Изобретение относится к области определения пространственного положения ствола наклонно-направленной скважины.The invention relates to the field of determining the spatial position of a wellbore.
Известны способы измерения магнитного азимута в скважинных инклинометрах с помощью магнитометра, содержащего триаду взаимно перпендикулярных магниточувствительных датчиков (МД), жестко закрепленных в корпусе инклинометра (например, патенты №2018646 RU, Е21В 47/02, №2131029 RU, E21В 47/02). Основной недостаток инклинометров с МД - влияние намагниченных элементов бурильной компоновки на результаты измерения. Один из методов борьбы с этим явлением - внесение поправок, определяемых пропорционально вносимым искажениям. По патенту на изобретение №2290673 RU, G01V 3/40 устанавливают в корпусе инклинометра несколько триад взаимно перпендикулярных МД на известном расстоянии друг от друга и определяют по их показаниям коэффициенты зависимости помехи от намагниченных элементов бурильной компоновки, вычисляя таким образом величину поправки, вводимой в показания магнитометров. Недостатком этого способа является невозможность компенсации мешающего поля при положении инклинометра между двумя ферромагнитными массами, а также значительное увеличение длины инклинометра.Known methods for measuring magnetic azimuth in downhole inclinometers using a magnetometer containing a triad of mutually perpendicular magnetosensitive sensors (MD), rigidly mounted in the inclinometer case (for example, patents No. 2018646 RU, ЕВВ 47/02, No. 2111029 RU, E21В 47/02). The main drawback of inclinometers with MD is the effect of magnetized elements of the drill assembly on the measurement results. One of the methods to combat this phenomenon is to introduce amendments determined in proportion to the introduced distortions. According to the invention patent No. 2290673 RU, G01V 3/40, several triads of mutually perpendicular MDs are installed in the inclinometer body at a known distance from each other and the coefficients of the dependence of noise on the magnetized elements of the drill assembly are determined from their readings, thus calculating the amount of correction introduced into the readings magnetometers. The disadvantage of this method is the inability to compensate for the interfering field when the inclinometer is between two ferromagnetic masses, as well as a significant increase in the length of the inclinometer.
Патент на изобретение №2291294 RU, E21В 47/022 (прототип) предполагает установку в немагнитном корпусе триады взаимно ортогональных МД, один из которых расположен перпендикулярно продольной оси корпуса, а два других МД повернуты относительно плоскости, образованной продольной осью корпуса и осью чувствительности первого МД на угол 45 град. Для определения величины поправки, зависящей от влияния намагниченных элементов бурильной компоновки, производят измерение периодической зависимости показаний магнитометров от угла поворота инклинометра вокруг продольной оси. Решение позволяет компенсировать только радиальную составляющую магнитного поля помех, что совершенно недостаточно, поскольку мешающее поле симметрично относительно оси корпуса и его осевая составляющая намного превышает радиальную.Patent for invention No. 2291294 RU, E21В 47/022 (prototype) involves the installation in a non-magnetic case of a triad of mutually orthogonal MDs, one of which is perpendicular to the longitudinal axis of the housing, and the other two MDs are rotated relative to the plane formed by the longitudinal axis of the housing and the sensitivity axis of the first MD at an angle of 45 degrees. To determine the magnitude of the correction, depending on the influence of the magnetized elements of the drilling assembly, measure the periodic dependence of the readings of the magnetometers on the angle of rotation of the inclinometer around the longitudinal axis. The solution allows you to compensate only the radial component of the magnetic field of interference, which is completely insufficient, since the interfering field is symmetrical about the axis of the housing and its axial component is much larger than the radial.
Технический результат предлагаемого решения - устранение влияния магнитных масс компоновки бурильной колонны на результаты измерения магнитного азимута бурящейся скважины.The technical result of the proposed solution is to eliminate the influence of the magnetic mass of the drill string layout on the measurement results of the magnetic azimuth of the well being drilled.
Способ заключается в том, что измеряют геомагнитное поле с помощью трех взаимно перпендикулярных МД и обрабатывают полученные данные. При этом оси чувствительности МД размещают по образующим конуса, ось которого совмещена с осью скважинного прибора, т.е. симметрично оси скважинного прибора, производят измерение составляющих суммарного магнитного поля, вычисляют величину модуля вектора магнитного поля, затем последовательно уменьшают измеренные значения составляющих магнитного поля на одну и ту же величину и вычисляют новое значение модуля до тех пор, пока модуль вычисленного по откорректированным значениям вектора магнитного поля не станет равным модулю вектора магнитного поля Земли, априори известного для данной местности, и эти значения используют для определения реального азимута скважины.The method consists in measuring the geomagnetic field using three mutually perpendicular MDs and processing the obtained data. In this case, the sensitivity axes of the MD are placed along the generatrices of the cone, the axis of which is aligned with the axis of the downhole tool, i.e. symmetrically to the axis of the downhole tool, the components of the total magnetic field are measured, the magnitude of the magnetic field vector module is calculated, then the measured values of the magnetic field components are successively reduced by the same value and the new module value is calculated until the module calculated from the adjusted values of the magnetic vector field does not become equal to the magnitude of the Earth’s magnetic field vector, a priori known for a given area, and these values are used to determine the real azim as well.
Способ выполняется следующим образом. В инклинометре, измеряющем значение азимута скважины, устанавливают три взаимно перпендикулярных МД симметрично относительно оси скважинного прибора, т.е. по образующим конуса, ось которого совмещена с осью скважинного прибора. Выходы МД соединяют с электронным блоком, предназначенным для обработки, хранения и/или передачи измеряемых параметров магнитного поля. Прибор включают в состав бурильной колонны и опускают в скважину. Производят измерение компонентов суммарного магнитного поля, состоящего из магнитного поля Земли и магнитного поля помех, вызванного влиянием намагниченных элементов бурильной компоновки. Вектор напряженности магнитного поля помех в основном направлен вдоль оси скважинного прибора. Если взаимно перпендикулярные МД расположить симметрично относительно оси скважинного прибора, воздействие постороннего магнитного поля будет примерно одинаково на каждый магнитометр. Измеренные значения поступают в электронный блок, где производят обработку полученных данных путем последовательного уменьшения измеренных значений каждого магнитометра на одну и ту же величину и вычисления модуля вектора магнитного поля. Когда модуль вектора вычисленного магнитного поля станет равным модулю вектора магнитного поля Земли, априори известному для данной местности, показания магнитометров используют для расчета магнитного азимута по известному алгоритму.The method is as follows. In the inclinometer measuring the azimuth of the well, three mutually perpendicular MDs are installed symmetrically with respect to the axis of the downhole tool, i.e. along the generatrices of the cone, the axis of which is aligned with the axis of the downhole tool. The MD outputs are connected to an electronic unit intended for processing, storage and / or transmission of measured magnetic field parameters. The device is included in the drill string and lowered into the well. The components of the total magnetic field consisting of the Earth’s magnetic field and the interference magnetic field caused by the influence of the magnetized elements of the drilling assembly are measured. The interference magnetic field vector is mainly directed along the axis of the downhole tool. If mutually perpendicular MDs are located symmetrically relative to the axis of the downhole tool, the effect of an extraneous magnetic field will be approximately the same for each magnetometer. The measured values are sent to the electronic unit, where they process the obtained data by successively decreasing the measured values of each magnetometer by the same value and calculating the magnitude vector module. When the vector module of the calculated magnetic field becomes equal to the module of the Earth's magnetic field vector, a priori known for a given area, the readings of the magnetometers are used to calculate the magnetic azimuth according to a known algorithm.