток на целевой скважине можно записать в виде k = cos(0r) (4) где 0T представляет собой азимутальный угол между моментом магнитного диполя передающей катушки и осью у, иWhen considering FIG. 1, if the transmitting coil 110 rotates around the z-axis, the magnetic field around the target well will change and the induced current at the target well can be written as k = cos(0 r ) (4) where 0T is the azimuth angle between the magnetic dipole moment of the transmitting coils and y-axis, and
Im соответствует максимальному наведенному току на целевой скважине, который зависит от момента магнитного диполя катушки, частоты тока катушки, расстояния и свойств пласта формирования и целевой обсадной колонны. Приемные катушки 120, 121 приемника принимают сигнал непосредственно от передающей катушки 110, а также магнитное поле, вызванное It, как описано в уравнении (1).I m corresponds to the maximum induced current in the target well, which depends on the moment of the magnetic dipole of the coil, the frequency of the coil current, the distance and properties of the formation formation and the target casing string. The receiver coils 120, 121 receive the signal directly from the transmitter coil 110 as well as the magnetic field caused by It, as described in equation (1).
Таким образом, сигнал в приемнике Rx может быть записан какThus, the signal at the Rx receiver can be written as
К = cos(0r) соз(0й) + Sa cos(0r - 0Л) (5) где SD представляет собой прямой сигнал от Тх до Rx иK = cos(0 r ) cos(0 th ) + S a cos(0 r - 0 L ) (5) where SD is the direct signal from Tx to Rx and
St представляет собой сигнал, вызванный эффективным наведенным током на целевой скважине.St is the signal caused by the effective induced current in the target well.
0R представляет собой азимутальный угол между моментом магнитного диполя приемной катушки и осью у.0R is the azimuth angle between the magnetic dipole moment of the receiving coil and the y-axis.
Поскольку характеристики Тх и Rx известны, когда прибор приближается к проводящей скважине, уровень сигнала, принимаемого приемником, будет изменяться, при этом он указывает на наличие другой скважины.Because the Tx and Rx characteristics are known, when the tool approaches a conductive well, the signal level received by the receiver will change to indicate the presence of another well.
Анализ полученных ЭМ данных может обеспечить определение направления и расстояния между целевой скважиной и дальномерным устройством. В некоторых примерах для определения положения ЭМ-передатчика по отношению к электромагнитным датчикам может использоваться алгоритм инверсии, основанный на законах, описывающих ЭМ-поля. Этот алгоритм инверсии может быть основан на детерминистических и/или стохастических методах оптимизации.Analysis of the received EM data can provide a determination of the direction and distance between the target well and the ranging device. In some examples, an inversion algorithm based on laws describing EM fields may be used to determine the position of an EM transmitter with respect to electromagnetic sensors. This inversion algorithm may be based on deterministic and/or stochastic optimization methods.
В данном изобретении предлагается использовать Tx/Rx рамочные антенны для передачи и приема вокруг прибора магнитного поля под несколькими азимутальными углами, чтобы обеспечить дальность обнаружения до проводящей целевой скважины. Существуют различные сценарии и конфигурации, которые могут быть приняты во внимание и рассмотрены в следующих примерах.The present invention proposes to use Tx/Rx loop antennas to transmit and receive a magnetic field around the tool at several azimuth angles to provide a detection range to a conductive target well. There are various scenarios and configurations that can be taken into account and discussed in the following examples.
В следующих примерах предполагается, что расстояние до бурящейся скважины от законченной скважины определяют с использованием передатчика и приемников в бурящейся скважине. При этом при использовании проводного зонда в уже законченной скважине также можно определить относительное расстояние и направление от законченной скважины до бурящейся скважины, если в бурящейся скважине находится проводящий материал.In the following examples, it is assumed that the distance to a drilling well from a completed well is determined using a transmitter and receivers in the drilling well. At the same time, when using a wired probe in an already completed well, it is also possible to determine the relative distance and direction from the completed well to the drilling well, if there is a conductive material in the drilling well.
На фиг. 3 проиллюстрирована блок-схема способа электромагнитной (ЭМ) дальнометрии в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Бурящуюся скважину начинают в блоке 301. В блоке 303 из передающей катушки в бурящейся скважине передают ЭМ-сигналы. Это может быть осуществлено посредством прибора в бурильной колонне или в инструменте, спускаемом в скважину на тросе, как проиллюстрировано и описано ниже. В блоке 305 по меньшей мере одна приемная катушка в бурящейся скважине, расположенная на расстоянии dTR от передающей катушки, измеряет принятые ЭМ-сигналы от целевой трубы, которые были наведены переданными ЭМ-сигналами из бурящейся скважины. В блоке 307 с использованием вычисления инверсии или градиента определяют относительное расстояние и направление целевой скважины от бурящейся скважины. Это может быть расстояние от КНБК или зонда на кабеле до целевой скважины (например, Т-пересечение, параллельное расстояние). Во время измерений по меньшей мере одно из следующего: передающая катушка или приемная катушка вращается, при этом приемную катушку отключают (т.е. делают нечувствительной, блокируют) от приема передаваемых сигналов ЭМ. В другом примере определение относительного расстояния и/или направления включает решение системы уравнений (например, преобразование Фурье), в которой каждое уравнение связано с другим азимутальным углом, как описано ниже.In FIG. 3 illustrates a flowchart of an electromagnetic (EM) ranging method in accordance with aspects of the present invention. The drilling well is started at block 301. At block 303, EM signals are transmitted from the transmitter coil in the drilling well. This can be done by means of a tool in the drill string or in a wireline tool, as illustrated and described below. At block 305, at least one receiver coil in the well being drilled, located at a distance dTR from the transmitter coil, measures the received EM signals from the target pipe that were induced by the transmitted EM signals from the well being drilled. At block 307, the relative distance and direction of the target well from the well being drilled is determined using an inversion or gradient calculation. This may be the distance from the BHA or wireline tool to the target well (eg T-intercept, parallel distance). During measurements, at least one of the following: the transmitting coil or the receiving coil is rotated, while the receiving coil is disabled (ie, made insensitive, blocked) from receiving the transmitted EM signals. In another example, determining relative distance and/or direction involves solving a set of equations (eg, a Fourier transform) in which each equation is associated with a different azimuth angle, as described below.
- 3 040297- 3 040297
В блоке 309 определяют любые отклонения в траектории бурящейся скважины и при необходимости корректируют траекторию КНБК. В блоке 311 после выполнения любых требуемых изменений продолжают бурение бурящейся скважины, и процесс повторяют с этапа 303 до этапа 313 завершения бурящейся скважины. Завершение происходит, когда буровая скважина пересекает целевую скважину или, если буровая скважина проходит параллельно или обходит целевую скважину, при этом бурящаяся скважина завершается, когда достигнута требуемая глубина.At block 309, any deviations in the trajectory of the drilling well are determined and the trajectory of the BHA is corrected if necessary. At block 311, after any desired changes have been made, drilling of the drilling well is continued and the process is repeated from step 303 to step 313 of completing the drilling well. Completion occurs when the wellbore intersects the target well or, if the wellbore parallels or bypasses the target well, the well being drilled is completed when the desired depth is reached.
Способ, проиллюстрированный на фиг. 3, может быть реализован множеством способов. Два из этих примеров проиллюстрированы на фиг. 4 и 5. На фиг. 4 проиллюстрирована блок-схема способа ЭМдальнометрии с использованием двухкоординатной конфигурации (X-Y) антенного прибора в соответствии с аспектами настоящего изобретения. На этой блок-схеме показан приведенный в качестве примера способ выполнения этапов 303 и 305 способа, проиллюстрированного на фиг. 3. В этом примере у приемной катушки нет возможности принимать прямой электромагнитный (ЭМ) сигнал от передающей катушки путем регулирования относительной ориентации передающей катушки относительно приемной катушки.The method illustrated in FIG. 3 may be implemented in a variety of ways. Two of these examples are illustrated in FIG. 4 and 5. In FIG. 4 illustrates a flow diagram of an EM ranging method using a two-coordinate (X-Y) antenna instrument configuration in accordance with aspects of the present invention. This flowchart shows an exemplary method for performing steps 303 and 305 of the method illustrated in FIG. 3. In this example, the receiver coil does not have the ability to receive a direct electromagnetic (EM) signal from the transmitter coil by adjusting the relative orientation of the transmitter coil relative to the receiver coil.
Согласно блоку 401 ЭМ-сигнал передается от передающей катушки, ось которой пролегает, по существу, вдоль оси х. Согласно блоку 403 приемная катушка, ось которой пролегает, по существу, вдоль оси у, принимает ЭМ-сигналы из целевой скважины. Из-за такой перпендикулярной ориентации антенных катушек прямой сигнал, поступающий от передатчика на приемники, не воспринимается приемниками. Согласно блоку 405 этапы 401 и 403 повторяются по меньшей мере для двух азимутальных ориентаций прибора, содержащего передатчик и приемники (например, при вращении прибора). Согласно блоку 407 с помощью ЭМ-сигналов, принимаемых при различных азимутах, можно определить ориентацию, направление и дальность до целевой скважины с использованием метода инверсии или градиента.According to block 401, the EM signal is transmitted from a transmitting coil, the axis of which lies essentially along the x-axis. At block 403, a pickup coil whose axis is substantially along the y-axis receives EM signals from the target well. Due to this perpendicular orientation of the antenna coils, the direct signal coming from the transmitter to the receivers is not perceived by the receivers. At block 405, steps 401 and 403 are repeated for at least two azimuth orientations of the tool containing the transmitter and receivers (eg, as the tool rotates). At block 407, using the EM signals received at various azimuths, the orientation, direction, and range to the target well can be determined using an inversion or gradient method.
На фиг. 5 проиллюстрирована блок-схема способа ЭМ-дальнометрии с использованием прибора с вращающейся рамочной антенной с компенсирующими приемником и передатчиком в соответствии с аспектами настоящего изобретения. На этой блок-схеме показан другой приведенный в качестве примера способ выполнения этапов 303 и 305 способа, проиллюстрированного на фиг. 3.In FIG. 5 illustrates a flowchart of an EM ranging method using a rotating loop antenna instrument with a compensating receiver and transmitter, in accordance with aspects of the present invention. This flowchart shows another exemplary method for performing steps 303 and 305 of the method illustrated in FIG. 3.
Согласно блоку 501 ЭМ-сигнал передается от передающей катушки, ось которой пролегает, по существу, вдоль оси х. Согласно блоку 503 приемная катушка, ось которого пролегает, по существу, вдоль оси х, принимает ЭМ-сигналы из целевой скважины. Приемные катушки в этом примере имеют компенсирующую конфигурацию для уменьшения или исключения прямого сигнала от передающей катушки. Катушка приемника в компенсирующей конфигурации предназначена для компенсации или уменьшения непосредственной связи между катушками передатчика и приемника. Сигнал прямой связи намного мощнее сигнала от пласта. Компенсирующую приемную катушку наматывают с противоположной полярностью на основную приемную катушку и размещают последовательно с ней в месте, в котором уменьшается непосредственная связь с другими приемными катушками.At block 501, the EM signal is transmitted from a transmission coil whose axis is substantially along the x-axis. At block 503, a pickup coil whose axis is substantially along the x-axis receives EM signals from the target well. The receive coils in this example have a compensating configuration to reduce or eliminate the direct signal from the transmit coil. The receiver coil in a compensating configuration is designed to compensate or reduce the direct coupling between the transmitter and receiver coils. The feedforward signal is much stronger than the reservoir signal. The compensating pickup coil is wound with opposite polarity around the main pickup coil and placed in series with it at a location where direct coupling with the other pickup coils is reduced.
Согласно блоку 505 этапы 501 и 503 повторяются по меньшей мере для двух азимутальных ориентаций инструмента, содержащего передатчик и приемники. Согласно блоку 507 с помощью ЭМсигналов, принимаемых при различных азимутах, можно определить ориентацию, направление и дальность до целевой скважины с использованием метода инверсии или градиента.At block 505, steps 501 and 503 are repeated for at least two azimuth orientations of the instrument containing the transmitter and receivers. According to block 507, using the EM signals received at different azimuths, you can determine the orientation, direction and range to the target well using the inversion or gradient method.
Другие способы реализации способа дальнометрии, проиллюстрированного на фиг. 3, включают передачу первого ЭМ-сигнала под множеством азимутальных углов и прием второго ЭМ-сигнала под одним азимутальным углом; передачу первого ЭМ-сигнала под одним азимутальным углом и прием второго ЭМ-сигнала под множеством азимутальных углов; передачу первого ЭМ-сигнала под множеством азимутальных углов и прием второго ЭМ-сигнала под множеством азимутальных углов; а также передачу первого ЭМ-сигнала под первым множеством азимутальных углов и прием второго ЭМ-сигнала под вторым множеством азимутальных углов.Other ways to implement the ranging method illustrated in FIG. 3 include transmitting a first EM signal at multiple azimuth angles and receiving a second EM signal at a single azimuth angle; transmitting the first EM signal at one azimuth angle and receiving the second EM signal at multiple azimuth angles; transmitting a first EM signal at a plurality of azimuth angles and receiving a second EM signal at a plurality of azimuth angles; and transmitting the first EM signal at the first plurality of azimuth angles and receiving the second EM signal at the second plurality of azimuth angles.
Вышеописанные способы могут быть реализованы в различных сценариях. Следующие описания сценариев приведены только с целью иллюстрации, поскольку возможны и другие сценарии. Если не указано иное, данные сценарии предполагают следующие свойства для целевой скважины и антенных катушек. Предполагают, что целевая скважина представляет собой полый металлический трубопровод со следующими свойствами: электропроводностью σ = 106 сименс на метр (сим/м), относительной диэлектрической проницаемостью εΓ = 1, относительной магнитной проницаемостью μr=60, OD = 0,2 м и ID = 0,178 м. Предполагают, что длина целевой скважины составляет около 600 м, и предполагают, что передающая катушка расположена вокруг средней точки целевой скважины на расстоянии R, как проиллюстрировано на фиг. 1.The above methods can be implemented in various scenarios. The following scenario descriptions are for illustrative purposes only, as other scenarios are possible. Unless otherwise noted, these scenarios assume the following properties for the target well and antenna coils. It is assumed that the target well is a hollow metal pipeline with the following properties: electrical conductivity σ = 10 6 siemens per meter (sym/m), relative permittivity ε Γ = 1, relative magnetic permeability μ r =60, OD = 0.2 m and ID = 0.178 m. The length of the target well is assumed to be about 600 m, and the transmission coil is assumed to be located around the midpoint of the target well at a distance R as illustrated in FIG. 1.
Передающая и приемная катушки имеют диаметр около 171,45 мм, при этом N = 120 витков. Передающая катушка проводит ток I = 1 A с частотой около 10 Гц. Катушка, которая является ближайшей к буровому долоту, находится на расстоянии около 1 м. Предполагают, что пласт является однородным, при этом его удельное сопротивление Rf = 10 Ом и диэлектрическая проницаемость εΕ = магнитная проницаемость μfr = 1. В первом сценарии передатчик поворачивается вокруг оси z для отправки ЭМсигналов под множеством разных азимутальных углов во время измерения, а приемник настроен на одинThe transmitting and receiving coils have a diameter of about 171.45 mm, with N = 120 turns. The transmitting coil conducts a current I = 1 A with a frequency of about 10 Hz. The coil closest to the drill bit is at a distance of about 1 m. The formation is assumed to be homogeneous, with its resistivity Rf = 10 Ω and dielectric constant ε Ε = magnetic permeability μ fr = 1. In the first scenario, the transmitter is rotated around the z-axis to send EMI signals at many different azimuth angles during the measurement, and the receiver is set to one
- 4 040297 азимутальный угол. Предполагают, что сигналы Тх передаются по меньшей мере под двумя разными азимутальными углами (01 и 02). Передача сигналов под множеством азимутальных углов может осуществляться путем изменения азимутального угла прибора. Эта концепция проиллюстрирована на графиках на фиг. 6. На фиг. 6 проиллюстрированы графики сигнала в приемнике с Tx, вращающимся вокруг оси z для передачи сигналов под разными азимутальными углами, и Rx под одним азимутальным углом вдоль оси y в соответствии с аспектами настоящего изобретения. На этом чертеже показана реальная и мнимая части сигнала в приемнике при разных ориентациях азимутального угла передатчика (передатчик вращается вокруг оси z для передачи сигнала под разными азимутальными углами, 0T). В левом столбце графиков 600 показан итоговый сигнал, принимаемый приемными катушками. В правом столбце графиков 601 показан прямой сигнал, поступающий от передатчика на приемник. На этой фигуре предполагается, что момент приемника ориентирован вдоль оси у, а приемные катушки расположены как можно ближе к буровому долоту. Расстояние между приемными катушками и целевой скважиной составляет R = 10 м, а передатчик отделен dTR = 9,14 м от приемника.- 4 040297 azimuth angle. The Tx signals are assumed to be transmitted at least two different azimuth angles (01 and 02). Transmitting signals at multiple azimuth angles can be accomplished by changing the azimuth angle of the instrument. This concept is illustrated in the graphs in Fig. 6. In FIG. 6 illustrates signal plots in a receiver with Tx rotated around the z-axis to transmit signals at different azimuth angles, and Rx at a single azimuth angle along the y-axis, in accordance with aspects of the present invention. This drawing shows the real and imaginary parts of the signal at the receiver at different transmitter azimuth angle orientations (the transmitter rotates around the z-axis to transmit the signal at different azimuth angles, 0T). The left column of graphs 600 shows the final signal received by the receiver coils. The right column of graphs 601 shows the direct signal coming from the transmitter to the receiver. In this figure, it is assumed that the receiver moment is oriented along the y-axis, and the receiver coils are located as close as possible to the drill bit. The distance between the receiver coils and the target well is R = 10 m, and the transmitter is separated by dTR = 9.14 m from the receiver.
В другом сценарии передатчик установлен под одним азимутальным углом, а приемник расположен под множеством азимутальных углов. Приемник вращается вокруг оси z для приема сигнала под разными азимутальными углами во время измерения, в то время как передающая катушка установлена под одним азимутальным углом. Графики на фиг. 6 также иллюстрируют этот сценарий.In another scenario, the transmitter is set at one azimuth angle and the receiver is located at multiple azimuth angles. The receiver rotates around the z-axis to receive the signal at different azimuth angles during the measurement, while the transmitting coil is set at the same azimuth angle. The graphs in Fig. 6 also illustrate this scenario.
В другом сценарии передающая катушка и приемные катушки совместно расположены под множеством азимутальных углов. Например, передатчик и приемник вращаются одновременно вокруг оси z для передачи и приема сигнала под множеством азимутальных углов вокруг инструмента, как проиллюстрировано на фиг. 7. На фиг. 7 проиллюстрированы графики сигнала в приемнике с Тх и Rx, вращающимися вокруг оси z для передачи сигналов под множеством азимутальных углов в соответствии с аспектами настоящего изобретения. В левом столбце графиков 700 показан итоговый сигнал, принимаемый приемными катушками, а в правом столбце графиков 701 показан прямой сигнал, поступающий от передающей катушки на приемную катушку. Как и ожидалось из приведенного выше уравнения 5, сигнал в приемнике будет V = St(1 + cos(200))/2 + SD. Таким образом, принятый сигнал включает в себя смещение.In another scenario, the transmitter coil and receiver coils are co-located at multiple azimuth angles. For example, the transmitter and receiver rotate simultaneously around the z-axis to transmit and receive a signal at multiple azimuth angles around the instrument, as illustrated in FIG. 7. In FIG. 7 illustrates signal plots in a receiver with Tx and Rx rotating about the z-axis to transmit signals at multiple azimuth angles in accordance with aspects of the present invention. The left column of graphs 700 shows the resulting signal received by the receiver coils, and the right column of graphs 701 shows the direct signal from the transmitter coil to the receiver coil. As expected from Equation 5 above, the signal at the receiver will be V = St(1 + cos(20 0 ))/2 + SD. Thus, the received signal includes an offset.
Поскольку передатчик и приемник вращаются одновременно, прямой сигнал будет одинаковым для разных ориентаций азимутального угла, как видно из левого столбца графиков 701 на фиг. 7. Для определения местоположения передатчика и приемника используют по меньшей мере три разных азимутальных угла. Если измерение выполняют под множеством азимутальных углов, к принятому сигналу может быть применено преобразование Фурье для получения спектра Фурье принятого магнитного поля и, таким образом, определения относительного расстояния и/или направления к другой скважине. Другой способ получения любого из неизвестных параметров расстояния/направления St и Sd состоит в том, чтобы составить систему уравнений из уравнения (5), связанную с каждым отличным азимутальным углом 00, и решить систему уравнений. Как обсуждалось, уравнения могут быть решены с помощью преобразования Фурье (например, быстрого преобразования Фурье).Because the transmitter and receiver rotate simultaneously, the direct signal will be the same for different azimuth angle orientations, as seen in the left column of graphs 701 in FIG. 7. At least three different azimuth angles are used to locate the transmitter and receiver. If the measurement is made at multiple azimuth angles, a Fourier transform may be applied to the received signal to obtain the Fourier spectrum of the received magnetic field and thus determine the relative distance and/or direction to another well. Another way to obtain any of the unknown distance/direction parameters St and Sd is to construct an equation system from equation (5) associated with each different azimuth angle 00 and solve the equation system. As discussed, the equations can be solved using a Fourier transform (eg, the Fast Fourier Transform).
В еще одном сценарии передатчик и приемник расположены под множеством разных азимутальных углов относительно друг друга. Иными словами, азимутальные углы передатчика и приемника изменяются, но не одновременно. В этом сценарии передатчик и приемник расположены совместно под разными азимутальными углами, но не в одних и тех же местах. Таким образом, они передают и принимают сигналы под разными множественными азимутальными углами.In yet another scenario, the transmitter and receiver are located at many different azimuth angles relative to each other. In other words, the azimuth angles of the transmitter and receiver change, but not simultaneously. In this scenario, the transmitter and receiver are co-located at different azimuth angles, but not at the same locations. Thus, they transmit and receive signals at different multiple azimuth angles.
В еще одном сценарии для вычисления расстояния до целевой скважины используют множество приемных катушек, размещая приемные катушки на фиксированном расстоянии друг от друга. Приемные катушки будут измерять сигнал в разных местах и, зная фиксированное расстояние между приемниками, можно определить расстояние от приемных катушек до целевой скважины путем применения метода градиента.In yet another scenario, a plurality of receiver coils are used to calculate the distance to the target well, placing the receiver coils at a fixed distance from each other. The receiver coils will measure the signal at different locations, and knowing the fixed distance between the receivers, the distance from the receiver coils to the target well can be determined by applying the gradient method.
Тем не менее, приемные катушки также измеряют прямой сигнал, создаваемый передатчиком. Чтобы исключить прием этого прямого сигнала, можно принять во внимание несколько подходов. Один из подходов заключается в использовании компенсационных приемников, обмотки которых намотаны в противоположном направлении относительно обмотки катушки основных приемников. Затем компенсационный приемник может быть расположен таким образом, чтобы исключить мнимую составляющую прямого сигнала между комбинациями основного компенсационного приемника (например, между основной приемной катушкой и передающей катушкой).However, the receiver coils also measure the direct signal produced by the transmitter. In order to eliminate this direct signal reception, several approaches can be taken into account. One approach is to use compensating receivers whose windings are wound in the opposite direction to the coil winding of the main receivers. The equalization receiver can then be positioned to eliminate the imaginary direct signal component between the main equalization receiver combinations (eg, between the main receive coil and the transmit coil).
В сценарии выполнения дальнометрии при Т-образном пересечении (например, перпендикулярных скважинах) приемные катушки разделяются вдоль продольной оси инструмента (например, оси z на фиг. 1). Однако в сценарии выполнения дальнометрии при параллельном или наклонном размещении приемные катушки могут быть разделены в радиальном направлении (т.е. по периферии вокруг инструмента).In a T-intersection ranging scenario (eg, perpendicular boreholes), the receiver coils are split along the longitudinal axis of the tool (eg, the z-axis in FIG. 1). However, in a ranging scenario with a parallel or oblique placement, the pick-up coils may be separated in the radial direction (ie, along the periphery around the tool).
В еще одном сценарии используют конфигурацию X-Y для передатчика и приемника и сигналы передаются/принимаются под множеством азимутальных углов. В этой конфигурации передатчик и приемник установлены в конфигурации X-Y (т.е. под перпендикулярными азимутальными углами), как про- 5 040297 иллюстрировано на фиг. 1. Таким образом, во время измерения передатчик и приемник вращаются одновременно. С помощью конфигурации X-Y устраняется прямой сигнал, поступающий от передатчика на приемник, и приемник получает сигнал только от целевой скважины. Эта концепция проиллюстрирована на графиках на фиг. 8.In yet another scenario, an X-Y configuration is used for the transmitter and receiver, and signals are transmitted/received at multiple azimuth angles. In this configuration, the transmitter and receiver are mounted in an X-Y configuration (ie, at perpendicular azimuth angles) as illustrated in FIG. 1. Thus, during the measurement, the transmitter and receiver rotate simultaneously. With the X-Y configuration, the direct signal from the transmitter to the receiver is eliminated and the receiver only receives the signal from the target well. This concept is illustrated in the graphs in Fig. 8.
На фиг. 8 проиллюстрированы графики сигналов, полученных от системы с Тх и Rx в двухкоординатной конфигурации (X-Y) и вращающихся одновременно, в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Графики итогового сигнала, принимаемого приемником, показаны в левом столбце графиков 800, а графики прямого сигнала, принимаемого приемником, показаны в правом столбце графиков 801. Можно увидеть, что прямой сигнал почти полностью заблокирован в приемнике посредством конфигурации X-Y. Еще в одном сценарии используют конфигурацию X-Y для передатчика и приемника в конфигурации приемника градиента. Для вычисления расстояния до целевой скважины могут использовать множество приемных катушек, которые устанавливаются на фиксированном расстоянии друг от друга. В этом сценарии в случае, когда передатчик передает сигналы по оси х, приемники принимают сигналы по оси у. Затем эта конфигурация вращается одновременно.In FIG. 8 illustrates graphs of signals received from a system with Tx and Rx in a two-coordinate (X-Y) configuration and rotating simultaneously, in accordance with aspects of the present invention. Plots of the resulting signal received by the receiver are shown in the left column of plots 800, and plots of the direct signal received by the receiver are shown in the right column of plots 801. It can be seen that the direct signal is almost completely blocked in the receiver by the X-Y configuration. Yet another scenario uses an X-Y configuration for the transmitter and receiver in a gradient receiver configuration. To calculate the distance to the target well, a plurality of receiver coils can be used, which are installed at a fixed distance from each other. In this scenario, when the transmitter transmits signals on the x-axis, the receivers receive signals on the y-axis. This configuration is then rotated simultaneously.
В одном примере этого сценария обе приемные катушки разделены AS = 0,914 м вдоль оси z. Пара приемных катушек измеряет магнитное поле в разных точках вдоль оси z таким образом, что расстояние между набором приемных катушек и целевой скважиной может быть рассчитано с помощью полей градиентов. Этот сценарий проиллюстрирован на графике на фиг. 9.In one example of this scenario, both receiver coils are separated by AS = 0.914 m along the z-axis. The pair of pickup coils measures the magnetic field at different points along the z-axis so that the distance between the set of pickup coils and the target well can be calculated using gradient fields. This scenario is illustrated in the graph in Fig. 9.
На фиг. 9 проиллюстрирован график вычисленных расстояний и действительных расстояний с Tx и Rx в двухкоординатной конфигурации (X-Y) в соответствии с аспектами настоящего изобретения. На этой фигуре показан расчет расстояния между центром пары приемников и целевой скважиной в диапазоне от 1 до 20 м. Пунктирная линия показывает фактическое расстояние, а сплошная линия показывает расстояние, рассчитанное посредством расчета градиентного расстояния.In FIG. 9 is a plot of calculated distances and actual distances with Tx and Rx in a two-coordinate (X-Y) configuration in accordance with aspects of the present invention. This figure shows the calculation of the distance between the center of the pair of receivers and the target well in the range of 1 to 20 m. The dotted line shows the actual distance and the solid line shows the distance calculated by calculating the gradient distance.
В еще одном сценарии приемник или передатчик расположены на буровом долоте и вращаются вместе с буровым долотом. Согласно еще одному сценарию приемник или передатчик располагаются непосредственно рядом с буровым долотом на бурильной колонне. Улучшенные рабочие характеристики и более мощные сигналы могут быть достигнуты тогда, когда один из приемников или передатчика находится либо на буровом долоте, либо очень близко к буровому долоту.In yet another scenario, the receiver or transmitter is located on the drill bit and rotates with the drill bit. In yet another scenario, the receiver or transmitter is located directly next to the drill bit on the drill string. Improved performance and stronger signals can be achieved when one of the receivers or transmitter is either on the drill bit or very close to the drill bit.
Вышеописанные сценарии могут быть реализованы по отдельности или в любой комбинации. Эти сценарии предназначены только для иллюстрации, поскольку возможны другие сценарии и комбинации сценариев.The above scenarios can be implemented individually or in any combination. These scenarios are for illustration purposes only, as other scenarios and combinations of scenarios are possible.
На фиг. 10 проиллюстрирована схема буровой системы в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Эта схема иллюстрирует бурящуюся скважину, из которой измеряют дальность до целевой скважины 1091 с помощью устройства 1000 с вращающейся рамочной антенной в компоновке низа бурильной колонны (КНБК) 1120.In FIG. 10 is a diagram of a drilling system in accordance with aspects of the present invention. This diagram illustrates a well being drilled from which a target well 1091 is being ranged using a rotary loop antenna device 1000 in a bottom hole assembly (BHA) 1120.
Система 1064 содержит буровую установку 1002, расположенную на поверхности 1004 скважины 1006. Буровая установка 1002 может обеспечивать поддержку бурильной колонны 1008. Бурильная колонна 1008 может проходить через роторный стол 1010 для бурения ствола скважины 1012 через подземные пласты 1090. Бурильная колонна 1008 может содержать бурильную трубу 1018 и КНБК 1020 (например, бурильную колонну), расположенную, возможно, в нижней части бурильной трубы 1018.The system 1064 includes a drilling rig 1002 located on the surface 1004 of a well 1006. The drilling rig 1002 may provide support to a drill string 1008. The drill string 1008 may pass through a rotary table 1010 to drill a wellbore 1012 through subterranean formations 1090. The drill string 1008 may include drill pipe 1018 and a BHA 1020 (e.g., a drill string) located possibly at the bottom of the drill pipe 1018.
КНБК 1020 может содержать утяжеленные бурильные трубы 1022, скважинный инструмент 1024, стабилизаторы бурильной колонны, датчики, роторно-управляемую систему (РУС), буровое долото 1026, а также другие возможные компоненты. Буровое долото 1026 может создавать ствол скважины 1012, проникая через поверхность 1004 и подземные пласты 1090. КНБК 1020 может дополнительно содержать примеры устройства 1000 с вращающейся рамочной антенной, как описано ранее. Например, система 1000 с вращающейся рамочной антенной может быть частью бурового долота или частью скважинного инструмента 1024, как показано на фигурах.The BHA 1020 may include drill collars 1022, downhole tools 1024, drill string stabilizers, sensors, a rotary steerable system (RSS), a drill bit 1026, and other optional components. The drill bit 1026 may create the wellbore 1012 by penetrating the surface 1004 and subterranean formations 1090. The BHA 1020 may further comprise examples of a rotating loop antenna apparatus 1000 as described previously. For example, the rotatable loop antenna system 1000 may be part of a drill bit or part of a downhole tool 1024 as shown in the figures.
Во время проводимых в стволе скважины 1012 операций бурения и измерения дальности к целевой скважине 1091 бурильная колонна 1008 (возможно, содержащая бурильную трубу 1018 и КНБК 1020) может вращаться роторным столом 1010. Хотя это и не показано, в качестве дополнения или альтернативы, КНБК 1020 может приводиться во вращение и с помощью двигателя (например, забойного двигателя), который расположен в забое скважины. С целью увеличения веса на буровое долото 1026 могут использоваться утяжеленные бурильные трубы 1022. Утяжеленные бурильные трубы 1022 могут также служить для увеличения жесткости КНБК 1020, благодаря чему с помощью КНБК 1020 переносится дополнительный вес на буровое долото 1026, а также, в свою очередь, облегчается прохождение бурового долота 1026 через поверхностные 1004 и подземные породы 1090.During wellbore 1012 drilling and ranging operations to target wellbore 1091, drill string 1008 (possibly including drill pipe 1018 and BHA 1020) may be rotated by rotary table 1010. Although not shown, as an addition or alternative, BHA 1020 can also be driven by a motor (for example, a downhole motor), which is located at the bottom of the well. Drill collars 1022 may be used to increase the weight on the drill bit 1026. The drill collars 1022 may also serve to increase the rigidity of the BHA 1020, whereby the BHA 1020 transfers additional weight to the drill bit 1026 and, in turn, lightens the passage of the drill bit 1026 through the surface 1004 and underground rocks 1090.
Во время буровых работ буровой насос 1032 может закачивать промывочную жидкость (иногда известную специалисту в данной области техники как буровой раствор) из бака для бурового раствора 1034 через шланг 1036 в бурильную трубу 1018 и вниз к буровому долоту 1026. Промывочная жидкость может вытекать из бурового долота 1026 и возвращаться на поверхность 1004 через кольцевое пространство 1040 между бурильной трубой 1018 и боковыми стенками ствола скважины 1012. Буровой раствор затем может возвращаться в грязевую яму 1034, в которой фильтруется данный раствор. В некоторыхDuring drilling operations, the mud pump 1032 may pump drilling fluid (sometimes known to those skilled in the art as drilling fluid) from the drilling fluid tank 1034 through the hose 1036 into the drill pipe 1018 and down to the drill bit 1026. The drilling fluid may flow out of the drill bit. 1026 and return to the surface 1004 through the annulus 1040 between the drill pipe 1018 and the sidewalls of the wellbore 1012. The drilling fluid may then return to the mud pit 1034 in which the fluid is filtered. In some
- 6 040297 примерах промывочная жидкость может использоваться для охлаждения бурового долота 1026, а также для смазывания бурового долота 1026 во время буровых работ. Кроме того, промывочная жидкость может использоваться для удаления из подземного пласта бурового шлама, создаваемого при работе бурового долота 1026.- 6 040297 examples, the flushing fluid can be used to cool the drill bit 1026, as well as to lubricate the drill bit 1026 during drilling operations. In addition, the drilling fluid may be used to remove cuttings from the subterranean formation that are generated by the operation of the 1026 drill bit.
Рабочая станция 1092, содержащая контроллер 1096, может включать в себя модули, содержащие аппаратные схемы, процессор и/или схемы памяти, которые могут хранить программные модули и объекты и/или аппаратно-программное обеспечение, а также их комбинации, которые выполнены с возможностью реализовать, по меньшей мере, ранее описанные способы. Рабочая станция 1092 может также содержать модуляторы и демодуляторы для модуляции и демодуляции данных, передаваемых в забое скважины через кабель 1030, или телеметрии, принимаемой через кабель 1030 из внутрискважинной среды. Рабочая станция 1092 и контроллер 1096 проиллюстрированы рядом с буровой установкой 1002 только для целей иллюстрации, поскольку эти компоненты могут быть расположены в отдаленных местах. Рабочая станция 1092 может содержать наземную часть системы двойной поляризации.The workstation 1092 containing the controller 1096 may include modules containing hardware circuits, a processor and/or memory circuits that can store software modules and objects and/or firmware, as well as combinations thereof, that are configured to implement at least the previously described methods. Workstation 1092 may also include modulators and demodulators for modulating and demodulating data transmitted downhole via cable 1030 or telemetry received via cable 1030 from the downhole environment. Workstation 1092 and controller 1096 are illustrated adjacent to drilling rig 1002 for purposes of illustration only, as these components may be located in remote locations. Workstation 1092 may include the ground portion of a dual polarization system.
Эти варианты реализации могут включать машиночитаемое запоминающее устройство, содержащее выполняемые компьютером команды, такое как машиночитаемое запоминающее устройство, содержащее выполняемые компьютером команды. Кроме того, машиночитаемое запоминающее устройство может представлять собой физическое устройство, сохраняющее данные, представленные характеристиками физической структуры внутри устройства. Данное физическое устройство является энергонезависимым. Примеры энергонезависимого машиночитаемого запоминающего устройства могут включать, но не ограничиваются этим, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), запоминающее устройство на магнитных дисках, оптическое запоминающее устройство, флэш-память и другие электронные, магнитные и/или оптические запоминающие устройства.These embodiments may include computer-readable storage containing computer-executable instructions, such as computer-readable storage containing computer-executable instructions. In addition, the computer-readable storage device may be a physical device that stores data represented by physical structure characteristics within the device. This physical device is non-volatile. Examples of non-volatile computer-readable storage may include, but are not limited to, read-only memory (ROM), random access memory (RAM), magnetic disk storage, optical storage, flash memory, and other electronic, magnetic, and/or optical storage devices. devices.
На фиг. 11 проиллюстрирована схема каротажной системы в соответствии с аспектами настоящего изобретения. Устройство 1000 с вращающейся рамочной антенной можно использовать в каротажной системе для определения относительного направления и расстояния до скважины 1112, в которой осуществляется бурение, как описано выше. Система 1164 может содержать по меньшей мере один корпус 1120 каротажного инструмента на кабеле как часть операции каротажа на кабеле в стволе скважины 1012, включая устройство 1000 с вращающейся рамочной антенной, описанное ранее. Можно увидеть буровую платформу 1086, оборудованную вышкой 1088 для бурения, которая поддерживает подъемник 1190. Бурение нефтяных и газовых скважин обычно осуществляется с помощью колонны бурильных труб, соединенных между собой, для образования бурильной колонны, которая опускается через роторный стол 1010 в ствол скважины 1012. В этом случае предполагают, что бурильная колонна была временно удалена из скважины 1012, чтобы позволить спуск корпуса 1120 каротажного инструмента на тросе, такого как каротажный прибор или каротажный зонд с устройством 1000 с вращающейся рамочной антенной, посредством каротажного троса или каротажного кабеля 1174 (например, тросового каната) в ствол скважины 1012. Как правило, корпус 1120 каротажного инструмента на тросе опускается в нижнюю часть представляющей интерес области, а затем поднимается вверх по стволу скважины, по существу, с постоянной скоростью. Во время перемещения вверх по стволу скважины на ряд глубин для определения относительного расстояния и/или направления по отношению к буровой скважине могут использовать инструмент с одним устройством 1000 с вращающейся рамочной антенной. Полученные данные могут быть переданы в наземную каротажную установку (например, рабочую станцию 1092) для обработки, анализа и/или хранения. Рабочая станция 1092 может содержать контроллер 1096, который выполнен с возможностью реализовать любые раскрытые в настоящем документе способы.In FIG. 11 illustrates a diagram of a logging system in accordance with aspects of the present invention. The rotatable loop antenna device 1000 may be used in a logging system to determine the relative direction and distance to a well 1112 being drilled, as described above. System 1164 may include at least one wireline logging tool body 1120 as part of a wireline logging operation in wellbore 1012, including the rotating loop antenna apparatus 1000 described previously. The drilling platform 1086 can be seen equipped with a drilling derrick 1088 that supports a hoist 1190. Oil and gas well drilling is typically accomplished with a string of drill pipes interconnected to form a drill string that is lowered through the rotary table 1010 into the wellbore 1012. In this case, it is assumed that the drill string has been temporarily removed from the borehole 1012 to allow the body 1120 of a wireline logging tool, such as a logging tool or a logging tool with a rotating loop antenna device 1000, to be lowered by wireline or wireline 1174 (e.g., wireline) into the wellbore 1012. Typically, the body 1120 of the wireline logging tool is lowered to the bottom of the area of interest and then moved up the wellbore at a substantially constant speed. While moving up the wellbore a series of depths, a tool with a single rotating loop antenna device 1000 may be used to determine relative distance and/or direction with respect to the borehole. The resulting data may be transferred to a surface logging rig (eg, workstation 1092) for processing, analysis, and/or storage. Workstation 1092 may include a controller 1096 that is configured to implement any of the methods disclosed herein.
На фиг. 12 проиллюстрирована структурная схема примерной системы, выполненной с возможностью реализации этапов нескольких способов, в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения. Система 1200 может содержать корпус 1206 инструмента, содержащий установленное в нем устройство 1000 с вращающейся рамочной антенной. Система 1200 может быть реализована так, как проиллюстрировано на фиг. 10 и 11 относительно рабочей станции 1092 и контроллера 1096.In FIG. 12 illustrates a block diagram of an exemplary system capable of implementing the steps of several methods, in accordance with various aspects of the present invention. The system 1200 may include a tool body 1206 containing a rotatable loop antenna device 1000 mounted therein. System 1200 may be implemented as illustrated in FIG. 10 and 11 with respect to workstation 1092 and controller 1096.
Система 1200 может содержать контроллер 1220, память 1230 и блок связи 1235. Структура памяти 1230 может предусматривать базу данных. Контроллер 1220, память 1230 и блок связи 1235 могут быть расположены так, чтобы работать в качестве блока обработки данных для управления работой устройства 1000 с вращающейся рамочной антенной и осуществления любых способов, раскрытых в настоящем документе, для определения состояния труб в стволе скважины. Блок обработки данных может быть расположен в корпусе 1206 инструмента для управления работой устройства 1000 с вращающейся рамочной антенной.System 1200 may include a controller 1220, a memory 1230, and a communications unit 1235. The memory structure 1230 may include a database. Controller 1220, memory 1230, and communication unit 1235 may be arranged to operate as a data processing unit to control the operation of the rotating loop antenna apparatus 1000 and implement any of the methods disclosed herein to determine the condition of pipes in a wellbore. A data processing unit may be located in the instrument housing 1206 to control the operation of the rotating loop antenna apparatus 1000.
Блок связи 1235 может включать функциональные возможности связи для передачи данных из забоя скважины на поверхность или с поверхности в забой скважины. Такие функциональные возможности связи могут включать в себя телеметрическую систему, такую как телеметрия по гидроимпульсному каналу связи. В другом примере в блоке связи 1235 могут использоваться комбинации технологий проводной связи и беспроводных технологий. Система 1200 также может содержать шину 1237, которая обеспечивает электропроводность между компонентами системы 1200. Шина 1237 может включать адресную шину, шину данных и шину управления, причем конфигурация каждой из них выполняется независимоThe communication block 1235 may include communication functionality for transmitting data from the bottomhole to the surface or from the surface to the bottomhole. Such communication functionality may include a telemetry system, such as mud pulse telemetry. In another example, communication unit 1235 may use combinations of wired and wireless technologies. System 1200 may also include a bus 1237 that provides electrical conduction between components of system 1200. Bus 1237 may include an address bus, a data bus, and a control bus, each configured independently.
- 7 040297 или в интегрированном виде. Шина 1237 может быть реализована с использованием множества различных средств связи, что позволяет распределять компоненты системы 1200. Шина 1237 может включать в себя сеть. Использование шины 1237 может регулироваться контроллером 1220.- 7 040297 or integrated. Bus 1237 may be implemented using a variety of different communication media to allow the components of system 1200 to be distributed. Bus 1237 may include a network. The use of the bus 1237 may be controlled by the controller 1220.
Система 1200 может содержать устройство (устройства) отображения 1260 в качестве распределенного компонента на поверхности ствола скважины, которое может использоваться совместно с командами, хранящимися в памяти 1230, для реализации пользовательского интерфейса для контроля за работой инструмента 1206 или компонентов, распределенных внутри системы 1200. Пользовательский интерфейс может использоваться для ввода значений параметров для пороговых значений таким образом, чтобы система 1200 могла работать автономно, по существу, без вмешательства пользователя в функции различных прикладных программ. Пользовательский интерфейс может также обеспечивать пользователю ручное переопределение и изменение управления системой 1200. Такой пользовательский интерфейс может функционировать совместно с блоком связи 1235 и шиной 1237.System 1200 may include display device(s) 1260 as a distributed component on the surface of the wellbore that may be used in conjunction with instructions stored in memory 1230 to implement a user interface to control the operation of tool 1206 or components distributed within system 1200. User the interface can be used to enter parameter values for the thresholds so that the system 1200 can operate autonomously, essentially without user intervention in the functions of the various application programs. The user interface may also allow the user to manually override and change control of system 1200. Such a user interface may operate in conjunction with communication unit 1235 and bus 1237.
Эти варианты реализации могут включать машиночитаемое запоминающее устройство, содержащее выполняемые компьютером команды, такое как машиночитаемое запоминающее устройство, содержащее выполняемые компьютером команды. Кроме того, машиночитаемое запоминающее устройство может представлять собой физическое устройство, сохраняющее данные, представленные характеристиками физической структуры внутри устройства. Данное физическое устройство является энергонезависимым. Примеры машиночитаемых запоминающих устройств могут включать, но не ограничиваются этим, постоянное запоминающее устройство ( ПЗУ), оперативное запоминающее устройство ( ОЗУ), запоминающее устройство на магнитных дисках, оптическое запоминающее устройство, флэш-память и другие электронные, магнитные и/или оптические устройства памяти.These embodiments may include computer-readable storage containing computer-executable instructions, such as computer-readable storage containing computer-executable instructions. In addition, the computer-readable storage device may be a physical device that stores data represented by physical structure characteristics within the device. This physical device is non-volatile. Examples of computer-readable storage devices may include, but are not limited to, Read Only Memory (ROM), Random Access Memory (RAM), magnetic disk storage, optical storage, flash memory, and other electronic, magnetic, and/or optical storage devices. .
В некоторых примерах могут использовать активную дальномерную систему на тросе для определения относительного расстояния и относительного направления от первой скважины (например, опорной скважины) до второй скважины (например, целевой скважины) до тех пор, пока опорная скважина не достигнет требуемого расстояния. После этого ЭМ-инструмент каротажа во время бурения (КВБ) с вращающейся рамочной антенной, описанный ранее, могут использовать для поддержки или регулирования (например, увеличения и уменьшения) требуемого расстояния во время бурения. Требуемое расстояние может быть определено как расстояние, на котором ЭМ-инструмент с вращающейся рамочной антенной может точно отслеживать целевую скважину. Это расстояние может варьироваться в зависимости от частоты, используемой каротажным инструментом, а также от требуемой точности. Во время операции, осуществляемой при помощи инструмента, спускаемого на тросе, могут использовать ЭМ-инструмент с вращающейся рамочной антенной для определения дальности до целевой скважины, а во время операции бурения могут использовать дальномерный инструмент при бурении опорной скважины. Дальномерную систему на тросе могут сначала использовать для обеспечения дальности и направления по отношению ко второй скважине (целевой скважине), поскольку она может обеспечить более высокую точность при определении дальности и больший диапазон определения дальности на основании измерений инверсии или градиента с очень низкой рабочей частотой. Однако поскольку при использовании системы на тросе осуществляют бурильные операции с многократным спуском и подъемом для выполнения необходимых требований к дальнометрии, может быть введена ЭМ-система с вращающейся рамочной антенной для направления каротажного инструмента в правильном направлении относительно целевой скважины или для поддержания требуемого направления относительно целевой скважины. На такие измерения могут оказывать воздействие пласты вокруг инструмента, а также проводящая обсадная труба в целевой скважине. Могут быть осуществлены многие варианты реализации изобретения. Теперь будет описано несколько примеров.In some examples, a wireline active ranging system may be used to determine the relative distance and relative direction from a first well (eg, reference well) to a second well (eg, target well) until the reference well reaches a desired distance. Thereafter, the rotating loop antenna logging-while-drilling (LWD) EM tool described previously can be used to maintain or adjust (eg, increase and decrease) the required distance while drilling. The required distance can be defined as the distance at which the rotating loop antenna EM tool can accurately track the target well. This distance may vary depending on the frequency used by the logging tool as well as the required accuracy. During a wireline tool operation, an EM tool with a rotating loop antenna may be used to determine the range to the target well, and during a drilling operation, a ranging tool may be used while drilling the reference hole. A wireline ranging system may first be used to provide range and direction with respect to a second well (target well) as it can provide better ranging accuracy and greater ranging range based on very low operating frequency inversion or gradient measurements. However, since the wireline system performs drilling operations with repeated tripping and pulling to meet the required ranging requirements, an EM system with a rotating loop antenna can be introduced to guide the logging tool in the correct direction relative to the target hole or to maintain the desired direction relative to the target hole. . Such measurements may be affected by formations around the tool as well as conductive casing in the target well. Many embodiments of the invention may be practiced. Several examples will now be described.
Пример 1 представляет собой способ, включающий передачу первого электромагнитного сигнала от передающей катушки в приборе; прием второго электромагнитного сигнала при использовании приемной катушки в приборе, причем по меньшей мере одно из следующего: передающая катушка или приемная катушка вращается; и определение относительного расстояния и/или направления к скважине на основании второго электромагнитного сигнала, причем приемную катушку блокируют от приема первого электромагнитного сигнала.Example 1 is a method including transmitting a first electromagnetic signal from a transmitter coil in an instrument; receiving a second electromagnetic signal when using a receiving coil in the device, wherein at least one of the following: the transmitting coil or the receiving coil rotates; and determining a relative distance and/or direction to the well based on the second electromagnetic signal, wherein the pick-up coil is blocked from receiving the first electromagnetic signal.
В примере 2 объект изобретения из примера 1 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что определение относительного расстояния и/или направления включает решение системы уравнений, в которой каждое уравнение связано с другим азимутальным углом.In Example 2, the subject matter of Example 1 may further include the difference that determining the relative distance and/or direction involves solving a set of equations in which each equation is associated with a different azimuth angle.
В примере 3 объект изобретения из примеров 1-2 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что решение системы уравнений включает использование преобразования Фурье уравнений, а расстояние и/или направление определяют из преобразования Фурье.In Example 3, the subject matter of Examples 1-2 may further include the difference that solving the system of equations involves using the Fourier transform of the equations, and the distance and/or direction is determined from the Fourier transform.
В примере 4 объект изобретения из примеров 1-3 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что блокирование приемной катушки от приема первого электромагнитного сигнала осуществляют посредством второй приемной катушки, выполняющей функцию компенсационной катушки для приема первого электромагнитного сигнала.In Example 4, the subject matter of Examples 1-3 may further include the difference that the blocking of the receive coil from receiving the first electromagnetic signal is performed by a second receive coil acting as a compensation coil for receiving the first electromagnetic signal.
В примере 5 объект изобретения из примеров 1-4 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что передача первого электромагнитного сигнала включает передачу первого электро- 8 040297 магнитного сигнала под множеством азимутальных углов, а прием второго электромагнитного сигнала включает прием второго электромагнитного сигнала под одним азимутальным углом.In Example 5, the subject matter of Examples 1-4 may further include the difference that transmitting the first electromagnetic signal includes transmitting the first electromagnetic signal at multiple azimuthal angles, and receiving the second electromagnetic signal includes receiving the second electromagnetic signal at one azimuth angle.
В примере 6 объект изобретения из примеров 1-5 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что передача первого электромагнитного сигнала включает передачу первого электромагнитного сигнала под одним углом, а прием второго электромагнитного сигнала включает прием второго электромагнитного сигнала под множеством углов.In Example 6, the subject matter of Examples 1-5 may further include the difference that transmitting the first electromagnetic signal includes transmitting the first electromagnetic signal at one angle, and receiving the second electromagnetic signal includes receiving the second electromagnetic signal at multiple angles.
В примере 7 объект изобретения из примеров 1-6 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что передача первого электромагнитного сигнала включает передачу первого электромагнитного сигнала под множеством углов, а прием второго электромагнитного сигнала включает прием второго электромагнитного сигнала под указанным множеством углов.In Example 7, the subject matter of Examples 1-6 may further include the difference that transmitting the first electromagnetic signal includes transmitting the first electromagnetic signal at a plurality of angles, and receiving the second electromagnetic signal includes receiving the second electromagnetic signal at said plurality of angles.
В примере 8 объект изобретения из примеров 1-7 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что передача первого электромагнитного сигнала включает передачу первого электромагнитного сигнала под первым множеством углов, а прием второго электромагнитного сигнала включает прием второго электромагнитного сигнала под вторым множеством углов.In Example 8, the subject matter of Examples 1-7 may further include the difference that transmitting a first electromagnetic signal includes transmitting a first electromagnetic signal at a first plurality of angles, and receiving a second electromagnetic signal includes receiving a second electromagnetic signal at a second plurality of angles.
В примере 9 объект изобретения из примеров 1-8 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что вторая приемная катушка расположена в приборе на заданном расстоянии от приемной катушки, причем способ дополнительно включает определение относительного расстояния и/или направления к скважине в соответствии с градиентом электромагнитного поля.In example 9, the subject matter of examples 1-8 may further include the difference that the second pickup coil is located in the tool at a predetermined distance from the pickup coil, and the method further includes determining the relative distance and/or direction to the well in accordance with the gradient electromagnetic field.
В примере 10 объект изобретения из примеров 1-9 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что блокирование приемной катушки от приема первого электромагнитного сигнала осуществляют посредством регулирования взаимной ориентации передающей катушки относительно приемной катушки.In Example 10, the subject matter of Examples 1-9 may further include the difference that blocking the receive coil from receiving the first electromagnetic signal is accomplished by adjusting the relative orientation of the transmit coil relative to the receive coil.
В примере 11 объект изобретения из примеров 1-10 может необязательно включать одновременное вращение передающей катушки и приемной катушки.In Example 11, the subject matter of Examples 1-10 may optionally include simultaneous rotation of the transmitter coil and the receiver coil.
В примере 12 объект изобретения из примеров 1-11 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что скважина является, по существу, перпендикулярной к бурящейся скважине, причем способ дополнительно включает регулирование направления бурящейся скважины в соответствии со вторым электромагнитным сигналом так, чтобы бурящаяся скважина или пересекала скважину, или обходила скважину.In Example 12, the subject matter of Examples 1-11 may further include the difference that the well is substantially perpendicular to the well being drilled, the method further comprising adjusting the direction of the well being drilled in accordance with the second electromagnetic signal such that the well being drilled either crossed the well, or bypassed the well.
Пример 13 представляет собой устройство, содержащее передающую катушку, имеющую магнитный момент, ориентированный в радиальном направлении под первым азимутальным углом, и выполненную с возможностью передачи первого электромагнитного сигнала под первым азимутальным углом; приемную катушку, имеющую магнитный момент, ориентированный в радиальном направлении под вторым азимутальным углом, и выполненную с возможностью приема второго электромагнитного сигнала под вторым азимутальным углом, причем по меньшей мере одно из следующего: передающая катушка или приемная катушка выполнена с возможностью вращения во время передачи или приема; и контроллер, соединенный с передающей катушкой и приемной катушкой, причем контроллер выполнен с возможностью определения относительного расстояния и/или направления к скважине на основании второго электромагнитного сигнала.Example 13 is an apparatus comprising a transmission coil having a magnetic moment oriented radially at a first azimuth angle and configured to transmit a first electromagnetic signal at a first azimuth angle; a receiving coil having a magnetic moment oriented in the radial direction at a second azimuth angle and configured to receive a second electromagnetic signal at a second azimuth angle, wherein at least one of the following: the transmitting coil or the receiving coil is rotatable during transmission, or reception; and a controller coupled to the transmitter coil and the receiver coil, the controller being configured to determine a relative distance and/or direction to the well based on the second electromagnetic signal.
В примере 14 объект изобретения из примера 13 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что передающая катушка дополнительно выполнена с возможностью вращения вокруг оси и передачи первого электромагнитного сигнала под множеством азимутальных углов.In Example 14, the subject matter of Example 13 may further include the difference that the transmitting coil is further rotatable about an axis and transmitting the first electromagnetic signal at a plurality of azimuth angles.
В примере 15 объект изобретения из примеров 13-14 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что приемная катушка дополнительно выполнена с возможностью вращения вокруг оси и приема второго электромагнитного сигнала под множеством указанных азимутальных углов.In Example 15, the subject matter of Examples 13-14 may further include the difference that the pickup coil is further rotatable around an axis and receive the second electromagnetic signal at a plurality of specified azimuth angles.
В примере 16 объект изобретения из примеров 13-15 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что приемная катушка дополнительно выполнена с возможностью вращения вокруг указанной оси и приема второго электромагнитного сигнала под вторым множеством азимутальных углов, отличных от указанного множества азимутальных углов.In Example 16, the subject matter of Examples 13-15 may further include the difference that the pick-up coil is further configured to rotate about said axis and receive the second electromagnetic signal at a second plurality of azimuth angles different from said plurality of azimuth angles.
В примере 17 объект изобретения из примеров 13-16 может дополнительно включать вторую приемную катушку, расположенную в инструменте на заданном расстоянии от указанной приемной катушки.In Example 17, the subject matter of Examples 13-16 may further include a second pickup spool located in the tool at a predetermined distance from said pickup spool.
В примере 18 объект изобретения из примеров 13-17 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что вторая приемная катушка содержит компенсирующую конфигурацию относительно приемной катушки.In Example 18, the subject matter of Examples 13-17 may further include the difference that the second pickup coil has a compensating configuration with respect to the pickup coil.
В примере 19 объект изобретения из примеров 13-18 может дополнительно включать отличие, заключающееся в том, что первый азимутальный угол является перпендикулярным второму азимутальному углу.In Example 19, the subject matter of Examples 13-18 may further include the difference that the first azimuth angle is perpendicular to the second azimuth angle.
Пример 20 представляет собой систему, содержащую корпус прибора; передатчик, расположенный в корпусе прибора и имеющий магнитный момент, ориентированный в радиальном направлении под первым азимутальным углом, причем указанный передатчик выполнен с возможностью передачи первого электромагнитного сигнала под первым азимутальным углом; приемник, расположенный в корпусеExample 20 is a system containing an instrument housing; a transmitter located in the body of the tool and having a magnetic moment oriented in the radial direction at the first azimuth angle, and the specified transmitter is configured to transmit the first electromagnetic signal at the first azimuth angle; receiver located in the body
- 9 040297 прибора и имеющий магнитный момент, ориентированный в радиальном направлении под вторым азимутальным углом, причем приемник выполнен с возможностью приема второго электромагнитного сигнала под вторым азимутальным углом; и контроллер, соединенный с передатчиком и приемником и выполненный с возможностью определения относительного расстояния и/или направления к целевой скважине, при вращении по меньшей мере одного из магнитных моментов: передатчика или приемника.- 9 040297 device and having a magnetic moment oriented in the radial direction at a second azimuth angle, and the receiver is configured to receive a second electromagnetic signal at a second azimuth angle; and a controller connected to the transmitter and receiver and configured to determine the relative distance and/or direction to the target well while rotating at least one of the transmitter or receiver magnetic moments.
В примере 21 объект изобретения из примера 20 может дополнительно содержать отличие, заключающееся в том, что корпус прибора расположен в инструменте, спускаемом в скважину на тросе, или в бурильной колонне.In example 21, the subject matter of example 20 may further comprise the difference that the body of the tool is located in a wireline tool or drill string.
В примере 22 объект изобретения из примера 20-21 может дополнительно содержать отличие, заключающееся в том, что корпус прибора соединен с буровым долотом бурильной колонны. Сопроводительные чертежи являются частью данной заявки и поясняют на примере иллюстраций, но без ввода ограничений, конкретные варианты реализации изобретения, посредством которых может быть осуществлен на практике объект изобретения. Проиллюстрированные варианты реализации изобретения описаны с детализацией, достаточной для предоставления специалистам в данной области техники возможности практического осуществления изложенных в настоящей заявке идей. Возможно использование других вариантов реализации изобретения и производных от них, таких, что возможны структурные и логические подстановки и изменения без отступления от объема настоящего изобретения. Поэтому данному подробному описанию не следует придавать ограничительный смысл, при этом объем различных вариантов реализации определяется исключительно прилагаемой формулой изобретения, а также полным диапазоном действия эквивалентов, которые законно приданы данной формуле.In Example 22, the subject matter of Example 20-21 may further comprise the difference that the tool body is connected to the drill bit of the drill string. The accompanying drawings form part of this application and explain, by way of illustration but without limitation, specific embodiments of the invention by which the subject matter of the invention may be practiced. The illustrated embodiments of the invention are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the ideas set forth in this application. It is possible to use other embodiments of the invention and derivatives thereof, such that structural and logical substitutions and changes are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, this detailed description should not be given a limiting meaning, with the scope of the various embodiments being determined solely by the appended claims, as well as the full range of equivalents that are legitimately given to these claims.
Claims (15)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA040297B1 true EA040297B1 (en) | 2022-05-18 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2954674C (en) | Well ranging apparatus, systems, and methods | |
| US9562987B2 (en) | Multicomponent borehole radar systems and methods | |
| US8749243B2 (en) | Real time determination of casing location and distance with tilted antenna measurement | |
| US9115569B2 (en) | Real-time casing detection using tilted and crossed antenna measurement | |
| US9714563B2 (en) | Downhole triaxial electromagnetic ranging | |
| CA2856045C (en) | Methods and systems for analyzing formation properties when performing subterranean operations | |
| EP2616638A2 (en) | Apparatus and methods for drilling wellbores by ranging existing boreholes using induction devices | |
| NO20160745A1 (en) | Method and System For Magnetic Ranging and Geosteering | |
| NO20191447A1 (en) | Dipole Modeling for Electric and/or Magnetic Fields | |
| US10851642B2 (en) | Electromagnetic ranging with rotating coil antenna tool | |
| CA2927837C (en) | Magnetic monopole ranging system and methodology | |
| WO2016100672A1 (en) | Methods and systems to boost surface detected electromagnetic telemetry signal strength | |
| US10962676B2 (en) | Signal processing of a multi-sub rotational resistivity logging tool | |
| EA040297B1 (en) | METHOD FOR ELECTROMAGNETIC RANGING USING A DEVICE WITH A ROTATING LOOP ANTENNA | |
| NO20170571A1 (en) | Resistivity logging tools with tilted ferrite elements for azimuthal sensitivity | |
| US9575202B2 (en) | Methods and devices for extra-deep azimuthal resistivity measurements | |
| US11953639B2 (en) | Cross-component response interpolation for coaxially oriented antennas in an electromagnetic tool |