JPH0715235B2 - 隣接する井戸間の距離を決定する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は隣接する井戸間の距離を決定するための方法に
係わる。さらに特定的には、ケーシングとドリルストリ
ングとあるいは他の強磁性部品が内蔵されている第１井
戸と前記第１井戸に隣接する地下土壌層に掘削進行中の
第２井戸との間の距離を決定するための方法に係わる。

掘削作業においては、掘削進行中の井戸と以前に掘削し
た井戸との間の距離を時々知る必要がある。例えば暴発
的噴出の起こつた場合、以前掘つておいて井戸と交差す
る方向性のリリーフウエル（救済用井戸）を掘削するこ
とが望まれる場合もあり得る。他方では掘削中の井戸が
以前に掘つてある井戸と衝突するのを防がなければなら
ない場合もあり得る。

以上の目的のため、隣接井戸間の距離を決定する多数の
方法が開発された。

米国特許第3,745,446号は、ケーシングを付けた井戸と
第２井戸との間の距離が前記第２井戸内で記録した磁気
検層に基づいて決定されるという検層法を開示してい
る。検層記録はケーシング井戸内のケーシング端の磁極
をとり囲む磁界によつて引き起こされる地磁界の妨害を
検出することができる磁力計装置によつて実施される。

もう１つの方法は米国特許第3,725,777号に開示されて
いる。この特許に記載されている技術では、ケーシング
を付けた井戸と第２井戸の間の距離は、第２井戸の磁界
強度と方向の第１測定によつて及び前記測定値並びに地
磁界の推定値を用いたコンピユータ計算と、第２井戸に
関するケーシング付き井戸の位置選定とをその後に実施
することによつて決定される。

これらの公知方法は概して隣接井戸間の距離について有
用な情報を提供してくれるけれども、求めるデータを得
るために複雑な計算が必要であり、さらに時として結果
が不正確であるという本来的な欠点をもつている。共通
する問題は、それぞれが別々の磁極をもち得る様々な強
磁性部品を井戸が含み得ることにある。前記磁極の磁界
は、測定が第２井戸内で行なわれる場所で干渉するかも
しれない。この状態では公知技術を用いてリリーフウエ
ル内で記録した磁気検層から井戸間の距離を正確に引き
出すことはしばしば不可能である。

本発明の目的は、強磁性部品の内蔵される第１井戸と第
２井戸との間の距離を決定するための信頼性のある方法
を提供することであつて、第２井戸内部で記録される磁
気検層に基づく。前記方法は前記強磁性部品が複雑なパ
ターンの磁極を形成するにもかかわらず、前記井戸間の
距離を正確に指示する。

従つて本発明は、強磁性部品を含む。第１井戸と中心軸
をもつ第２井戸との間の距離を決定するための方法を提
供する。本発明方法は以下を含む。

−前記第２井戸内の幾つかの深さにおいて、前記強磁性
部品を取り巻く磁界の特性を測定する。

−測定値を信号に変換し、第１線図内で対波数信号の成
分波数の振幅をプロツトする。前記波数は対数目盛で示
される。

−前記第２井戸の中心軸から一定の距離d_oにある１個の
単極または双極の周囲の理論上の磁界の、前記測定値に
対する特性を計算する。

−第２線図内で対波数前記計算値の成分波数の振幅をプ
ロツトする。前記波数は対数目盛で示される。さらに前
記第２線図内では振幅波数計算スペクトル内のピーク波
数k_oを決定する。

−前記第１及び第２線図を重ね合わせ、前記第１線図内
でピーク波数k_mを決定する整合を見い出す。そして 次の式から井戸間の距離d_mを決定する 次に本発明を例として添付図面を参照してさらに詳しく
説明する。

具体例 本発明方法は、リリーフウエル中に配置された磁力計を
用いて観測した特徴をもつ波数スペクトルの理想化され
た単極ないし双極の理論的磁界の波数スペクトルの整合
から成る。

第１リリーフウエルから第２ターゲツトウエルまでの距
離を計算するため、単極及び双極の磁界Ｂを表わす式が
引き出されなければならない。

第１図を参照すれば、極強度Ｐのターゲツトウエル２内
の点Ｘにある単極についてのものであつて、リリーフウ
エル１の最短接近点ｚ＝０に関する深さｚの点における
軸磁界成分B_zは次のように決定される。

cosΘを幾何学的項で表わせば、式（１）は次のように
なる。

軸方向成分B_zについてのこの関数は、径方向成分B_xyに
ついての対応関数と全磁界 と共に第２図に示されている。軸方向成分B_zについての
カーブはｚ＝＋／−の0.707dにおいてピーク値をもつ。
従つて次の式を介してターゲツト並びにリリーフウエル
間距離ｄにこのカーブの極値を関係づけることができ
る。

但し第２図で規定される通りΔ_ｚはリリーフウエル中で
測定されたＢの最小及び最大値間の深度間隔である。

第１図を参照すると、磁気モーメントK.1の双極を考察
することができる。但し１は極間隔でターゲツトウエル
中の点Ｘに中心決めされている。ｄ≫１と仮定すれば、
双極についてこの軸磁界の遠磁界近似は次のように表わ
すことができる。

この関数は径方向成分B_xy(z)についての対応関数と共に
第３図に図解されている。軸磁界成分はｚ＝＋／−の0.
707dにおいてゼロである。従つてターゲツトまでの距離
ｄは次のように表わすことができる。

ｄ＝Δ_ｚ/1.414 （５） 但しΔ_ｚは第３図で決定した通りB_zのゼロ点間の深夜間
隔である。

例えば径方向磁界成分B_xyからのターゲツト距離を計算
するため等価規則が引き出されることができる。

以上のような考察は極間に何ら妨害がないかぎり確実で
ある。もし例えば第４図の測定の場合のように妨害が生
じれば、この計算は不正確となる。

以下に述べる距離決定のための本発明方法（「重複
法」）は妨害に対してより感じにくく、より正確な見積
りを与えることができる。妨害が最小であれば、この方
法は上記方法の代替法となることができる。

重複法を利用するためには、例えば軸磁界成分B_z(z)を
その優勢周波数又は波数の項に解析しなければならな
い。これを実行するには、この関数のフーリエ変換が計
算されなければならない。これを実行する前に、単極に
ついての式（２）を次のように書き直しておく。

この式はこんどは次のように一般化することができる。

但しｇはz/dの関数である。

双極についての対応関数は次のように書くことができ
る。

但しｊもz/dの関数である。

もし例えばドリルストリングのようにターゲツト上に２
個以上の極がある場合は、そしてすべてがリリーフウエ
ルから等距離ｄの近傍にあるならば、その結果生じる磁
界成分B_zは１個の単極ないし双極の式と、ドリルストリ
ングの幾何学形即ち工具ジヨイントの位置に関する計数
Ｈ（ｚ）との畳込みとに表わすことができる。この関数
は次のように表わすことができる。

但しz_iはリリーフウエル軌道上のｉ番目の極の投影であ
り、K_iはｉ番目の極の強度である。

従つて単極についての軸磁界成分は次のように表わすこ
とができる。

但し＊はたたみこみを表わす。双極についての式（８）
は 単極ないし双極磁界の軸磁界成分は次の形のフーリエ級
数として表わすことができる。

但し「ｎ」は調和数と呼ばれ、「Ｋ」は波数即ち波長の
逆数である。

Ｆ｛ｇ（ｚ）｝＝Ｇ（ｋ）を関数ｇ（ｚ）のフーリエ変
換としよう。フーリエ変換の重要な特性は次の通りであ
る。

Ｆ｛ｇ（z/d）｝＝Ｇ（kd） （13） この式は波数領域では、ｄの増加は波数軸の「圧縮」に
なることを意味している。

フーリエ変換のもう一つの特性は、 Ｆ｛f^*g｝＝Ｆ（ｆ）.F（ｇ） （14） であるか、あるいは空間領域内の関数の畳込みはフーリ
エ領域内の単純な乗法に等しい。従つて式（10）及び
（11）は次のように表わすことができる。

および この結果は、ターゲツトウエル内のドリルストリング上
の一連の極から発する磁界のフーリエ変換は２つの部分
から成ることを意味するから、特に重要である。第１の
部分は１個の単極または双極の信号を含む。この第１の
部分に、ドリルストリング上の極の間隔によつて決定さ
れる幾何関数からのデータが重なる。これは対応する波
数に対して信号の成分波数の振幅をプロツトすることに
よつて説明することができる。１例を第５図に示す。

次の段階では、ターゲツトまでの距離を求める。これは
重複法を用いて実施される。この方法は、磁界成分B_zの
振幅／波数スペクトルにおいて、単１個の単極ないし双
極の下に重なる振幅／波数スペクトルを見い出そうと試
みることである。リリーフウエル内の１点から距離d_oに
ある単１個の単極ないし双極の軸磁界成分の振幅／波数
スペクトルをプロツトすることは、第6A図と第6B図でそ
れぞれ見る通りである。波数軸は、例えば双極について
次のように書くことができるから、対数目盛上に表わさ
れる。

Ｊ（logkd）＝Ｊ（logk＋logd） （17） これは距離ｄの変化が対数波数領域内のＪの単純移動に
終わることを意味する。

それぞれの場合において、ピーク波数k_oを決定すること
ができる。実際の信号の振幅／波数スペクトルをプロツ
トし、そして単一個の単極または双極に関するスペクト
ルのプロツトを上に重ねることによつて、最終的に単極
スペクトルと、第５図のダツシユ線で示すような実際信
号のピーク波数k_mを決定する信号スペクトルの包絡線と
の間に整合を見い出すことができる。リリーフウエルか
らターゲツトウエルまでの距離は次の式から見い出すこ
とができる。

もし２個の井戸が相互に平行であれば、式（18）から得
られる距離は一定である。しかしながら井戸が収束的で
あれば、計算された距離は磁極妨害が生じている間隔の
平均距離を表わす。

等価の方法を、径方向成分B_xyについて、全磁界 について、及び前記成分B_xy，B_zの１つ又は全磁界Ｂの
軸方向勾配について得ることができることは明白であ
る。

さらにリリーフウエル内で磁力計を用いる測定から得ら
れたデータに地磁界が介入することを幾つかの方法で防
ぐことができることも理解されよう。この介入があまり
重要ではなく、無視し得る場合もしばしばある。望むな
らば、測定データへの地磁界の介入は波数領域で公知の
フイルタ技術によつて、あるいは先に説明したフーリエ
変換を実施する前に前記磁力計測定によつて得られたデ
ータから前記介入を差引くことによつて排除することが
できる。これらの技術的修正法は当業者には明白である
ので、詳しい説明は不必要である。

本発明の様々な修正が先の説明と添付の図面から当業者
には明瞭になるであろう。

これらの修正は本発明の請求範囲に含まれるものとす
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はターゲツト井戸内のケーシングシユーを通過す
るリリーフ井戸の見取図、第２図は計算された軸方向及
び径方向磁界成分B_z及びB_xy及び最短距離ｄで磁性単極
を通過する全磁界Ｂの説明図、第３図は計算された軸方
向及び径方向磁界成分B_z及びB_xyを最短距離ｄで磁性双
極を通過する場合を示す説明図、第４図はターゲツト井
戸内のケーシングストリングに接近するとき、リリーフ
井戸内で測定した磁気妨害B_zを示す説明図、第５図は第
４図からの信号の波数スペクトル、並びに単極のための
計算された波数スペクトルを重複して示した説明図、第
6A図はリリーフ井戸から3mの最短距離にある単極のため
のB_z(z)の理論的波数スペクトルを示す説明図、及び第6
B図はリリーフウエルから3mの最短距離にある双極のた
めのB_z(z)の理論的波数スペクトルを示す説明図であ
る。 １…リリーフウエル、２…ターゲツトウエル、B_z…軸方
向磁界成分、B_xy…径方向磁界成分。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルント・クリステイアーン・レール オランダ国、2288・ヘー・デー・レイスウ エイク、フオルメルラーン・６ (56)参考文献 米国特許3725777（ＵＳ，Ａ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】強磁性部品を含む第１井戸と中心軸をもつ
   第２井戸との間の距離を決定するための方法であって、
   以下の手順、即ち −前記第２井戸内の幾つかの深さにおいて前記強磁性部
   品の周囲における磁界の特性を測定する。 −測定値を信号に変換し、その信号の成分波数の振幅を
   第１図形内でその波数に対してプロットする。前記波数
   は対数目盛で示される。 −前記第２井戸の中心軸から一定の距離d_oにある１個の
   単極または双極の周囲の理論上の磁界の、前記測定特性
   に対応する特性を計算する。 −前記計算特性の成分波数の振幅を第２図形内でその波
   数に対してプロットする。前記波数は対数目盛で示さ
   れ、さらに前記第２図形内では計算された振幅波数スペ
   クトル内のピーク波数k_oを決定する。 −前記第１及び第２図形を重ね合わせ、前記第１図形内
   のピーク波数k_mを決定する整合を見出す。そして −次の式から井戸間の距離d_mを決定する手順 から成る方法。
2. 【請求項２】前記の計算された及び測定された特性が、
   それぞれ前記理論的及び測定された磁界の前記中心軸に
   平行な成分である、特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。
3. 【請求項３】前記計算された及び測定された特性が、そ
   れぞれ前記理論的及び測定された磁界の前記中心軸に対
   して垂直な成分である、特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。
4. 【請求項４】前記磁界の軸方向及び相互に垂直な径方向
   の２つの成分が計算されそして測定され、さらに前記計
   算された及び測定された特性はそれぞれ全体的な理論的
   及び測定された磁界の大きさである、特許請求の範囲第
   １項に記載の方法。
5. 【請求項５】前記計算された及び測定された特性がそれ
   ぞれ理論的及び測定された磁界の、あるいはその成分の
   １つの軸方向勾配である、特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。