Область техники, к которой относится изобретение
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся, но без ограничения, к области скважинных исследований, в частности к устройству для обнаружения смежной скважины, способу обнаружения смежной скважины и соответствующей системе.
Предпосылки создания изобретения
Кустовые скважины и загущающие скважины обладают преимуществами в аспектах обустройства нефтяных промыслов и добычи нефти, но с увеличением количества устьев скважин на одной платформе увеличивается риск пересечения траекторий стволов скважин при бурении. Неожиданное перекрестное пересечение траекторий стволов скважин будет приводить к потенциальным и даже пагубным последствиям для нефтяных компаний и окружающей среды. Для уменьшения частоты возникновения таких аварий были предложены некоторые технологии предотвращения пересечения траекторий стволов скважин.
В документе «Anti-Collision Technology and Application of Infill Wells in a Cluster Well Group, 2018 (Технология предотвращения пересечения траекторий и применение загущающих скважин в группе кустовых скважин, 2018 г.)» и патенте «Optimization Method of Drilling Sequence in an Offshore Cluster Well Group (Способ оптимизации последовательности бурения в группе морских кустовых скважин) (CN201510611700.9)», чтобы избежать пересечения траекторий, принят способ сканирования для предотвращения пересечения траекторий, в котором ошибки траекторий стволов скважин вычисляют так, что эллипс ошибок данной скважины, аппроксимированный с помощью данного способа, не пересекается с эллипсом ошибок траекторий смежной скважины. В способе сканирования для предотвращения пересечения траекторий, если имеют место такие факторы, как относительно большая ошибка, возникающая в траектории во время получения данных бурения вследствие таких случаев, как магнитное влияние или т.п., низкая точность, искажения или отсутствие параметра траектории смежной скважины, а также излишне идеалистический способ аппроксимации траектории и т.д., аппроксимированная траектория ствола скважины будет отклоняться от фактической траектории, и поэтому возникает пересечение траекторий.
В документе «Analysis and Visualization of Borehole Cross-Collision Risk, 2018 (Анализ и визуализация риска перекрестного пересечения траекторий стволов скважин, 2018 г.)» и патенте «An Anti-Collision Early Warning Method for Upper Vertical Section of Cluster Well Based on Magnetic Field Detection of Casing String in Adjacent Wells (Способ предварительно оповещения с целью предотвращения пересечения траекторий для верхнего вертикального участка кустовой скважины на основе обнаружения магнитного поля колонны обсадных труб в смежных скважинах) (CN201711416109.3)» для идентификации явления магнитного влияния смежной обсадной трубы и риска перекрестного пересечения траекторий стволов скважин используют полученное с использованием быстрого инструментального поверхностного измерения значение MWD, что может не только повысить вероятность идентификации риска перекрестного пересечения траекторий стволов скважин, но и обнаружить риск перекрестного пересечения траекторий стволов скважин как можно раньше, а также оценить относительные положения колонн обсадных труб в смежных скважинах, за счет чего предоставляется важная основа для предотвращения пересечения траекторий около барьерной конструкции. В способе анализа вероятности перекрестного пересечения траекторий траекторию скважины отслеживают с помощью инклинометра, а затем вычисляют относительное расстояние в соответствии с траекторией. Такая опосредованная оценка для расстояния в значительной степени зависит от точности данных инклинометра, а на результат измерения магнитного инклинометра легко оказывает влияние источник внешнего магнитного поля, в частности, обсадные трубы смежных скважин. Поэтому данный способ характеризуется относительно большой ошибкой и часто является роковым для предотвращения пересечения траекторий на небольших расстояниях и небольшой глубине.
Сущность изобретения
Приведенное ниже является описанием сущности объекта изобретения, подробно описанного в данном документе. Это описание сущности изобретения не направлено на ограничение объема правовой охраны формулы изобретения.
В настоящем изобретении предоставляется устройство для обнаружения смежной скважины, способ обнаружения смежной скважины и соответствующая система, при этом устройство для обнаружения смежной скважины может непосредственно получать информацию об относительном расстоянии и информацию об азимуте смежной скважины путем использования электромагнитных сигналов.
В первом аспекте в настоящем изобретении предоставляется устройство для обнаружения смежной скважины, расположенное на утяжеленной бурильной трубе первой скважины; при этом устройство для обнаружения смежной скважины содержит передающий зонд и принимающий зонд; и устройство содержит передающий зонд, выполненный с возможностью генерирования первичного магнитного поля в соответствии с биполярным кратковременным импульсным сигналом, подаваемым на данный передающий зонд; при этом изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины; и принимающий зонд, выполненный с возможностью генерирования индуцированной электродвижущей силы в соответствии со вторым магнитным полем, при этом индуцированная электродвижущая сила используется для получения информации о расстоянии и информации об азимуте смежной скважины.
В иллюстративном варианте осуществления передающий зонд представляет собой катушку, намотанную на утяжеленную бурильную трубу; нормальное направление катушки, намотанной на утяжеленную бурильную трубу, параллельно осевому направлению утяжеленной бурильной трубы.
В иллюстративном варианте осуществления принимающий зонд представляет собой поперечную катушку, расположенную на поверхности утяжеленной бурильной трубы; и катушка перпендикулярна осевому направлению утяжеленной бурильной трубы.
В иллюстративном варианте осуществления принимающий зонд предусматривает одну или несколько пар принимающих зондов; при этом каждая пара принимающих зондов симметрично установлена на двух концах передающего зонда.
В иллюстративном варианте осуществления передающий зонд и принимающий зонд содержат магнитомягкий материал.
Во втором аспекте в настоящем изобретении также предоставляется способ обнаружения смежной скважины, при этом устройство для обнаружения смежной скважины, описанное в любом из приведенных выше вариантов осуществления, располагают на утяжеленной бурильной трубе первой скважины, подлежащей обнаружению, и способ обнаружения смежной скважины включает: подачу биполярного кратковременного импульсного сигнала на передающий зонд в устройстве для обнаружения смежной скважины во время равномерного вращения утяжеленной бурильной трубы первой скважины; генерирование передающим зондом первичного магнитного поля за счет возбуждения биполярным кратковременным импульсным сигналом; при этом изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины; генерирование принимающим зондом в устройстве для обнаружения смежной скважины индуцированной электродвижущей силы в соответствии со вторым магнитным полем; и получение информации об относительном расстоянии и информации об азимуте второй скважины посредством обратного преобразования индуцированной электродвижущей силы.
В иллюстративном варианте осуществления изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины и включает: генерирование передающим зондом первичного магнитного поля в пространстве при возбуждении передающего зонда прямым импульсом биполярного кратковременного импульсного сигнала; и генерирование кольцевого индуцированного тока и второго магнитного поля на обсадной трубе смежной второй скважины при выключении прямого импульса.
В иллюстративном варианте осуществления индуцированная электродвижущая сила характеризуется следующим:
В приведенном выше выражении для индуцированной электродвижущей силы UR представляет индуцированную электродвижущую силу, ω представляет угловую частоту сигнала, NR представляет количество витков катушки принимающего зонда, и S представляет полезную площадь сечения катушки принимающего зонда.
В иллюстративном варианте осуществления получение информации о расстоянии и информации об азимуте второй скважины посредством обратного преобразования индуцированной электродвижущей силы включает: выполнение обработки дифференциального усиления в отношении электродвижущей силы, генерируемой каждой парой принимающих зондов; и получение информации о расстоянии и информации об азимуте второй скважины посредством обратного преобразования сигнала, в отношении которого была выполнена обработка дифференциального усиления.
В третьем аспекте в настоящем изобретении также предоставляется система для обнаружения смежной скважины, применимая при обнаружении смежной скважины в кустовых скважинах и содержащая устройство для обнаружения смежной скважины, описанное в любом из приведенных выше вариантов осуществления, наземный модуль обработки и сигнальный модуль; при этом сигнальный модуль выполнен с возможностью подачи биполярного кратковременного импульсного сигнала на передающий зонд при обнаружении смежной скважины; устройство для обнаружения смежной скважины выполнено с возможностью генерирования электродвижущей силы в соответствии с биполярным кратковременным импульсным сигналом; и наземный модуль обработки выполнен с возможностью получения информации о расстоянии и информации об азимуте второй скважины посредством обратного преобразования электродвижущей силы.
В иллюстративном варианте осуществления устройство для обнаружения смежной скважины содержит передающий зонд. Передающий зонд представляет собой катушку, намотанную на утяжеленную бурильную трубу; и нормальное направление катушки, намотанной на утяжеленную бурильную трубу, параллельно осевому направлению утяжеленной бурильной трубы.
В иллюстративном варианте осуществления устройство для обнаружения смежной скважины дополнительно содержит принимающий зонд. Принимающий зонд представляет собой поперечную катушку, расположенную на поверхности утяжеленной бурильной трубы; и катушка перпендикулярна осевому направлению утяжеленной бурильной трубы; и принимающий зонд предусматривает одну или несколько пар принимающих зондов; при этом каждая пара принимающих зондов установлена симметрично на двух концах передающего зонда.
В иллюстративном варианте осуществления изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины и включает: генерирование передающим зондом первичного магнитного поля в пространстве при возбуждении передающего зонда прямым импульсом биполярного кратковременного импульсного сигнала; и генерирование кольцевого индуцированного тока и второго магнитного поля на обсадной трубе смежной второй скважины при выключении прямого импульса.
В иллюстративном варианте осуществления индуцированная электродвижущая сила характеризуется следующим:
В приведенном выше выражении для индуцированной электродвижущей силы UR представляет индуцированную электродвижущую силу, со представляет угловую частоту сигнала, NR представляет количество витков катушки принимающего зонда, и S представляет полезную площадь сечения катушки принимающего зонда.
В иллюстративном варианте осуществления получение информации об относительном расстоянии и информации об азимуте второй скважины посредством обратного преобразования индуцированной электродвижущей силы включает: выполнение обработки дифференциального усиления в отношении индуцированной электродвижущей силы, генерируемой каждой парой принимающих зондов; и получение информации о расстоянии и информации об азимуте второй скважины посредством обратного преобразования сигнала, в отношении которого была выполнена обработка дифференциального усиления.
Другие аспекты станут очевидными после прочтения и понимания сопроводительных графических материалов и подробных описаний.
Краткое описание графических материалов
Сопроводительные графические материалы используются для обеспечения дополнительного понимания технических решений настоящего изобретения и составляют часть описания. Они используются совместно с вариантами осуществления настоящего изобретения для разъяснения технических решений настоящего изобретения и не составляют ограничение технических решений настоящего изобретения.
На фиг.1 представлено схематическое изображение устройства для обнаружения смежной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2 представлено схематическое изображение местоположения устройства для обнаружения смежной скважины в некоторых иллюстративных вариантах осуществления.
На фиг.3 представлено распределение магнитного поля передающего зонда в некоторых иллюстративных вариантах осуществления.
На фиг.4 представлено схематическое изображение формы волны передающего сигнала в некоторых иллюстративных вариантах осуществления.
На фиг.5 представлено распределение магнитного поля принимающего зонда в некоторых иллюстративных вариантах осуществления.
На фиг.6 представлено схематическое изображение формы волны принятого сигнала в некоторых иллюстративных вариантах осуществления.
На фиг.7 представлено схематическое изображение вида спереди и вида сверху утяжеленной бурильной трубы, вращаемой при бурении, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления.
На фиг.8 представлена блок-схема способа обнаружения смежной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.9 представлена система для обнаружения смежной скважины согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг.10 представлена последовательность операций зондирования в системе для обнаружения смежной скважины в некоторых иллюстративных вариантах осуществления.
На фиг.11 представлен принятый отклик после выполнения обработки дифференциального усиления, когда двойные мишени находятся на одинаковом расстоянии от зонда, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления.
Подробное описание
В дальнейшем варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны со ссылкой на сопроводительные графические материалы. Необходимо отметить, что варианты осуществления настоящего изобретения и признаки в вариантах осуществления можно комбинировать друг с другом произвольно при условии отсутствия конфликта.
Этапы, изображенные в блок-схеме сопроводительных графических материалов, могут выполняться в компьютерной системе, такой как набор исполняемых компьютером инструкций. И хотя в блок-схеме изображена логическая последовательность, в некоторых случаях изображенные или описанные этапы могут выполняться в последовательности, отличной от изображенной здесь.
В варианте осуществления настоящего изобретения предоставляется устройство для обнаружения смежной скважины, показанное на фиг.1, при этом устройство для обнаружения смежной скважины расположено на утяжеленной бурильной трубе первой скважины; и устройство для обнаружения смежной скважины содержит передающий зонд 110 и принимающий зонд 120; и устройство содержит: передающий зонд 110, выполненный с возможностью генерирования первичного магнитного поля в соответствии с биполярным кратковременным импульсным сигналом, подаваемым на данный передающий зонд; при этом изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины; и принимающий зонд 120, выполненный с возможностью генерирования индуцированной электродвижущей силы в соответствии со вторым магнитным полем, при этом индуцированная электродвижущая сила используется для получения информации об относительном расстоянии и информации об азимуте смежной скважины.
В настоящем варианте осуществления устройство для обнаружения смежной скважины расположено в первой скважине, и схематическое изображение положений первой скважины и второй скважины показано на фиг.2.
При подаче биполярного кратковременного импульсного сигнала на передающий зонд, когда выводится прямой импульс, в пространстве генерируется первичное магнитное поле с распределением магнитного поля передающего зонда, показанным на фиг.3, и формой волны сигнала передачи передающего зонда, показанной на фиг.4; при выключении прямого импульса магнитное поле резко исчезает, на обсадной трубе смежной скважины будут генерироваться относительно большой кольцевой индуцированный ток и вторичное магнитное поле. Индуцированный ток и вторичное магнитное поле будут постепенно затухать, и вторичное магнитное поле при затухании будет генерировать индуцированную электродвижущую силу при прохождении через принимающую катушку, причем распределение магнитного поля принимающего зонда показано на фиг.5, и форма волны сигнала, принятого принимающим зондом, показана на фиг.6.
В иллюстративном варианте осуществления реализация получения информации об относительном расстоянии и информации об азимуте смежной скважины с использованием индуцированной электродвижущей силы может осуществляться следующим образом.
Создана модель для зондирования кратковременным электромагнитным сигналом кустовых скважин, и введен магнитный вектор 
Так как передающий зонд, представляющий собой передающую катушку, обмотан вокруг утяжеленной бурильной трубы, он не может служить в качестве магнитного диполя для вычисления, но его можно рассматривать как эквивалентную токовую петлю. Токовая петля состоит их электрических диполей. Тогда векторный потенциал, генерируемый отрезком электрического диполя, Idl, расположенным в равномерном пространстве R=(r', ϕ', 0) в любой точке R=(r, ϕ, z) в этом пространстве, удовлетворяет однородному и неоднородному уравнениям Гельмгольца:
В приведенных выше уравнениях (1) и (2) 
- магнитный вектор, k - волновое число, IT - интенсивность передающего тока, и 
- длина дуги электрического диполя. Решая уравнение (1), векторный потенциал в направлении 
генерируемый в пространстве передающей катушкой, можно получить следующим образом:
В приведенном выше уравнении (3) Aϕ - векторный потенциал в направлении 
NT -количество витков передающей катушки, h - интенсивность передающего тока, r0 - радиус утяжеленной бурильной трубы, и I1(•) и K1(•) - функции Бесселя комплексного аргумента первого порядка первого рода и второго рода соответственно, где х и λ - введенные переменные, удовлетворяющие х2=λ2-k2, z - расстояние между передающей катушкой и принимающей катушкой. В соответствии с зависимостью между магнитным полем и векторным потенциалом, 
интенсивность магнитного поля, представляющего собой первичное магнитное поле, генерируемое передающей катушкой, можно получить следующим образом:
В приведенном выше уравнении (4) I0(•) и K0(•) - функции Бесселя комплексного аргумента нулевого порядка первого рода и второго рода соответственно. Решая уравнение (2), интенсивность магнитного поля, представляющего собой вторичное магнитное поле, генерируемое передающей катушкой в каждом слое диэлектрика, можно получить следующим образом:
В приведенном выше уравнении (5) А1 - неопределенный коэффициент, который можно найти в соответствии с граничным условием каждого слоя диэлектрика.
В фактическом процессе обнаружения нижней скважины для измерения электромагнитного отклика нижней скважины обычно используют индуцированную электродвижущую силу. Поэтому индуцированную электродвижущую силу вторичного поля, принятого поперечной принимающей катушкой, можно выразить следующим образом:
В приведенном выше уравнении (6) ω представляет угловую частоту сигнала, NR представляет количество витков катушки в принимающем зонде, и S представляет полезную площадь сечения катушки в принимающем зонде.
На основе приведенного выше уравнения зависимости получают устройство для обнаружения смежной скважины, и принимают его для зондирования расстояния и азимута между кустовыми скважинами. В ходе измерения утяжеленная бурильная труба первой скважины находится в состоянии вращения, и для выполнения многокомпонентного зондирования можно использовать поперечный принимающий зонд. Вид спереди и вид сверху утяжеленной бурильной трубы, вращаемой при бурении, показаны на фиг.7.
Дополнительно вращение утяжеленной бурильной трубы заставляет принимающий зонд отключать вторичное поле, и конечный отклик во временной области представляет собой сочетание электродвижущей силы, индуцированной вторичным полем, и электродвижущей силы, генерируемой путем отключения вторичного поля за счет вращения, то есть
В приведенном выше уравнении (7) UR(t) представляет зависимость электродвижущей силы от времени наблюдения, и t представляет время наблюдения.
В иллюстративном варианте осуществления передающий зонд представляет собой катушку, намотанную на утяжеленную бурильную трубу; при этом нормальное направление катушки, намотанной на утяжеленную бурильную трубу, параллельно осевому направлению утяжеленной бурильной трубы.
В иллюстративном варианте осуществления принимающий зонд представляет собой поперечную катушку, расположенную на поверхности утяжеленной бурильной трубы; катушка перпендикулярна осевому направлению утяжеленной бурильной трубы; при этом принимающий зонд может представлять собой поперечную катушку, расположенную в канавке, открытой на поверхности утяжеленной бурильной трубы; и катушка перпендикулярна осевому направлению утяжеленной бурильной трубы.
В иллюстративном варианте осуществления принимающий зонд предусматривает одну или несколько пар принимающих зондов; при этом каждая пара принимающих зондов симметрично установлена на двух концах передающего зонда. В настоящем варианте осуществления принимающий зонд может содержать пару поперечных зондов, т.е. два поперечных зонда, один из которых находится вблизи измеряемой обсадной трубы, а другой из которых находится вдали от измеряемой обсадной трубы, чтобы обеспечить разность расстояний от двух поперечных принимающих зондов до измеряемой обсадной трубы («измеряемая обсадная труба» относится к обсадной трубе смежной скважины), и чтобы можно было исключить неопределенность в радиальном направлении после выполнения дифференциальной обработки в отношении соответствующих принятых сигналов, что может дополнительно повышать точность определения направления. На основании этого путем определения значений амплитуды двух поперечных принятых откликов можно определить относительное перемещение между обсадной трубой смежной скважины и фонтанирующей артезианской скважиной. Если две скважины расположены параллельно, два поперечных принятых отклика можно по-прежнему скомбинировать для повышения общего соотношения сигнал-шум системы предотвращения пересечения траекторий кустовых скважин. Принимающий зонд может также предусматривать несколько пар, причем несколько пар принимающих зондов могут быть расположены для добавления симметричных поперечных принимающих зондов через некоторые промежутки расстояния в продольном направлении.
В иллюстративном варианте осуществления передающий зонд и принимающий зонд содержат магнитомягкий материал, при этом магнитомягкий материал может повышать интенсивность сигнала.
В варианте осуществления настоящего изобретения предоставляется способ обнаружения смежной скважины, показанный на фиг.8, применимый в устройстве для обнаружения смежной скважины, которое описано в приведенном выше варианте осуществления и расположено на утяжеленной бурильной трубе первой скважины, причем схематическое изображение его положения показано на фиг.2, и способ обнаружения смежной скважины включает следующие этапы 810-840.
На этапе 810 биполярный кратковременный импульсный сигнал подают на передающий зонд в устройстве для обнаружения смежной скважины при равномерном вращении утяжеленной бурильной трубы первой скважины.
На этапе 820 биполярный кратковременный импульсный сигнал возбуждает передающий зонд для генерирования первичного магнитного поля; при этом изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины.
На этапе 830 принимающий зонд в устройстве для обнаружения смежной скважины генерирует индуцированную электродвижущую силу в соответствии со вторым магнитным полем.
На этапе 840 информацию о расстоянии и информацию об азимуте второй скважины получают путем обратного преобразования индуцированной электродвижущей силы.
В иллюстративном варианте осуществления изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины и включает следующее: передающий зонд генерирует первичное магнитное поле в пространстве при возбуждении передающего зонда прямым импульсом биполярного кратковременного импульсного сигнала; и кольцевой индуцированный ток и вторичное магнитное поле генерируются на обсадной трубе смежной второй скважины при выключении прямого импульса.
В иллюстративном варианте осуществления индуцированная электродвижущая сила характеризуется следующим:
В приведенном выше уравнении UR представляет индуцированную электродвижущую силу, со представляет угловую частоту сигнала, NR представляет количество витков катушки принимающего зонда, и S представляет полезную площадь сечения катушки принимающего зонда.
В иллюстративном варианте осуществления получение информации о расстоянии и информации об азимуте второй скважины путем обратного преобразования зондирующего сигнала включает следующее: обработку дифференциального усиления выполняют в отношении зондирующего сигнала, принятого каждой парой принимающих зондов; и информацию о расстоянии и информацию об азимуте второй скважины получают путем обратного преобразования сигнала, в отношении которого была выполнена обработка дифференциального усиления.
В варианте осуществления настоящего изобретения предоставляется система для обнаружения смежной скважины, показанная на фиг.9, применимая при обнаружении смежной скважины кустовых скважин и содержащая устройство для обнаружения смежной скважины, описанное в любом из приведенных выше вариантов осуществления, наземный модуль обработки и сигнальный модуль. Сигнальный модуль выполнен с возможностью подачи биполярного кратковременного импульсного сигнала на передающий зонд при обнаружении смежной скважины; при этом биполярный кратковременный импульсный сигнал показан на фиг.4. Устройство для обнаружения смежной скважины выполнено с возможностью генерирования электродвижущей силы в соответствии с биполярным кратковременным импульсным сигналом. Наземный модуль обработки выполнен с возможностью получения информации о расстоянии и информации об азимуте второй скважины путем обратного преобразования электродвижущей силы. Наземный модуль обработки содержит: верхний приборный модуль и наземный модуль сбора и обработки данных.
В иллюстративном варианте осуществления устройство для обнаружения смежной скважины содержит: передающий зонд; при этом передающий зонд представляет собой катушку, намотанную на утяжеленную бурильную трубу; и нормальное направление катушки, намотанной на утяжеленную бурильную трубу, параллельно осевому направлению утяжеленной бурильной трубы.
В иллюстративном варианте осуществления устройство для обнаружения смежной скважины дополнительно содержит: принимающий зонд, при этом принимающий зонд представляет собой поперечную катушку, расположенную на поверхности утяжеленной бурильной трубы; и катушка перпендикулярна осевому направлению утяжеленной бурильной трубы; и принимающий зонд предусматривает одну или несколько пар принимающих зондов; при этом каждая пара принимающих зондов установлена симметрично на двух концах передающего зонда.
В иллюстративном варианте осуществления изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины и включает следующее: передающий зонд генерирует первичное магнитное поле в пространстве при возбуждении передающего зонда прямым импульсом биполярного кратковременного импульсного сигнала; и кольцевой индуцированный ток и второе магнитное поле генерируются на обсадной трубе смежной второй скважины при выключении прямого импульса.
В иллюстративном варианте осуществления индуцированная электродвижущая сила характеризуется следующим:
В приведенном выше выражении для индуцированной электродвижущей силы UR представляет индуцированную электродвижущую силу, со представляет угловую частоту сигнала, NR представляет количество витков катушки принимающего зонда, и S представляет полезную площадь сечения катушки принимающего зонда.
В иллюстративном варианте осуществления получение информации об относительном расстоянии и информации об азимуте второй скважины путем обратного преобразования индуцированной электродвижущей силы включает следующее: обработку дифференциального усиления выполняют в отношении индуцированной электродвижущей силы, генерируемой каждой парой принимающих зондов; и информацию о расстоянии и информацию об азимуте второй скважины получают путем обратного преобразования сигнала, в отношении которого была выполнена обработка дифференциального усиления.
Ниже представлен пример для иллюстрации последовательности операций зондирования в системе для обнаружения смежной скважины, показанной на фиг.10.
На этапе 1 на утяжеленную бурильную трубу наматывают продольную передающую катушку.
На этапе 2 в канавках, открытых на утяжеленной бурильной трубе, устанавливают два поперечных принимающих зонда, и упорядочивают расстояние между двумя зондами, расположенными на двух концах передающей катушки.
На этапе 3 утяжеленную бурильную трубу равномерно вращают.
На этапе 4 на передающую катушку во время вращения утяжеленной бурильной трубы подают кратковременный электромагнитный возбуждающий сигнал.
На этапе 5 путем использования двух поперечных принимающих зондов зондируют информацию о среде в окрестности фонтанирующей артезианской скважины.
На этапе 6 поперечный принятый сигнал передается в наземный модуль обработки с помощью системы передачи во время бурения.
На этапе 7 сигналы двух поперечных принимающих зондов совместно обрабатывают.
На этапе 8 выполняют обратное преобразование в отношении относительного расстояния и азимута обсадной трубы смежной скважины.
При принятии вышеописанной системы для обнаружения смежной скважины можно точно и непосредственно получать относительное расстояние и азимут смежной скважины в кустовых скважинах.
Приведенные выше варианты осуществления описаны ниже с помощью примера.
Эффективность зондирования расстояния действующим инструментом предотвращения пересечения траекторий стволов скважин во время бурения проверяли на примере структуры зонда «один передатчик и два приемника». Для моделирования утяжеленной бурильной трубы использовали вращающуюся алюминиевую трубу на немагнитной опоре, и для моделирования подвергаемых обнаружению скважин брали комбинацию из двух 7-дюймовых стандартных обсадных труб (две мишени, одна слева и одна справа, размещенные на земле).
Расстояния между двумя мишенями и зондом равны. Относительные расстояния между зондом и двумя мишенями последовательно устанавливали как равные 1 м, 3 м, 5 м, 7 м и 9 м, и зондирование выполняли во время вращения утяжеленной бурильной трубы. Эффективность зондирования расстояния устройством для обнаружения смежной скважины анализировали путем выполнения обработки дифференциального усиления в отношении принятых откликов двух поперечных принимающих зондов. При равных расстояниях между двумя мишенями и зондом принятые отклики, в отношении которых была выполнена обработка дифференциального усиления, показаны на фиг.11.
Как может быть видно на фиг.11, хотя с помощью комбинации кратковременных электромагнитных зондов «один передатчик и два приемника» можно получить относительно идеальную способность зондирования расстояний, когда расстояния между двумя мишенями и зондом составляют 8 м, поскольку относительные расстояния являются относительно большими, амплитуда принятого сигнала является ограниченной, и полезный сигнал почти полностью погружается в шум, даже при выполнении обработки дифференциального усиления в отношении сигналов двух принимающих зондов две мишени невозможно различить. Ограниченное условием испытания максимальное расстояние, которое можно зондировать с помощью устройства для обнаружения смежной скважины, в настоящее время составляет не менее 7 м, и точность определения расстояния составляет 5%. Однако в фактическом процессе зондирования для предотвращения пересечения траекторий кустовых скважин объем обсадной трубы смежной скважины является относительно большим, и расстояние зондирования системы для обнаружения смежной скважины будет значительно больше при выполнении равнозначного пропорционального преобразования в соответствии с размерами зондов, обсадных труб и т.п., использованных в текущем испытании.
В системе для обнаружения смежной скважины на основе кратковременного электромагнитного сигнала, выполненной в данном примере, в которой принята структура зондов из одного продольного передатчика и двух поперечных приемников во время вращения утяжеленной бурильной трубы, для активного зондирования вторичного поля вихревых токов, генерируемого передающим сигналом, действующим на обсадную трубу смежной скважины, используются поперечные принимающие зонды, и отклики двух поперечных принимающих зондов обрабатываются совместно, за счет чего можно выполнить высокоточное обратное преобразование в отношении расстояния между фонтанирующей артезианской скважиной и обсадной трубой смежной скважины. В силу вращения утяжеленной бурильной трубы многокомпонентное зондирование нижней скважины можно выполнить путем использования поперечных принимающих зондов, что является преимущественным для более точного определения положения обсадной трубы смежной скважины.
Для повышения эффективности зондирования в системе для обнаружения смежной скважины на основе кратковременного электромагнитного сигнала количество поперечных принимающих зондов можно соответствующим образом увеличить, и большее количество поперечных приемников содержат больше информации об обсадной трубе нижней скважины. Однако с увеличением количества принимающих зондов увеличивается количество канавок, открытых на утяжеленной бурильной трубе, что также будет оказывать соответствующие воздействия на тяжесть и жесткость утяжеленной бурильной трубы; дополнительно непосредственное воздействие на отклик поперечного принимающего зонда также будут оказывать распределение, геометрический параметр и мощность продольной передающей катушки. Поэтому для обеспечения того, чтобы распределение поперечных принимающих зондов при условии определенной эффективности зондирования не оказывало существенного воздействия на систему зондирования во время бурения, необходимо совместно оптимизировать размеры, параметры намотки, промежутки и углы установки продольного передающего зонда и поперечных принимающих зондов.
Специалисты в данной области техники могут понять, что все или некоторые из этапов раскрытых выше способа, систем, функциональных модулей/блоков в устройствах могут быть реализованы в виде программного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения, аппаратного обеспечения и их соответствующих комбинаций. В аппаратных вариантах осуществления деление между функциональными модулями/блоками, упоминаемыми в приведенном выше описании, не обязательно соответствует разделению физических компонентов; например, физический компонент может иметь множество функций, или функция или этап может совместно выполняться несколькими физическими компонентами. Некоторые или все компоненты могут быть реализованы в виде программного обеспечения, исполняемого процессором, таким как процессор цифровой обработки сигналов или микропроцессор, или в виде аппаратного обеспечения, или в виде интегральной схемы, такой как специализированная интегральная схема. Такое программное обеспечение может распространяться на считываемом компьютером носителе, который может включать компьютерный носитель данных (или энергонезависимый носитель) и среду связи (или энергозависимый носитель). Как хорошо известно специалистам в данной области техники, термин «компьютерный носитель данных» включает энергозависимые и энергонезависимые, съемные и несъемные носители, реализованные любым способом или с помощью любого технического решения для хранения информации (такой как считываемые компьютером инструкции, структуры данных, программные модули или другие данные). Компьютерные носители данных включают, но без ограничения, RAM, ROM, EEPROM, флеш-память или другую технологию запоминающих устройств, CD-ROM, универсальный цифровой диск (DVD) или другой оптический дисковый накопитель, магнитный картридж, магнитную ленту, магнитный дисковый накопитель, или другое магнитное устройство в виде накопителя, или любой другой носитель, который может быть выполнен с возможностью хранения необходимой информации, и к которому может получать доступ компьютер.
Дополнительно, как хорошо известно специалистам в данной области техники, среда связи обычно содержит считываемые компьютером инструкции, структуры данных, программные модули или другие данные в модулированных сигналах данных, таких несущие волны или другой механизм передачи, и может включать любую среду доставки информации.
Группа изобретений относится к области скважинных исследований, в частности к средствам для обнаружения смежной скважины. Техническим результатом является повышение точности определения расстояния между смежными скважинами. В частности, заявлено устройство для обнаружения смежной скважины, расположенное на утяжеленной бурильной трубе первой скважины. При этом устройство для обнаружения смежной скважины содержит передающий зонд и принимающий зонд. Причем передающий зонд выполнен с возможностью генерирования первичного магнитного поля в соответствии с биполярным кратковременным импульсным сигналом, подаваемым на данный передающий зонд, при этом изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины. Принимающий зонд выполнен с возможностью генерирования индуцированной электродвижущей силы в соответствии со вторым магнитным полем. При этом индуцированная электродвижущая сила используется для получения информации об относительном расстоянии и информации об азимуте смежной скважины. Кроме того, передающий зонд представляет собой катушку, намотанную на утяжеленную бурильную трубу; и нормальное направление катушки, намотанной на утяжеленную бурильную трубу, параллельно осевому направлению утяжеленной бурильной трубы. Раскрыты также способ и система для обнаружения смежной скважины. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.
1. Устройство для обнаружения смежной скважины, расположенное на утяжеленной бурильной трубе первой скважины; при этом устройство для обнаружения смежной скважины содержит передающий зонд и принимающий зонд;
причем передающий зонд выполнен с возможностью генерирования первичного магнитного поля в соответствии с биполярным кратковременным импульсным сигналом, подаваемым на данный передающий зонд; при этом изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины;
принимающий зонд выполнен с возможностью генерирования индуцированной электродвижущей силы в соответствии со вторым магнитным полем, при этом индуцированная электродвижущая сила используется для получения информации об относительном расстоянии и информации об азимуте смежной скважины; и
передающий зонд представляет собой катушку, намотанную на утяжеленную бурильную трубу; и нормальное направление катушки, намотанной на утяжеленную бурильную трубу, параллельно осевому направлению утяжеленной бурильной трубы.
2. Устройство для обнаружения смежной скважины по п. 1, отличающееся тем, что принимающий зонд представляет собой поперечную катушку, расположенную на поверхности утяжеленной бурильной трубы; и катушка перпендикулярна осевому направлению утяжеленной бурильной трубы.
3. Устройство для обнаружения смежной скважины по п. 2, отличающееся тем, что принимающий зонд предусматривает одну или несколько пар принимающих зондов; при этом каждая пара принимающих зондов симметрично установлена на двух концах передающего зонда.
4. Устройство для обнаружения смежной скважины по п. 3, отличающееся тем, что передающий зонд и принимающий зонд содержат магнитомягкий материал.
5. Способ обнаружения смежной скважины, при этом устройство для обнаружения смежной скважины по любому из пп. 1–4 располагают на утяжеленной бурильной трубе первой скважины, подлежащей обнаружению, и способ обнаружения смежной скважины включает:
подачу биполярного кратковременного импульсного сигнала на передающий зонд в устройстве для обнаружения смежной скважины во время равномерного вращения утяжеленной бурильной трубы первой скважины;
генерирование передающим зондом первичного магнитного поля за счет возбуждения биполярным кратковременным импульсным сигналом; при этом изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины;
генерирование принимающим зондом в устройстве для обнаружения смежной скважины индуцированной электродвижущей силы в соответствии со вторым магнитным полем; и
получение информации об относительном расстоянии и информации об азимуте второй скважины посредством обратного преобразования индуцированной электродвижущей силы.
6. Способ обнаружения смежной скважины по п. 5, отличающийся тем, что изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины и включает:
генерирование передающим зондом первичного магнитного поля в пространстве при возбуждении передающего зонда прямым импульсом биполярного кратковременного импульсного сигнала; и генерирование кольцевого индуцированного тока и второго магнитного поля на обсадной трубе смежной второй скважины при выключении прямого импульса.
7. Способ обнаружения смежной скважины по п. 6, отличающийся тем, что получение информации об относительном расстоянии и информации об азимуте второй скважины посредством обратного преобразования индуцированной электродвижущей силы включает:
выполнение обработки дифференциального усиления в отношении индуцированной электродвижущей силы, генерируемой каждой парой принимающих зондов; и
получение информации о расстоянии и информации об азимуте второй скважины посредством обратного преобразования сигнала, в отношении которого была выполнена обработка дифференциального усиления.
8. Система для обнаружения смежной скважины, применимая при обнаружении смежной скважины в кустовых скважинах, содержащая устройство для обнаружения смежной скважины по любому из пп. 1-4, наземный модуль обработки и сигнальный модуль; при этом
сигнальный модуль выполнен с возможностью подачи биполярного кратковременного импульсного сигнала на передающий зонд в устройстве для обнаружения смежной скважины первой скважины;
устройство для обнаружения смежной скважины выполнено с возможностью генерирования первичного магнитного поля в соответствии с биполярным кратковременным импульсным сигналом; при этом изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины; и генерирования индуцированной электродвижущей силы в соответствии со вторым магнитным полем; и
наземный модуль обработки выполнен с возможностью получения информации о расстоянии и информации об азимуте второй скважины посредством обратного преобразования индуцированной электродвижущей силы.
9. Система для обнаружения смежной скважины по п. 8, отличающаяся тем, что устройство для обнаружения смежной скважины дополнительно содержит: принимающий зонд;
причем принимающий зонд представляет собой поперечную катушку, расположенную на поверхности утяжеленной бурильной трубы; и катушка перпендикулярна осевому направлению утяжеленной бурильной трубы; и
принимающий зонд предусматривает одну или несколько пар принимающих зондов; при этом каждая пара принимающих зондов симметрично установлена на двух концах передающего зонда.
10. Система для обнаружения смежной скважины по п. 8, отличающаяся тем, что изменение первичного магнитного поля способно генерировать второе магнитное поле на обсадной трубе смежной второй скважины и включает:
генерирование передающим зондом первичного магнитного поля в пространстве при возбуждении передающего зонда прямым импульсом биполярного кратковременного импульсного сигнала; и генерирование кольцевого индуцированного тока и второго магнитного поля на обсадной трубе смежной второй скважины при выключении прямого импульса.
11. Система для обнаружения смежной скважины по п. 10, отличающаяся тем, что получение информации об относительном расстоянии и информации об азимуте второй скважины посредством обратного преобразования индуцированной электродвижущей силы включает:
выполнение обработки дифференциального усиления в отношении индуцированной электродвижущей силы, генерируемой каждой парой принимающих зондов; и
получение информации о расстоянии и информации об азимуте второй скважины посредством обратного преобразования сигнала, в отношении которого была выполнена обработка дифференциального усиления.
| CN 104131808 B, 17.08.2016 | |||
| СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ | 2011 |
|
RU2466431C1 |
| ОБНАРУЖЕНИЕ СКВАЖИНЫ ПОСРЕДСТВОМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНДУЦИРОВАННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ | 2014 |
|
RU2659108C1 |
| ОДНОПРОВОДНАЯ НАПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕУРАВНОВЕШЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ | 2014 |
|
RU2667534C1 |
| СКВАЖИННАЯ ГРАДИЕНТОМЕТРИЧЕСКАЯ ДАЛЬНОМЕТРИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИЕМНИКОВ И ПЕРЕДАТЧИКОВ, ИМЕЮЩИХ МАГНИТНЫЕ ДИПОЛИ | 2014 |
|
RU2648391C2 |
| CN 105607137 A, 25.05.2016 | |||
| CN 111502631 A, 07.08.2020. | |||
