RU2660965C1 - Магнитолокация с использованием множества скважинных электродов - Google Patents
Магнитолокация с использованием множества скважинных электродов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660965C1 RU2660965C1 RU2017131727A RU2017131727A RU2660965C1 RU 2660965 C1 RU2660965 C1 RU 2660965C1 RU 2017131727 A RU2017131727 A RU 2017131727A RU 2017131727 A RU2017131727 A RU 2017131727A RU 2660965 C1 RU2660965 C1 RU 2660965C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- wellbore
- return electrode
- electrodes
- current
- Prior art date
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 48
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 19
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 6
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/09—Locating or determining the position of objects in boreholes or wells, e.g. the position of an extending arm; Identifying the free or blocked portions of pipes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/09—Locating or determining the position of objects in boreholes or wells, e.g. the position of an extending arm; Identifying the free or blocked portions of pipes
- E21B47/092—Locating or determining the position of objects in boreholes or wells, e.g. the position of an extending arm; Identifying the free or blocked portions of pipes by detecting magnetic anomalies
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/02—Determining slope or direction
- E21B47/022—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism
- E21B47/0228—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism using electromagnetic energy or detectors therefor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
- G01V3/26—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with magnetic or electric fields produced or modified either by the surrounding earth formation or by the detecting device
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
- G01V3/30—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with electromagnetic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/12—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with electromagnetic waves
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
Изобретение относится к бурению сближенных скважин и может быть применено для определения расстояния между скважинами. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств. В частности, предложена система магнитной дальнометрии, содержащая: ствол скважины в пласте; проводящую обсадную колонну в указанном стволе скважины; и электрод возбуждения и обратный электрод в указанном стволе скважины, электрически соединенные с проводящей обсадной колонной. Причем электрод возбуждения расположен в скважине ниже обратного электрода. Электрод возбуждения и обратный электрод генерируют ток в обсадной колонне, который приводит к возникновению электромагнитного сигнала, распространяющегося через указанный пласт к датчику в другой скважине. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.
Description
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В пределах одного пласта часто бурят несколько скважин. Как правило, желательно контролировать расстояние между соседними скважинами (такой процесс называется «локацией») при бурении одной или нескольких скважин, чтобы предотвратить вероятность их отрицательного взаимодействия. Без такого мониторинга смежные скважины могут, например, пересекаться, или может оказаться, что они пробурены так близко друг к другу, что последующие операции гидроразрыва вызывают нежелательные взаимодействия между скважинами. Указанное измерение расстояний между скважинами может обеспечивать дополнительные преимущества.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Соответственно, в приведенном описании и на чертежах представлен способ магнитной дальнометрии с использованием множества скважинных электродов. На чертежах:
на Фиг. 1 схематически изображен способ магнитной дальнометрии;
на Фиг. 2 приведен график, показывающий распределение тока в обсадной колонне в зависимости от расположения электрода;
на Фиг. 3 схематически изображена скважина, содержащая множество электродов для магнитной дальнометрии;
на Фиг. 4 схематически изображена еще одна скважина, содержащая множество электродов для магнитной дальнометрии;
на Фиг. 5 схематически изображена еще одна скважина, содержащая множество электродов для магнитной дальнометрии;
на Фиг. 6 приведен вид в поперечном сечении обратного электрода, имеющего отверстие, через которое может проходить провод электрода возбуждения;
на Фиг. 7A приведен вид сбоку обратного электрода, имеющего соединительное устройство, через которое может проходить провод электрода возбуждения;
на Фиг. 7В приведен вид сверху обратного электрода и соединительного устройства согласно Фиг. 7А;
на Фиг. 8А схематически изображен проводниковый зонд, имеющий электроды, которые электрически соединены с обсадной колонной скважины с помощью листовой пружины;
на Фиг. 8B схематически изображен проводниковый зонд, имеющий электроды, которые электрически соединены с обсадной колонной скважины с помощью выдвижного рычага;
на Фиг. 8C схематически изображен проводниковый зонд, имеющий электроды, которые опираются на обсадную колонну скважины в наклонной секции скважины;
на Фиг. 9 приведена блок-схема способа магнитной дальнометрии.
Однако следует понимать, что конкретные варианты реализации изобретения, приведенные на чертежах и подробно раскрытые в данном описании, не ограничивают настоящее изобретение. Напротив, они предоставляют специалисту в данной области с обычным уровнем подготовки основу для определения альтернативных форм, эквивалентов и модификаций, которые охватываются одним или несколькими из приведенных вариантов реализации изобретения в объеме прилагаемой формулы изобретения.
ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к различным способам магнитной дальнометрии, в которых для создания возбуждения в обсадной колонне используется множество скважинных электродов. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения, например, пара электродов расположена внутри ствола скважины, так что они электрически соединяются с обсадной колонной, причем электрод возбуждения расположен в скважине дальше, чем обратный электрод. Ток подается на обсадную колонну между электродами, что приводит к созданию электромагнитного поля, обнаруживаемого датчиками в одной или нескольких соседних скважинах и используемого для определения расстояния между скважинами. Расстояние между электродами может быть точно отрегулировано для достижения требуемого профиля распределения тока по длине обсадной колонны, например, минимального тока на поверхности для обеспечения необходимой безопасности и достаточного тока во всей остальной части обсадной колонны для создания электромагнитного поля, имеющего требуемое распределение. Размещение обратного электрода в стволе скважины также устраняет необходимость в установке обратного электрода в землю на поверхности, в нескольких сотнях метров от скважины. Это повышает безопасность персонала и оборудования, поскольку такие обратные электроды на поверхности часто подключают к наземному оборудованию на устье скважины через пересеченную и потенциально опасную местность, например, густые леса и заболоченные участки.
На Фиг. 1 схематически изображен способ магнитной дальнометрии. Система магнитной дальнометрии 100 содержит множество стволов скважин 102, 104, пробуренных в пласте 106. Ствол скважины 102 уже завершен и обсажен, а ствол скважины 104 либо завершен, либо находится в процессе бурения. Ствол скважины 102 содержит электрод возбуждения 110 и обратный электрод 112. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения электрод возбуждения расположен ниже в скважине относительно обратного электрода, хотя также возможно и обратное расположение. Оба электрода 110, 112 соединены с источником 108 питания, расположенным на поверхности (например, на грузовике с оборудованием или в другом подходящем объекте на поверхности) или в скважине (например, в зонде). Источник электропитания 108 может обеспечивать протекание тока через электрод возбуждения 110, в т.ч. постоянного (DC) или переменного тока (AC) с относительно низкой частотой (например, 20 Гц или меньше) или более высокими частотами (например, от немногим более 20 Гц до 200 Гц, включительно). Электроды 110, 112 соединяются с обсадной колонной скважины 114 и создают в ней возбуждение, как описано ниже. В стволе скважины 102 внутри обсадной колонны 114 обычно содержится грязь 116. Ствол скважины 104 содержит один или несколько датчиков 120. Положения датчиков 120 зависят, по меньшей мере частично, от состояния ствола скважины 104. При бурении скважины 104 датчики 120 могут быть расположены в бурильной колонне (например, в компоновке низа бурильной колонны). Если ствол скважины 104 завершен, датчики 120 могут быть расположены в тросовом инструменте, на обсадной колонне, в цементной оболочке или какой-либо их комбинации. Возможны и другие положения датчиков 120, и они включены в объем настоящего изобретения. Поскольку расположение датчиков 120 является переменным, на Фиг. 1 не отражен какой-либо конкретный тип скважинного оборудования в стволе скважины 104.
В процессе работы электрод возбуждения 110 и обратный электрод 112 индуцируют ток в обсадной колонне 114. Поскольку электрод 112 является обратным, большая часть тока проходит от электрода возбуждения 110 к обратному электроду 112, и меньшая часть тока течет вниз по скважине от электрода возбуждения 110. Если электроды 110, 112 расположены слишком близко друг к другу (например, на расстоянии менее 50 метров), почти весь ток проходит к обратному электроду 112, и очень малая часть тока течет вниз по скважине от электрода возбуждения 110. Это является нежелательным, поскольку недостаточный ток, протекающий ниже электрода возбуждения 110, приводит к образованию недостаточного для измерения расстояния электромагнитного поля. Если электроды 110, 112 расположены дальше друг от друга (например, на расстоянии 100 м или более), большая часть тока в обсадной колонне 114 все еще протекает между электродами, но большая часть тока течет вниз по скважине от электрода возбуждения 110. Дополнительный ток вниз по скважине от электрода возбуждения 110 приводит к созданию электромагнитного поля 118, подходящего для магнитной дальнометрии, поскольку оно более равномерно распределено по длине ствола скважины 102, чем в случае, когда электроды расположены ближе друг к другу. Затем датчики 120 обнаруживают поле 118 и используют обнаруженные электромагнитные сигналы для определения расстояния между стволами скважин 102, 104.
На Фиг. 2 приведен график 200, показывающий распределение тока в обсадной колонне в зависимости от расположения электрода. Ось Х 202 обозначает скважинное расстояние вдоль обсадной колонны, измеренное от поверхности, а ось Y 204 - нормализованный ток. Кривая 206 представляет схему размещения электродов, в которой электрод возбуждения расположен в стволе скважины вблизи поверхности, а обратный электрод установлен в землю на поверхности, примерно на расстоянии 100 м от скважины. Как показывает кривая 206, ток является значительным на поверхности и уменьшается почти линейно по мере увеличения расстояния вдоль обсадной колонны с резким падением на конце скважины. Такое распределение тока не является оптимальным из-за чрезмерного тока вблизи поверхности (что создает угрозу безопасности) и относительно низкого уровня тока, протекающего у конца обсадной колонны. Кривые 208, 210, 212 соответствуют электродам, расположенным в соответствии с вариантами реализации изобретения. В частности, кривая 208 представляет схему размещения электродов, в которой электрод возбуждения расположен в скважине на глубине 500 м, а обратный электрод - на глубине 400 м, т.е. их разделяет расстояние 100 м. Кривая 210 представляет схему размещения электродов, в которой электрод возбуждения расположен в скважине на глубине 500 м, а обратный электрод - на глубине 300 м, т.е. их разделяет расстояние 200 м. Наконец, кривая 212 соответствует схеме размещения электродов, в которой электрод возбуждения расположен в скважине на глубине 500 м, а обратный электрод - на глубине 100 м, т.е. их разделяет расстояние 400 м.
Каждая из кривых 208, 210, 212 имеет область с большим током между точками вдоль обсадной колонны, на которой размещены электроды. Эти области большого тока существуют, потому что большая часть тока, подаваемого на обсадную трубу с помощью электрода возбуждения, течет непосредственно в обратный электрод. Однако вдоль участков обсадной колонны выше обратных электродов кривые 208, 210, 212 указывают на резкое падение тока. Это связано с тем, что электрод возбуждения находится дальше по глубине скважины от поверхности, чем в случае кривой 206, а также потому, что обратный электрод находится внутри ствола скважины (в то время, как в случае кривой 206, он установлен на поверхности земли). Указанное падение тока на кривых 208, 210, 212 является желательным, поскольку оно уменьшает проблемы безопасности для оборудования и персонала на поверхности или вблизи нее. Чем ближе обратный электрод к поверхности, тем больше ток вблизи поверхности, как показано на кривых 208, 210, 212. Кроме того, кривые 208, 210, 212 демонстрируют общее увеличение уровня тока вдоль обсадной колонны вниз по скважине от электрода возбуждения. Как показывает ход кривых 208, 210, 212, чем больше расстояние между электродами, тем меньший ток течет к обратному электроду и тем больший ток течет в скважину в направлении к ее концу. Объем изобретения не ограничивается конкретными вариантами размещения электродов, показанными на Фиг. 2, и на Фиг. 2 не представлены все профили распределения тока во всех скважинах. Электроды могут быть размещены вдоль обсадной колонны требуемым образом и могут быть точно настроены для достижения требуемого профиля распределения тока и создания требуемого электромагнитного поля. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения расстояние между обратным электродом и электродом возбуждения больше, чем другое расстояние между электродом возбуждения и забойным концом обсадной колонны. В других вариантах реализации изобретения верно обратное. Кроме того, Фиг. 2 является лишь иллюстративной в том смысле, что электроды, расположенные точно так, как показано на Фиг. 2, но в другой скважине с иными физическими характеристиками могут обеспечить другие профили распределения тока.
На Фиг. 3 схематически изображена скважина, содержащая множество электродов для магнитной дальнометрии. В частности, на Фиг. 3 изображена среда бурения 300, включающая грузовик с оборудованием 302; наземное оборудование 303; изолированный проводящий кабель 304, который электрически соединен с обратным электродом 306; и изолированный проводящий кабель 308, который электрически соединен с электродом возбуждения 310. Электроды 306, 310 электрически соединены с проводящей обсадной колонной 314. Кабели 304, 308 и электроды 306, 310 расположены в стволе скважины 312 (пробуренной внутри пласта 311) с использованием шкивной системы 316 грузовика с оборудованием 302. Также возможно использование других систем для опускания кабелей 304, 308 и электродов 306, 310 в ствол скважины 312. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения электроды 306, 310 сбрасывают в место отказа. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения один или несколько электродов 306, 310 расположены на наклонном участке ствола скважины 312 или в пределах 100 м от него. Возможны также другие положения электродов или способы их размещения.
В процессе работы наземное оборудование 303, которое включает источник питания (в частности, источник тока), подает ток в обсадную колонну 314 через электрод возбуждения 310. Большая часть этого тока течет к обратному электроду 306 и обратно к наземному оборудованию 303. По меньшей мере часть тока протекает мимо обратного электрода 306 к поверхности и по меньшей мере часть тока течет вниз по скважине от электрода возбуждения 310. Независимо от направления протекания тока ток в обсадной колонне 314 вызывает появление электромагнитного поля (также называемого здесь «электромагнитными сигналами») в пласте 311. Датчики, связанные с соседней скважиной (не показаны конкретно), могут затем обнаруживать электромагнитные сигналы и использовать сигналы для выполнения операции определения расстояния между скважинами.
На Фиг. 4 схематически изображена еще одна скважина, содержащая множество электродов для магнитной дальнометрии. Фиг. 4 аналогична Фиг. 3, за исключением того, как кабели соединяют электроды с наземным оборудованием и между собой. На Фиг. 4 изображена среда бурения 400, включающая грузовик с оборудованием 402; наземное оборудование 403; изолированный проводящий кабель 404, который электрически соединен с обратным электродом 406; и изолированный проводящий кабель 408, который электрически соединен с электродом возбуждения 410 и механически соединен с электродом 406. Электроды 406, 410 электрически соединены с обсадной колонной 414. Кабели 404, 408 и электроды 406, 410 расположены в стволе скважины 412 (пробуренной внутри пласта 411) с использованием шкивной системы 416 грузовика с оборудованием 402. Также возможно использование других систем для опускания кабелей 404, 408 и электродов 406, 410 в ствол скважины 412. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения электроды 406, 410 сбрасывают в место отказа. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения один или несколько электродов 406, 410 расположены на наклонном участке ствола скважины 412 или в пределах 100 м от него. Возможны также другие положения электродов или способы их размещения. Провод 408 механически соединен с электродом 406, чтобы уменьшить вероятность или по меньшей мере последствия переплетения кабелей электродов 404, 408. Иллюстративные способы указанных механических соединений описаны ниже в связи с Фиг. 6–7 В. Работа электрической части системы, показанной на Фиг. 4, аналогична работе системы, показанной на Фиг. 3.
На Фиг. 5 схематически изображена еще одна скважина, содержащая множество электродов для магнитной дальнометрии. Фиг. 5 аналогична Фиг. 3 и 4, за исключением того, как кабели соединяют электроды с наземным оборудованием и между собой. На Фиг. 5 изображена среда бурения 500, включающая грузовик с оборудованием 502; наземное оборудование 503; изолированный проводящий кабель 504, который электрически соединен с обратным электродом 506; и изолированный проводящий кабель 508, который электрически соединен с электродом возбуждения 510 и механически соединен с электродом 506. Электроды 506, 510 электрически соединены с обсадной колонной 514. Кабели 504, 508 и электроды 506, 510 расположены в стволе скважины 512 (пробуренной внутри пласта 511) с использованием шкивной системы 516 грузовика с оборудованием 502. Также возможно использование других систем для опускания кабелей 504, 508 и электродов 506, 510 в ствол скважины 512. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения электроды 506, 510 сбрасывают в место отказа. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения один или несколько электродов 506, 510 расположены на наклонном участке ствола скважины 512 или в пределах 100 м от него. Возможны также другие положения электродов или способы их размещения. Провода 504, 508 переплетены между собой от поверхности до электрода 506. На электроде 506 кабель 504 электрически соединен с электродом 506, кабель 508 механически соединен с электродом 506. Кабель 508 проходит мимо электрода 506 и электрически соединен с электродом 510. Иллюстративные способы указанных механических соединений описаны ниже в соответствии с Фиг. 6–7В. Работа электрической части системы, показанной на Фиг. 5, аналогична работе систем, показанных на Фиг. 3 и 4.
На Фиг. 6–7 В показана механическая связь между обратным электродом и кабелем, питающим электрод возбуждения, как указано выше. На Фиг. 6 приведен вид в поперечном сечении обратного электрода, имеющего отверстие, через которое может проходить провод электрода возбуждения. В частности, иллюстративная система 600 содержит обратный электрод 602; изолированную оболочку 604; изолированные проводящие кабели 606, 608; и отверстие 610, образованное в осевом направлении через электрод 602. Хотя иллюстративные системы на Фиг. 3–5 не содержат изолированную оболочку, как система 600, оболочка 604 включена в систему 600, чтобы показать другой иллюстративный вариант реализации изобретения для предотвращения переплетения кабелей. Кабели 606, 608 электрически соединены с источником питания в наземном оборудовании. Кабель 606 электрически соединен с обратным электродом 602, а кабель 608 механически соединен с обратным электродом 602 в том смысле, что он проходит через отверстие 610, выполненное внутри электрода 602. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения отверстие 610 достаточно узкое, для того чтобы оно зажимало и предотвращало перемещение кабеля 608 внутри отверстия 610. После прохождения через отверстие 610 кабель 608 продолжается до электрического соединения с электродом возбуждения.
На Фиг. 7A приведен вид сбоку обратного электрода, имеющего соединительное устройство, через которое может проходить провод электрода возбуждения. В частности, иллюстративная система 700 содержит обратный электрод 702; изолированные проводящие кабели 704, 706; и соединительное устройство 708, внешнее относительно обратного электрода 702. В некоторых вариантах реализации изобретения соединительное устройство 708 представляет собой цилиндрический канал, который проходит длину электрода 702, хотя устройство 708 может иметь любую подходящую форму и длину. Кабели 704, 706 электрически соединены с источником тока на поверхности. Кабель 704 электрически соединен с обратным электродом 702, и кабель 706 механически соединен с обратным электродом 702 в том смысле, что он проходит через соединительное устройство 708, которое прикреплено к обратному электроду 702. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения соединительное устройство 708 является достаточно узким, для того чтобы зажимать и препятствовать перемещению кабеля 708 внутри устройства 708. На Фиг. 7В изображен вид сверху обратного электрода 702 и соединительного устройства 708. Кабель 704 электрически соединен с обратным электродом 702 в точке 710, а кабель 706 проходит через соединительное устройство 708.
На Фиг. 8А схематически изображен проводниковый зонд, имеющий электроды, которые электрически соединены с обсадной колонной скважины с помощью листовой пружины. Иллюстративная система 800 содержит зонд 802, подвешенный в стволе скважины 804 на тросе 806. Зонд 802 содержит обратный электрод 808 и электрод возбуждения 810, который по меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения, расположен вровень с наружной поверхностью зонда 802. Зонд соединен с непроводящей листовой пружиной 814, упирающейся в обсадную колонну 812 с противоположной стороны обсадной колонны 812 обращенной к электродам 808, 810. Таким образом, электроды 808, 810 имеют электрический контакт с обсадной колонной 812. Корпус зонда 802 предпочтительно изолирован для предотвращения утечки тока из обсадной колонны 812. Работа электрической части системы 800 аналогична работе систем, показанных на Фиг. 3–5.
На Фиг. 8B схематически изображен проводниковый зонд, имеющий электроды, которые электрически соединены с обсадной колонной скважины с помощью выдвижного рычага. Иллюстративная система 850 аналогична системе 800 согласно Фиг. 8А, за исключением того, что для прижатия электродов 808, 810 к обсадной колонне 812 вместо листовой пружины 814 используется изолированный выдвижной рычаг 852.
На Фиг. 8C схематически изображен проводниковый зонд, имеющий электроды, которые опираются на обсадную колонну скважины в наклонной секции скважины. Иллюстративная система 870 содержит изолированный зонд 872, расположенный в стволе скважины 874 с использованием троса 876. Зонд 872 содержит обратный электрод 878 и электрод возбуждения 880, которые в некоторых вариантах реализации изобретения выполнены вровень с поверхностью зонда 872, хотя объем изобретения не ограничивается таким решением. Электроды 878, 880 имеют электрический контакт с обсадной колонной 882 за счет силы тяжести, без использования пружин или рычагов.
Различные конфигурации, рассмотренные выше со ссылкой на Фиг. 3–8C, являются только иллюстративными. Они могут быть изменены требуемым образом. Например, изолированная оболочка 604, показанная на Фиг. 6, может быть выполнена с возможностью использования в одном или нескольких вариантах реализации изобретения, изображенных на Фиг. 3–5 и 7–8С. Аналогично, переплетенные провода, показанные на Фиг. 5, могут быть выполнены с возможностью использования в любом из описанных здесь вариантов реализации изобретения. В другом примере один или несколько описанных выше вариантов реализации изобретения могут содержать изолирующий зазор, расположенный в обсадной колонне между электродом возбуждения и обратным электродом. В таких вариантах реализации изобретения больший ток течет по скважине в направлении к концу скважины, чем в аналогичной конфигурации без указанного зазора. Ток может все еще течь к обратному электроду, но он будет направляться через соседний пласт, имеющий более высокое удельное сопротивление, чем обсадная колонна. Все такие варианты и комбинации входят в объем настоящего изобретения.
На Фиг. 9 приведена блок-схема способа магнитной дальнометрии 900. Способ 900 начинается с размещения пары электродов - электрода возбуждения и обратного электрода - внутри первого ствола скважины и электрического соединения электродов с обсадной колонной (этап 902). Затем способ 900 включает генерирование тока в обсадной колонне с использованием электродов (этап 904). Способ 900 дополнительно включает генерирование электромагнитного сигнала в результате протекания тока в обсадной колонне (этап 906). Электромагнитный сигнал детектируется одним или несколькими датчиками во втором стволе скважины (этап 908), а затем обнаруженные сигналы используются для определения расстояния между первым и вторым стволами скважины (этап 910). Способ 900 может быть модифицирован необходимым образом путем добавления, удаления, перестановки или изменения одного или нескольких этапов.
Различные другие варианты и модификации будут очевидны для специалистов в данной области техники из приведенного выше описания. Пункты прилагаемой формулы изобретения должны интерпретироваться таким образом, чтобы они охватывали все такие варианты, модификации и эквиваленты. Кроме того, термин «или» следует толковать в инклюзивном смысле.
По меньшей мере некоторые варианты реализации изобретения относятся к системе магнитной дальнометрии, содержащей: ствол скважины в пласте; проводящую обсадную колонну в указанном стволе скважины; электрод возбуждения и обратный электрод, электрически соединенные с проводящей обсадной колонной, причем электрод возбуждения расположен в скважине ниже обратного электрода, электрод возбуждения и обратный электрод генерируют ток в обсадной колонне, причем указанный ток приводит к возникновению электромагнитного сигнала, распространяющегося через указанный пласт к датчику в другой скважине. Множество таких вариантов реализации изобретения может включать в себя одну или несколько из следующих концепций, в любом порядке и в любой комбинации: обратный электрод соединен с наземным оборудованием с использованием первого кабеля, а электрод возбуждения соединен с наземным оборудованием с использованием второго кабеля; по меньшей мере части первого и второго кабелей совместно расположены в одной изолированной оболочке; по меньшей мере части первого и второго кабелей переплетены; второй кабель механически соединен с обратным электродом; второй кабель механически соединен с обратным электродом с использованием соединительного устройства, внешнего по отношению к указанному обратному электроду; второй кабель механически соединен с обратным электродом, проходя через отверстие в указанном обратном электроде; ток представляет собой постоянный ток или переменный ток, имеющий частоту свыше 0 Гц и меньшую или равную 200 Гц; система использует электромагнитный сигнал для определения расстояния между стволом скважины и другим стволом скважины; расстояние между обратным электродом и электродом возбуждения больше, чем другое расстояние между электродом возбуждения и забойным концом указанной обсадной колонны.
По меньшей мере некоторые варианты реализации изобретения относятся к системе для осуществления магнитной дальнометрии, содержащей: первый ствол скважины, имеющий проводящую обсадную колонну; электрод возбуждения и обратный электрод, расположенные внутри указанного первого ствола скважины и электрически соединенные с указанной проводящей обсадной колонной, причем электрод возбуждения и обратный электрод используются для генерирования тока в обсадной колонне; и второй ствол скважины, имеющий один или несколько датчиков, причем ток генерирует электромагнитный сигнал в пласте между первым и вторым стволами скважин, причем один или несколько датчиков принимают электромагнитный сигнал, а система использует принятый электромагнитный сигнал для определения расстояния между первым и вторым стволами скважин. Множество таких вариантов реализации изобретения может включать в себя одну или несколько из следующих концепций, в любом порядке и в любой комбинации: электрод возбуждения и обратный электрод расположены на проводном зонде, и в указанном зонде используется листовая пружина или выдвижной рычаг для обеспечения электрического соединения между электродом возбуждения и проводящей обсадной колонной и между обратным электродом и проводящей обсадной колонной; электрод возбуждения и обратный электрод соединены с наземным оборудованием с использованием первого и второго кабелей, соответственно; второй кабель переплетен по меньшей мере с частью первого кабеля; первый кабель проходит через отверстие в обратном электроде; первый кабель механически соединен с обратным электродом с использованием соединительного устройства, внешнего по отношению к обратному электроду.
По меньшей мере, некоторые варианты реализации изобретения относятся к способу магнитной дальнометрии, включающему следующие этапы: расположение пары электродов внутри первого ствола скважины для электрического соединения с обсадной колонной указанного первого ствола скважины; генерирование тока в обсадной колонне с использованием пары электродов, причем указанный ток генерирует электромагнитный сигнал в пласте между первым стволом скважины и вторым стволом скважины; прием указанного электромагнитного сигнала во втором стволе скважины; и использование указанного принятого электромагнитного сигнала для определения расстояния между первым и вторым стволами скважин. Один или несколько из этих вариантов реализации изобретения могут быть модифицированы с использованием любой из следующих концепций, в любом порядке и в любой комбинации: причем расположение указанной пары электродов включает сброс по меньшей мере одного из указанных электродов в место отказа; дополнительно включающий регулирование расстояния между электродами в указанной паре для изменения величины тока, протекающего к забойному концу указанного первого ствола скважины; дополнительно включающий расположение изолирующего зазора в обсадной колонне между парой электродов.
Claims (27)
1. Система магнитной дальнометрии, содержащая: ствол скважины в пласте; проводящую обсадную колонну в указанном стволе скважины; и электрод возбуждения и обратный электрод в указанном стволе скважины, электрически соединенные с проводящей обсадной колонной, причем электрод возбуждения расположен в скважине ниже обратного электрода, электрод возбуждения и обратный электрод генерируют ток в обсадной колонне, который приводит к возникновению электромагнитного сигнала, распространяющегося через указанный пласт к датчику в другой скважине.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что обратный электрод соединен с наземным оборудованием с использованием первого кабеля, а электрод возбуждения соединен с наземным оборудованием с использованием второго кабеля.
3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере части первого и второго кабелей совместно расположены в одной изолированной оболочке.
4. Система по п. 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере части первого и второго кабелей переплетены.
5. Система по п. 2, отличающаяся тем, что второй кабель механически соединен с обратным электродом.
6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что второй кабель механически соединен с обратным электродом с использованием соединительного устройства, внешнего по отношению к указанному обратному электроду.
7. Система по п. 5, отличающаяся тем, что второй кабель механически соединен с обратным электродом, проходя через отверстие в указанном обратном электроде.
8. Система по любому из пп. 1–7, отличающаяся тем, что ток представляет собой постоянный ток или переменный ток, имеющий частоту свыше 0 Гц и меньшую или равную 200 Гц.
9. Система по любому из пп. 1–7, отличающаяся тем, что система использует электромагнитный сигнал для определения расстояния между стволом скважины и указанным стволом другой скважины.
10. Система по любому из пп. 1–7, отличающаяся тем, что расстояние между обратным электродом и электродом возбуждения больше, чем другое расстояние между электродом возбуждения и забойным концом указанной обсадной колонны.
11. Система для осуществления магнитной дальнометрии, содержащая: первый ствол скважины, имеющий проводящую обсадную колонну;
электрод возбуждения и обратный электрод, расположенные внутри указанного первого ствола скважины и электрически соединенные с указанной проводящим обсадной колонной, причем электрод возбуждения и обратный электрод используются для генерации тока в обсадной колонне; и второй ствол скважины, имеющий один или несколько датчиков,
причем ток генерирует электромагнитный сигнал в пласте между первым и вторым стволами скважин, причем один или несколько датчиков принимают электромагнитный сигнал, а
система использует принятый электромагнитный сигнал для определения расстояния между первым и вторым стволами скважин.
12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что электрод возбуждения и обратный электрод расположены на проводном зонде и в указанном зонде используется листовая пружина или выдвижной рычаг для обеспечения электрического соединения между электродом возбуждения и проводящей обсадной колонной, а также между обратным электродом и проводящей обсадной колонной.
13. Система по п. 11, отличающаяся тем, что электрод возбуждения и обратный электрод соединены с наземным оборудованием с использованием первого и второго кабелей соответственно.
14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что второй кабель переплетен по меньшей мере с частью первого кабеля.
15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что первый кабель проходит через отверстие в обратном электроде.
16. Система по п. 14, отличающаяся тем, что первый кабель механически соединен с обратным электродом с использованием соединительного устройства, внешнего по отношению к обратному электроду.
17. Способ магнитной дальнометрии, включающий:
расположение пары электродов внутри первого ствола скважины для электрического соединения с обсадной колонной указанного первого ствола скважины;
генерирование тока в обсадной колонне с использованием пары электродов, причем указанный ток генерирует электромагнитный сигнал в пласте между первым стволом скважины и вторым стволом скважины;
прием указанного электромагнитного сигнала во втором стволе скважины; и
использование указанного принятого электромагнитного сигнала для определения расстояния между первым и вторым стволами скважин.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что расположение указанной пары электродов включает сброс по меньшей мере одного из указанных электродов в место отказа.
19. Способ по п. 17, дополнительно включающий регулирование расстояния между электродами в указанной паре для изменения величины тока, протекающего к забойному концу указанного первого ствола скважины.
20. Способ по любому из пп. 17–19, дополнительно включающий установку изолирующего зазора в обсадной колонне между парой электродов.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US2015/027373 WO2016171703A1 (en) | 2015-04-23 | 2015-04-23 | Magnetic ranging using multiple downhole electrodes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2660965C1 true RU2660965C1 (ru) | 2018-07-11 |
Family
ID=57143326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017131727A RU2660965C1 (ru) | 2015-04-23 | 2015-04-23 | Магнитолокация с использованием множества скважинных электродов |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10677044B2 (ru) |
| AR (1) | AR103963A1 (ru) |
| AU (1) | AU2015392091B2 (ru) |
| CA (1) | CA2979667C (ru) |
| GB (1) | GB2554185B (ru) |
| NO (1) | NO20171393A1 (ru) |
| RU (1) | RU2660965C1 (ru) |
| WO (1) | WO2016171703A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2920411B1 (en) * | 2012-12-07 | 2023-12-13 | Halliburton Energy Services, Inc. | Drilling parallel wells for sagd and relief |
| CN116717241B (zh) | 2023-04-14 | 2024-02-09 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 智能导钻井地电磁传输地面接收前端补偿系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4529939A (en) * | 1983-01-10 | 1985-07-16 | Kuckes Arthur F | System located in drill string for well logging while drilling |
| US5218301A (en) * | 1991-10-04 | 1993-06-08 | Vector Magnetics | Method and apparatus for determining distance for magnetic and electric field measurements |
| WO1993021589A1 (en) * | 1992-04-16 | 1993-10-28 | Vector Magnetics, Inc. | Alternating and static magnetic field gradient measurements for distance and direction determination |
| RU2229735C1 (ru) * | 2003-04-22 | 2004-05-27 | Кашик Алексей Сергеевич | Способ электрического каротажа обсаженных скважин |
| US20090308657A1 (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-17 | Schlumberger Technology Corporation | Magnetic ranging and controlled earth borehole drilling |
| GB2481506A (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-28 | Halliburton Energy Serv Inc | Systems and methods for EM ranging in oil based mud |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4770034A (en) * | 1985-02-11 | 1988-09-13 | Comdisco Resources, Inc. | Method and apparatus for data transmission in a well bore containing a conductive fluid |
| FR2712627B1 (fr) * | 1993-11-17 | 1996-01-05 | Schlumberger Services Petrol | Procédé et dispositif pour surveiller et/ou étudier un réservoir d'hydrocarbures traversé par un puits. |
| US6396276B1 (en) | 1996-07-31 | 2002-05-28 | Scientific Drilling International | Apparatus and method for electric field telemetry employing component upper and lower housings in a well pipestring |
| US6975121B2 (en) * | 2004-03-22 | 2005-12-13 | Kjt Enterprises, Inc. | System for measuring earth formation resistivity through and electrically conductive wellbore casing |
| US7568532B2 (en) * | 2006-06-05 | 2009-08-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Electromagnetically determining the relative location of a drill bit using a solenoid source installed on a steel casing |
| US8322462B2 (en) * | 2008-12-22 | 2012-12-04 | Halliburton Energy Services, Inc. | Proximity detection system for deep wells |
| MX2013005519A (es) * | 2010-11-19 | 2013-07-05 | Schlumberger Technology Bv | Instrumento de registro de agujero abierto y metodo para hacer mediciones magneticas y de resistividad uiltra profundas. |
| WO2014089402A2 (en) * | 2012-12-07 | 2014-06-12 | Halliburton Energy Services Inc. | Surface excitation ranging system for sagd application |
-
2015
- 2015-04-23 AU AU2015392091A patent/AU2015392091B2/en not_active Ceased
- 2015-04-23 GB GB1714607.7A patent/GB2554185B/en active Active
- 2015-04-23 US US15/558,499 patent/US10677044B2/en active Active
- 2015-04-23 WO PCT/US2015/027373 patent/WO2016171703A1/en active Application Filing
- 2015-04-23 RU RU2017131727A patent/RU2660965C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2015-04-23 CA CA2979667A patent/CA2979667C/en active Active
-
2016
- 2016-03-17 AR ARP160100719A patent/AR103963A1/es active IP Right Grant
-
2017
- 2017-08-28 NO NO20171393A patent/NO20171393A1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4529939A (en) * | 1983-01-10 | 1985-07-16 | Kuckes Arthur F | System located in drill string for well logging while drilling |
| US5218301A (en) * | 1991-10-04 | 1993-06-08 | Vector Magnetics | Method and apparatus for determining distance for magnetic and electric field measurements |
| WO1993021589A1 (en) * | 1992-04-16 | 1993-10-28 | Vector Magnetics, Inc. | Alternating and static magnetic field gradient measurements for distance and direction determination |
| RU2229735C1 (ru) * | 2003-04-22 | 2004-05-27 | Кашик Алексей Сергеевич | Способ электрического каротажа обсаженных скважин |
| US20090308657A1 (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-17 | Schlumberger Technology Corporation | Magnetic ranging and controlled earth borehole drilling |
| GB2481506A (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-28 | Halliburton Energy Serv Inc | Systems and methods for EM ranging in oil based mud |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO20171393A1 (en) | 2017-08-28 |
| GB201714607D0 (en) | 2017-10-25 |
| US10677044B2 (en) | 2020-06-09 |
| US20180081076A1 (en) | 2018-03-22 |
| CA2979667A1 (en) | 2016-10-27 |
| CA2979667C (en) | 2021-05-04 |
| GB2554185A (en) | 2018-03-28 |
| WO2016171703A1 (en) | 2016-10-27 |
| AU2015392091A1 (en) | 2017-09-07 |
| GB2554185B (en) | 2021-02-24 |
| AU2015392091B2 (en) | 2019-01-31 |
| AR103963A1 (es) | 2017-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10584576B2 (en) | Well ranging apparatus, systems, and methods | |
| US9638028B2 (en) | Electromagnetic telemetry for measurement and logging while drilling and magnetic ranging between wellbores | |
| RU2651744C2 (ru) | Система определения наземного возбуждения для применения пгд | |
| US10830036B2 (en) | Well monitoring using casing centralizers | |
| NL1041822B1 (en) | Sensor system for downhole galvanic measurements. | |
| CN106795755B (zh) | 利用单电缆引导系统的完井 | |
| RU2503039C1 (ru) | Построение изображений удельного микросопротивления в проводящем и непроводящем буровом растворе | |
| US7878249B2 (en) | Communication system and method in a multilateral well using an electromagnetic field generator | |
| US20140000910A1 (en) | Apparatus with rigid support and related methods | |
| RU2660965C1 (ru) | Магнитолокация с использованием множества скважинных электродов | |
| RU2677732C1 (ru) | Способ и система дальнометрии на основе поверхностного возбуждения с использованием заземленной скважины и вспомогательного заземляющего устройства | |
| RU2667394C1 (ru) | Способы и системы дальнометрии на основе поверхностного возбуждения с использованием настраиваемого заземляющего устройства | |
| WO2011006054A2 (en) | Apparatus and method for reducing effects of eccentricity in induction tools | |
| CA3019471C (en) | Ranging and resistivity evaluation using current signals | |
| WO2022072662A1 (en) | Waterflood front imaging using segmentally insulated well liners as on-demand electrodes | |
| RU121087U1 (ru) | Устройство индукционного каротажа скважин в процессе бурения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200424 |