RU2017116971A

RU2017116971A - Эффективная магнитометрическая азимутальная ориентация для отклонения вертикального ствола скважины в магнитно-возмущенных средах

Info

Publication number: RU2017116971A
Application number: RU2017116971A
Authority: RU
Inventors: Клинтон МОСС; Дуглас РИДЖВЕЙ; Трой МАРТИН; Артур ЛАПОРТА
Original assignee: Эпплайд Текнолоджиз Эссоушиэйтс, Инк.
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2018-11-20
Also published as: CN107109896A; WO2016061376A1; AU2015332453A1; US9938773B2; US20160115779A1; CA2959868C; CA2959868A1

Claims

1. Система отсчета положения искусственного отклонителя, содержащая:

источник мощности, причем источник мощности подает ток на провод заземления и эталонный подводящий провод;

точку заземления, причем точка заземления соединена с проводом заземления и находится в электрическом соединении с землей;

эталонный ствол скважины, причем эталонный ствол скважины включает в себя эталонный проводник, который находится в электрическом соединении с землей, при этом эталонный проводник находится в электрическом соединении с эталонным подводящим проводом; а также

датчик системы наведения, расположенный снаружи эталонного ствола скважины, включающий в себя, по меньшей мере, один магнитометр.

2. Система отсчета положения искусственного отклонителя по п. 1, в которой источник мощности поставляет электрический ток, который проходит через эталонный подводящий провод, эталонный проводник, землю, точку заземления, и провод заземления.

3. Система отсчета положения искусственного отклонителя по п. 1, в которой датчик системы наведения включается в направленную бурильную колонну, расположенную внутри направленного ствола скважины, причем направленная бурильная колонна включает в себя инструмент, имеющий эталонное направление, при этом угол между эталонным направлением и эталонным стволом скважины определяется положением отклонителя.

4. Система отсчета положения искусственного отклонителя по п. 3, в которой датчик системы наведения содержит ряд магнитометров, а смещение между эталонным направлением и осями магнитометра известно.

5. Система отсчета положения искусственного отклонителя по п. 1, в которой источник мощности предусматривает один или более источников переменного тока или источников переключаемого постоянного тока.

6. Система отсчета положения искусственного отклонителя по п. 1, дополнительно содержащая второй провод заземления, соединенный со второй точкой заземления.

7. Система отсчета положения искусственного отклонителя по п. 6, в которой первый и второй провода заземления соединяются с источником мощности через блок балансировки тока.

8. Система отсчета положения искусственного отклонителя по п. 6, дополнительно содержащая второй источник мощности, причем второй источник мощности электрически соединяется между эталонным проводником и вторым проводом заземления.

9. Система отсчета положения искусственного отклонителя по п. 6, в которой первый и второй провода заземления простираются от эталонного ствола скважины в противоположных направлениях.

10. Система отсчета положения искусственного отклонителя по п. 1, в которой эталонный подводящий провод соединяется с эталонным проводником на верхнем конце эталонного проводника на или вблизи поверхности земли.

11. Система отсчета положения искусственного отклонителя по п. 1, в которой эталонный подводящий провод соединяется с проводом, простирающемся в эталонном стволе скважине, и который находится в электрическом контакте с эталонным проводником.

12. Система отсчета положения искусственного отклонителя по п. 1, в которой эталонный проводник выбирается из одной или более проводящей обсадной колонны, труб, бурильной штанги, отрезка бурильной колонны, оборудования, находящегося в скважине или других скважинных инструментов.

13. Система отсчета положения искусственного отклонителя по п. 1, в которой эталонный проводник содержит один или более проводов или кабелей, простирающихся в эталонном стволе скважины.

14. Способ, включающий:

соединение источника мощности между точкой заземления и эталонным проводником, причем точка заземления расположена на расстоянии от эталонного проводника и находится в электрическом соединении с землей, при этом эталонный проводник, расположен в эталонном стволе скважины и находится в электрическом соединении с землей;

проведение тока от источника мощности, через эталонный проводник, землю, и точку заземления таким образом, что эталонное магнитное поле генерируется вдоль эталонного проводника; а также

измерение эталонного магнитного поля с помощью магнитометра, расположенного снаружи эталонного ствола скважины.

15. Способ по п. 14, в котором измерение эталонного магнитного поля осуществляется с помощью датчика системы наведения, включающего в себя, по меньшей мере, один магнитометр.

16. Способ по п. 15, в котором датчик системы наведения включается как часть направленной бурильной колонны, расположенной в направленном стволе скважины.

17. Способ по п. 16, в котором величина и направление эталонного магнитного поля может быть вычислена в точке, находящейся на расстоянии от своего источника, как:

где

- направление и расстояние от эталонного ствола скважины, а

- ток и направление тока i в эталонном стволе скважины.

18. Способ по п. 16, дополнительно содержащий:

изменение полярности источника мощности таким образом, что вдоль эталонного проводника генерируется отрицательное эталонное магнитное поле;

измерение отрицательного эталонного магнитного поля с помощью магнитометра; а также

вычитание измеренного эталонного магнитного поля из отрицательного эталонного магнитного поля таким образом, что эталонное магнитное поле отделяется от любых других магнитных полей.

19. Способ по п. 16, дополнительно содержащий:

выключение источника мощности;

измерение любых других магнитных полей с помощью магнитометра; а также

вычитание измеренных других магнитных полей из измеренного эталонного магнитного поля таким образом, что эталонное магнитное поле отделяется от других магнитных полей.

20. Способ по п. 16, в котором магнитометр представляет собой трехосный магнитометр, соответствующий осям х, у, и z, причем ось z совпадает с направляемым стволом скважины, а оси х и у взаимно ортогональны и ортогональны оси z.

21. Способ по п. 16, дополнительно содержащий:

проведение второго тока от источника мощности через эталонный проводник, землю и точку заземления таким образом, что второе эталонное магнитное поле генерируется вдоль эталонного проводника, при этом второй ток, по существу, такой же, как первый ток;

измерение второго эталонного магнитного поля с помощью магнитометра;

сравнение измеренного первого эталонного магнитного поля и измеренного второго эталонного магнитного поля; а также

определение того, произошло ли какое-либо движение направляемой колонны инструментов между первым измерением и вторым измерением.

22. Способ по п. 20, в котором направленная бурильная колонна дополнительно содержит направляющий инструмент, направление которого определяется положением отклонителя.

23. Способ по п. 22, в котором ориентация отклонителя относительно датчика системы наведения известна.

24. Способ по п. 23, в котором угол между направлением отклонителя и эталонным стволом скважины дается по формуле:

.

25. Способ по п. 24, дополнительно содержащий привязку вычисленного направления отклонителя к требуемому эталонному направлению в соответствии с:

где

- требуемое эталонное направление,

- ось направленной бурильной колонны в мировых координатах:

где θ и ϕ являются наклоном и азимутом направленной бурильной колонны соответственно.