專利名稱：一種用于sagd雙水平井隨鉆電磁測距導向的計算方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種雙水平井鄰井間距隨鉆電磁探測計算方法，是SAGD雙水平井導 向鉆井控制的技術關鍵之一，屬于石油工程技術領域。
背景技術：
在石油、天然氣及煤層氣開采中，雙水平井、連通井及U型井等復雜結構井鉆井軌 跡復雜，定向控制難度大，要求對鄰井距離進行隨鉆精確探測。目前，國內普遍使用的隨鉆 測量工具不能直接測量鄰井距離，因而難以滿足復雜結構井鄰井距離隨鉆探測的特殊要 求。另外，國外雖已研制出能夠基本滿足以上要求的隨鉆電磁引導系統(tǒng)，但其核心技術仍被 保密和壟斷。因此，本發(fā)明者特研究設計了“一種鄰井距離隨鉆電磁探測系統(tǒng)”(申請?zhí)?200910210076. 6)，本項發(fā)明即是該系統(tǒng)的核心算法，可精確計算鄰井平行段的空間相對位 置。SAGD(蒸汽輔助重力泄油)技術是以蒸汽作為熱源，通過熱傳導與熱對流相結合， 實現蒸汽和油水之間的對流，再依靠原油和凝析液的重力作用采油。SAGD技術其中一種 實現方式為采取一對上下平行的水平井，位于上面的水平井作為注入井，下面的作為采油 井。為了保證SAGD技術的成功，鉆井時保持S AGD兩水平井水平段平行、間距誤差不得超過 士 1. Om是其中的關鍵環(huán)節(jié)之一。然而，通過測斜計算確定雙水平井間距的傳統(tǒng)方法誤差較 大，無法滿足現場需求，而本項發(fā)明結合鄰井距離隨鉆電磁探測系統(tǒng)可精確計算雙水平井 水平段的空間相對位置，從而工程技術人員根據計算結果可有效地控制鉆頭運動軌跡，以 便精確保持兩口井之間的相對距離和方位。鄰井距離隨鉆電磁探測系統(tǒng)主要由磁短節(jié)、電磁測量儀及鄰井距離測量計算方法 等組成，可以隨鉆探測鄰井距離，精確實現復雜結構井導向鉆井控制目標。磁短節(jié)是由橫 行排列的多個永磁體安裝在兩端帶有API標準口型的無磁鉆鋌中組成，緊跟在正鉆井鉆頭 后，與鉆具一同旋轉產生交變磁場是鄰井距離隨鉆電磁探測系統(tǒng)的信號源。電磁探測儀主 要由井下探管和地面系統(tǒng)兩部分組成，其主要作用是檢測與鉆頭串聯(lián)在一起的磁短節(jié)的磁 信號，并將檢測到的磁信號數據通過電纜傳輸到地面系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于根據井下探管接收到的磁信號，計算磁短節(jié)與井下探管的相對 位置，進而確定SAGD雙水平井水平段的空間相對位置。鄰井距離隨鉆電磁探測系統(tǒng)在SA⑶雙水平井中的工作原理如

圖1所示，本發(fā)明是 該系統(tǒng)的核心算法，提供一種確定SAGD雙水平井水平段相對位置的計算方法，包括下列步 驟步驟1，提取生產井與注入井的井況信息。生產井與注入井的井眼軌跡測量信息； 生產井與注入井的井口坐標；生產井與注入井的鉆盤平面高度(KB)和地面海拔高度(GL)； 生產井的井身結構。
步驟2，處理提取的生產井與注入井的井況信息。步驟3，計算旋轉磁短節(jié)遠場的磁感應強度。步驟4，提取探管采集的磁短節(jié)產生的磁信號。步驟5，對生產井與注入井進行測斜計算，并繪出生產井與注入井的井眼軌跡剖面 圖，確定雙水平井水平段相對方位的范圍。步驟6，利用所述處理后的井況信息、探管采集數據及測斜計算結果，計算探管與 磁短節(jié)的相對位置，進而確定生產井與注入井水平段的相對位置。所述步驟2包括步驟21，根據生產井與注入井的鉆盤平面高度(KB)和地面海拔高度(GL)，計算注 入井鉆盤平面高度比生產井鉆盤平面高度高多少或低多少。步驟22，確定井眼軌跡數據是相對于鉆盤平面高度還是地面海拔高度。步驟23，根據生產井與注入井井口坐標計算生產井井口相對注入井井口的偏移。步驟24，在探管和磁短節(jié)的實際垂直深度(TVD)、北坐標(N)、東坐標(E)數據上加 上或減去所述偏移量。所述步驟4包括根據估計的雙水平井水平段的間距D，用吊車、電纜車以及泵車或者修井鉆機將探 管下入到生產井合適位置，探管到鉆頭的軸向距離大約為D。鉆頭繼續(xù)鉆進大約2倍D的距 離，記錄下在這段距離探管接收到的磁信號。所述步驟6包括如圖3所示，當磁短節(jié)經過探管時，探管探測的磁感應強度的Bz分量(交變磁場 傳感器Z軸檢測到的磁場感應強度)的幅值會經過一個最小值，兩個最大值，且Bz幅值達 到兩個最大值時，ζ的變化量即為兩口水平井水平段的間距。如圖5所示，單位矢量i、j)代表三軸交變磁場傳感器的X、Y軸；單位矢量而代表t 時刻磁短節(jié)等效磁矩的方向；單位矢量^代表磁短節(jié)到探管的徑向；單位矢量^正交于探管 的軸向，同時正交于單位矢量^ ； Hs代表生產井井眼高邊方向；A 代表單位矢量而到單位矢 量^的夾角；Ato代表生產井井眼高邊Hs到單位矢量^的夾角；Ahx代表生產井井眼高邊Hs到 單位矢量^的夾角；Act代表單位矢量;f到單位矢量卩的夾角。SAGD雙水平井水平段的相對方 位可由角Ato的大小確定，而角Ahr的大小等于角Ahx和角Axr的和。角Ahx的大小可由三軸 加速度傳感器測得；角Act的大小可由下式求得
權利要求
1.一種利用探管接收磁短節(jié)產生的磁信號確定SAGD雙水平井水平段空間相對位置的計算方法，其特征在于下列步驟步驟1，提取生產井與注入井的井況信息。生產井與注入井的井眼軌跡測量信息；生產井與注入井的井口坐標；生產井與注入井的鉆盤平面高度(KB)和地面海拔高度(GL)；生產 井的井身結構。步驟2，處理提取的生產井與注入井的井況信息。 步驟3，計算旋轉磁短節(jié)遠場的磁感應強度。 步驟4，提取探管采集的磁短節(jié)產生的磁信號。步驟5，對生產井與注入井進行測斜計算，并繪出生產井與注入井的井眼軌跡剖面圖， 確定雙水平井水平段相對方位的范圍。步驟6，利用所述處理后的井況信息、探管采集數據及測斜計算結果，計算探管與磁短 節(jié)的相對位置，進而確定生產井與注入井水平段的相對位置。
2.權利要求1所述的利用探管接收磁短節(jié)產生的磁信號確定SAGD雙水平井水平段空 間相對位置的計算方法，其特征在于，步驟2包括步驟21，根據生產井與注入井的鉆盤平面高度(KB)和地面海拔高度(GL)，計算注入井 鉆盤平面高度比生產井鉆盤平面高度高多少或低多少。步驟22，確定井眼軌跡數據是相對于鉆盤平面高度還是地面海拔高度。 步驟23，根據生產井與注入井井口坐標計算生產井井口相對注入井井口的偏移。 步驟24，在探管和磁短節(jié)的實際垂直深度(TVD)、北坐標(N)、東坐標(E)數據上加上或 減去所述偏移量。
3.權利要求1所述的利用探管接收磁短節(jié)產生的磁信號確定SAGD雙水平井水平段空 間相對位置的計算方法，其特征在于，步驟4包括根據估計的雙水平井水平段的間距D，用吊車、電纜車以及泵車或者修井鉆機將探管下 入到生產井合適位置，探管到鉆頭的軸向距離大約為D。鉆頭繼續(xù)鉆進大約2倍D的距離， 記錄下在這段距離探管接收到的磁信號。
4.權利要求1所述的利用探管接收磁短節(jié)產生的磁信號確定SAGD雙水平井水平段空 間相對位置的計算方法，其特征在于，步驟6包括當磁短節(jié)經過探管時，探管探測的磁感應強度的Bz分量(交變磁場傳感器Z軸檢測到 的磁場感應強度)的幅值會經過一個最小值，兩個最大值，且Bz幅值達到兩個最大值時，ζ 的變化量即為兩口水平井水平段的間距。SAGD雙水平井水平段的相對方位可由角Ahr的大小確定，而角Ahr的大小等于角Ahx和 角的和。角Ahx的大小可由三軸加速度傳感器測得；角Axr的大小可由下式求得
全文摘要
一種用于SAGD雙水平井隨鉆電磁測距導向的計算方法，主要包括采集數據的處理、旋轉磁短節(jié)遠場磁感應強度的計算、井眼軌跡的測斜計算及鄰井平行間距算法等。在稠油、天然氣水合物等非常規(guī)油氣資源開采過程中，對SAGD雙水平井水平段間距進行精確控制是關鍵技術環(huán)節(jié)之一。本發(fā)明針對這一應用背景，采用井眼軌跡測斜計算方法與隨鉆電磁探測相結合的手段，以實時監(jiān)測雙水平井水平段的空間相對位置關系。首先，利用探管接收的旋轉磁短節(jié)產生的磁信號得到雙水平井水平段的間距；然后，利用井眼軌跡測斜計算和隨鉆電磁探測信號發(fā)明了一種可以確定雙水平井水平段相對方位的計算方法。本發(fā)明既可應用于SAGD雙水平井導向鉆井探制中，也可應用于多井防碰和三維繞障監(jiān)測計算中。
文檔編號E21B47/00GK102003170SQ20101051088
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權日2010年10月19日
發(fā)明者刁斌斌, 閆永維, 高德利 申請人:中國石油大學(北京)