RU1774157C - Способ определени рассто ни между выработкой и скважиной - Google Patents

Abstract

Использование: дл  точного определени  рассто ни  между необсаженными част ми ствола скважины и заданной точкой горной выработки. Сущность изобретени : один из магнитных диполей помещают в точку горной выработки, а другой перемещают вдоль скважины, определ ют рассто ние A .L между точками смены знака активной части осевой компоненты вектора магнитной индукции, а искомое рассто ние г рассчитывают, исход  из соотношени  r AL/ .

Description

Изобретение относитс  к измерени м, характеризующимс  использованием электрических или магнитных средств и предназначено дл  точного определени  рассто ни  между необсаженными част ми ствола скважины и точкой горной выработки (может быть тоже скважины), преимущественно при бурении двух параллельных скважин с целью контрол  мощности подземного взрыва при испытании взрывных устройств.

Рассто ние между стволами скважин на глубине обычно определ етс  с помощью известного способа скважинной инклино- метрии. Он заключаетс  в измерении пространственной ориентировки сравнительно коротких отрезков стволов скважин с последующим вычислением пространственных координат точек стволов скважин путем интегрировани  отрезков. Рассто ние между стволами скважин на заданной глубине вычисл ют по разности координат точек стволов скважин.

Недостатком этого способа  вл етс  больша  величина погрешности определени  рассто ни . Основным источником погрешности  вл етс  неизбежна  систематическа  погрешность измерени  ориентировки отрезков стволов скважин. При интегрировании эта погрешность накапливаетс  и приводит к погрешности определени  рассто ни  между скважинами, делающей инклинометрию неприемлемой дл  решени  поставленной технической задачи . С помощью инклинометрии можно лишь предварительно оценить рассто ние между скважинами, в частности, оценить максимальное рассто ние между точками стволов скважин на задаваемых глубинах.

Наиболее близким техническим реше- нием  вл етс  способ и устройство дл  определени  направлени  и рассто ни  до обсаженной скважины-мишени (2). Способ

ч VJ Ј

СП

VI

основан нь излучении аномального магнитного пол , возникающего в стальных трубах скважины-мишени (объекте с повышенной магнитной проницаемостью) в присутствии источника переменного магнитного пол . Источником пол  служит соленоид, намотанный на ферромагнитный сердечник, ориентированный вдоль оси скважины. Через соленоид пропускаетс  переменный электрический ток. Ниже соленоида в той же скважине располагаетс  трехкомпонент- ный датчик магнитного пол . Дл  измерений используетс  фазочувствительна  схема.

К недостаткам способа следует отнести невозможность определени  рассто ни  до необсаженных скважин и низка , не более первых метров дальность способа, что не позвол ет использовать его дл  решени  вышеуказанных задач

Целью изобретени   вл етс  повышение точности способа определени  рассто ни  между точкой выработки и скважиной. Суть технического решени  может быть по снена следующим образом. Известно, что в немагнитной среде (магнитна  проницаемость 1л // о) с удельной электропроводностью О комплексна  векторна  величина переменного магнитного пол  В магнитного дипол , вектор М магнитного момента которого направлен по оси сферической системы- координат, измеренна  в точке с координатами R (радиус - вектор) и (9 (пол рный угол), определ етс  выражением

В Bo + Re AB + Mm ДВ,

(1)

где i - мнима  единица, В0 - магнитное поле источника в непровод щей среде, Re AEf и Im Д В - соответственно активна  и реактивна  величина магнитного пол  вихревых токов в провод щей среде. Разложение величины магнитного пол  в р д по степен м R/ б « 1 дает следующие выражени  активной и реактивной частей магнитного пол  вихревых токов,

дуль активной величины Re В суммарного Нол  намного больше модул  Re Л В активной величины пол  вихревых токов, т.е.

iReBl 1В0 + Re В0 (1 +

I ReA§ I wg + а-г v I- , (о)

I DO I

где величина а определ етс  углом между Ю векторами и Re А В, причем очевидно

I «I М.

(4)

Модуль IReBl магнитного пол  диполь- 15 ного источника определ етс  выражением

ReB

М R3

F( в) ,

(5)

в котором F( 0 ) - функци  только пол рного угла в . Рассто ние между точкой измерени  и источником (т.е. искомое рассто ние между двум  точками исследуемых соседних скважин) получаетс  из (5)

М

ReB

F( в) .

(6)

30

Подставим (3) в (6) и, применив формулу бинома Ньютона, получим

R

М IF(Q)|

IR i (л , JReABK Ibol (1 + а -,& i j

Г DO I

R0± IARI .

1/3

(7)

где Ro - рассто ние, соответствующее непровод щей среде ( а 0), I Д R I - абсолютна  величина погрешности определени  рассто ни  за счет вли ни  электропроводности среды

Re А В I

Д R I « R0

3 I Re ВТ |

(8)

f( 0 ) векторна  ФУНКЦИЯ, завис ща  только от пол рного угла 0 При R/ d « 1 моПо условию поставленной задачи величина относительной погрешности определе- ни  рассто ни  за счет вли ни  электропроводности не должна превышать заранее заданную величину f , т е

I ДР

Re

f

(9)

С учетом (8) условие (9) означает

Re А В I Re В I

3Ј

Согласно (2) и (3)

I Re ДВ I -Ј- llmA Bl . (11)

Подставив (11) в (10) видим, что условие (9) эквивалентно условию:

I Im ДВ | 0 „б I ReB IRСогласно предлагаемому способу снижают частоту пол  (т.е. увеличивают величину д ) до тех пор, пока условие (12) будет удовлетворено . Этим автоматически удовлетвор етс  и поставленное в задаче условие (9), ограничивающее максимально приемлемую погрешность измерений рассто ни , вызванную электропроводностью пород.

Таким образом, при выполнении услови  (12) обеспечиваетс  в пределах заданной точности квазистатический характер пол , когда величина пол  практически не зависит от электропроводности среды и определ етс  лишь взаимным пространствен- ным расположением -источника и приемника пол .

При размещении дипольного осевого источника (приемника) в одной скважине и приемника (источника) в другой скважине, параллельной первой, осева  компонента BZ реальной части пол  в услови х его квазистатичности равна

М 4jr

2(Z2-Zi)2-h; (Z2-ZO2+h2

2 т 5/2

где Zi и 7.1 - глубина расположени  источника (приемника) и приемника (источника), h - рассто ние между параллельными участками стволов скважин. Максимальна  величина амплитуды осевой составл ющей пол  соответствует расположению источника и приемника на одинаковой глубине (Zi 7.2). В двух точках

Z2 Zi

h

(14)

измер ема  величина равны нулю (переходит через нуль). Поскольку рассто ние A Z между этими точками равно v5 h получим

(10)

(15)

5Точность определени  разности A Z

глубин точек перехода измер емой величины пол  через нуль не зависит от нелинейности параметров измерительной электромагнитной аппаратуры, поэтому

10 применение указанного варианта способа дополнительно повышает точность измерени  рассто ни  между скважинами.

Способ опробовалс  дл  точного определени  рассто ни  между двум  скважина15 ми N° 1 и N 2 на глубине 300 м. Требовалось измерить рассто ние с относительной погрешностью Ј не хуже 2%. Дл  измерений использовалась серийно выпускаема  многочастотна  аппаратура АСМИ-40.

20 Дл  измерений была выбрана частота f 125 Гц. В скважину № 2 на глубине 300 м был помещен осевой генераторный диполь , через который от наземного генератора пропускалс  переменный ток. В

25 другой скважине № 1 в интервале глубин 270-320 м с помощью приемного осевого дипол  проводились измерени  синфазной ReB2 и квадратурной lmBz величин магнитного пол .

30 По данным электрокаротажа было известно , что удельное электрическое сопротивление горных пород колеблетс  в пределах от 25 до 104 Ом.м. По данным инклинометрии скважин рассто ние

35 между скважинами R на глубине 300 м не превышало 15 м. На основании этих данных была проведена оценка величины

S

ЪС- э,рт п

40

R

2fiЈ-fU

3-0,02

25

Ю

Г,

В районе максимума синфазной компо- ненты на глубине 300 м отношение ImBz/ReBz составило 0,02. Таким образом , выбранна  дл  измерений частота удовлетвор ет требовани м точности (0,02 0,9). Рассто ние между точками смены знака ReBz составило 17,3 м. Точное рассто ние между скважинами на глубине 300 м равно

55

г 4г 12 2зм.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ определени  рассто ни  между выработкой И Скважиной, в которой возбуждают магнитным диполем поле с частотой О) и измер ют другим магнитным диполем компоненты комплексной амплитуды вектора магнитном индукции,

   причем один из диполей с магнитным моментом, параллельным оси скважины, помещают в точку выработки, а другой перемещают вдоль скважины, и по результатам измерений суд т о рассто ни  между выработкой и скважиной, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности способа , дополнительно провод т инклиномет- рию и электрокаротаж скважины, по результатам которых определ ют соответственно максимальное рассто нии R между точкой выработки и скважиной в интервале выполн емых -в ней измерений и максимальное значение электропроводности о пород между выработкой и скважиной, по результатам измерений магнитной индукции-рассто ние Д Z между точками смены знака активной части осевой компоненты вектора магнитной индукции, ближайшими

   к точке максимума указанного вектора, а о рассто нии г между точкой выработки и скважиной суд т, исход  из соотношени  г Д Z/ V5 , причем измерение компонент комплексной амплитуды вектора.мзгнитной индукции провод т на частоту , выбираемой из соотношени 

   I ImB I I Re В I

   3Ј

   (-l-pwo)

   1/2

   R

   где I ImB I - модуль реактивной компоненты комплексной амплитуды вектора магнитной индукции;

   IReB I - модуль активной компоненты комплексной амплитуды вектора магнитной индукции;

   // - магнитна  проницаемость горных пород;

   Е- заданна  относительна  погрешность определени  рассто ни ,