RU2758931C1 - Method for increasing the inclinometry accuracy in process of drilling oil-and-gas wells and device for its implementation - Google Patents
Method for increasing the inclinometry accuracy in process of drilling oil-and-gas wells and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2758931C1 RU2758931C1 RU2021110834A RU2021110834A RU2758931C1 RU 2758931 C1 RU2758931 C1 RU 2758931C1 RU 2021110834 A RU2021110834 A RU 2021110834A RU 2021110834 A RU2021110834 A RU 2021110834A RU 2758931 C1 RU2758931 C1 RU 2758931C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- earth
- compensation
- inclinometric
- borehole axis
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 79
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 42
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 102000056548 Member 3 Solute Carrier Family 12 Human genes 0.000 description 1
- 108091006623 SLC12A3 Proteins 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012067 mathematical method Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method 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
- E21B47/02—Determining slope or direction
- E21B47/022—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
- G01V1/44—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging using generators and receivers in the same well
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сопутствующим геофизическим исследованиям и работам в скважинах для добычи на нефти и газа [Е21В 47/022, G01V1/44].The invention relates to related geophysical research and work in wells for oil and gas production [E21B 47/022, G01V1 / 44].
Процесс инклинометрии - определение пространственного точного положения ствола бурящейся скважины путём непрерывного измерения отклонений направления скважины от магнитного севера (азимут) и угла её наклона с помощью инклинометров.Inclinometry process - determination of the spatial exact position of the borehole being drilled by continuous measurement of deviations of the direction of the borehole from magnetic north (azimuth) and its angle of inclination using inclinometers.
Работа основной группы скважинных инклинометров, применяемых в процессе бурения наклонно-направленных скважин, основана на принципе измерения параметров магнитной индукции измерительных соленоидов при воздействии вектора магнитного поля Земли.The work of the main group of borehole inclinometers used in the process of drilling directional wells is based on the principle of measuring the parameters of the magnetic induction of the measuring solenoids under the influence of the Earth's magnetic field vector.
На качество измерения оказывают влияние присутствие вблизи измерительного датчика массивных магнитных комплексов с высокими значениями магнитной проницаемости, вибрация бурильного инструмента и другие причины.The measurement quality is influenced by the presence of massive magnetic complexes with high values of magnetic permeability near the measuring sensor, vibration of the drilling tool and other reasons.
Из уровня техники известен СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИНКЛИНОМЕТРИИ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН НА НЕФТЬ И ГАЗ [2005121778/28, опубл. 11.07.2005 г.], заключающийся в проведении системы последовательных операций преобразования компонент гравитационного и магнитного поля Земли в пропорциональные электрические сигналы с помощью гравитационных датчиков - сигналы с помощью трехосных акселерометров и магнетометров, усиления и масштабирования сигналов датчиков, интегрирующего аналого-цифрового преобразования электрических сигналов, определения трех компонент гравитационного и магнитного полей по измеренным выходным сигналам геонавигационных датчиков, определения инклинометрических параметров забоя скважины по измеренным компонентам геофизических полей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности инклиметрических измерений в процессе бурения скважин, в условиях воздействия вибраций от работы породоразрушающего инструмента, измерении параметры вибрационной помехи, определении необходимого объема исходной выборки выходных сигналов акселерометров, произведении ограничения исходной выборки с использованием корреляционного анализа и определении истинных значений выходных сигналов акселерометров в результате итерационной процедуры обработки сформированной выборки указанных выходных сигналов.From the prior art, there is a METHOD FOR INCLINOMETRY INCLINATION ACCURACY IN THE PROCESS OF DRILLING INCLINED-DIRECTED WELLS FOR OIL AND GAS [2005121778/28, publ. July 11, 2005], which consists in carrying out a system of sequential operations of converting the components of the Earth's gravitational and magnetic field into proportional electrical signals using gravitational sensors - signals using triaxial accelerometers and magnetometers, amplifying and scaling sensor signals, integrating analog-to-digital conversion of electrical signals , determination of the three components of the gravitational and magnetic fields by the measured output signals of geosteering sensors, determination of the inclinometric parameters of the well bottom by the measured components of the geophysical fields, characterized in that, in order to increase the accuracy of inclimation measurements during the drilling of wells, under the influence of vibrations from the operation of rock cutting tools , measuring the parameters of vibration noise, determining the required volume of the initial sample of the output signals of accelerometers, limiting the initial sample using the correlation on the analysis and determination of the true values of the output signals of the accelerometers as a result of the iterative procedure for processing the generated sample of the specified output signals.
Также из уровня техники известен МЕТОД «КОРОТКОГО УБТ – УТЯЖЕЛЕННОЙ БУРИЛЬНОЙ ТРУБЫ» - математический метод снижения азимутальных ошибок, вызванных магнитным влиянием составляющих компонент забойной компоновки низа бурильной колонны (КНБК), при котором во время снятия инклинометрического замера
в расчет принимается абсолютный азимут, который является расчетным.Also known from the prior art is the "SHORT DRILL - HEAVY DRILL PIPE" METHOD - a mathematical method for reducing azimuthal errors caused by the magnetic effect of the components of the bottom hole assembly of the bottom hole (BHA), in which during the removal of the inclinometric measurement
the absolute azimuth is taken into account, which is the calculated one.
Основа технологии заключается «в невозможности использования достаточного количества НУБТ (немагнитных УБТ), при наличии которых возникают помехи по оси Bz, расположенной вдоль оси инструмента. Для решения этой проблемы в формулу расчета азимута вносят рассчитанные перед началом бурения Dip (угол, на который отклоняется стрелка под действием магнитного поля Земли в вертикальной плоскости) и Be (значение напряженности магнитного поля Земли в точке устья скважины) и исключают составляющую Bz».The technology is based on “the impossibility of using a sufficient number of NCCTs (non-magnetic drill collars), in the presence of which there is interference along the Bz axis located along the tool axis. To solve this problem, Dip (the angle at which the arrow deviates under the action of the Earth's magnetic field in the vertical plane) and Be (the value of the Earth's magnetic field strength at the wellhead) are introduced into the azimuth calculation formula and exclude the Bz component ”.
Применение данного способа по физической сути представляет собой полуавтоматическое введение в измеренную компоненту Вz поправки, вычисляемой в зависимости от геометрических параметров КНБК и, в частности, от расположения в составе КНБК ферромагнитных компонент. The use of this method, in physical essence, is a semi-automatic introduction into the measured component Bz of a correction calculated depending on the geometric parameters of the BHA and, in particular, on the location of the ferromagnetic components in the BHA.
Недостатком аналогов является то, что они учитывают и устраняют только один тип помех, а именно помехи, создаваемые самоиндукцией в комплексе инклинометрических датчиков при вибрации в процессе бурения.The disadvantage of analogs is that they take into account and eliminate only one type of interference, namely, interference created by self-induction in a complex of directional sensors during vibration during drilling.
Также недостатком второго аналога является то, что метод учитывает только одну ортогональную компоненту Bz, а значит допускает априорную практически не учитываемую погрешность в других составляющих, измеряемых при инклинометрии. Also, the disadvantage of the second analogue is that the method takes into account only one orthogonal component Bz, which means that it allows a priori, practically unaccounted for error in other components measured by directional survey.
Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ, ОСНОВАННЫЙ НА КОМПЕНСАЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ КОРАБЛЯ [http://www.radioland.mrezha.ru/statia/mor_electr_01/mor_electr_01.htm, опубл. 17.09.2019 г.], характеризующийся тем, что за счет распределенной по палубе корабля системы соленоидов или специального кабеля, который кладут на палубу или подвешивают с наружной стороны бортов, пропуская по нему электрический ток, создается искусственное магнитное поле, противоположное полю корабля.The closest in technical essence is the METHOD BASED ON COMPENSATION OF THE MAGNETIC FIELD OF THE SHIP [http://www.radioland.mrezha.ru/statia/mor_electr_01/mor_electr_01.htm, publ. 09/17/2019], characterized by the fact that due to a system of solenoids distributed over the deck of the ship or a special cable, which is placed on the deck or suspended from the outside of the sides, passing an electric current through it, an artificial magnetic field is created opposite to the field of the ship.
Различают обмоточное и безобмоточное размагничивание корабля. В первом случае на корабле стационарно устанавливают несколько кабельных обмоток и создают
в них магнитное поле, компенсирующее магнитное поле корабля. В случае безобмоточного размагничивания корабль подвергают воздействию внешнего магнитного поля на стационарных или подвижных станциях размагничивания.Distinguish between winding and non-winding demagnetization of the ship. In the first case, several cable windings are permanently installed on the ship and create
they contain a magnetic field that compensates for the ship's magnetic field. In the case of winding-free demagnetization, the ship is exposed to an external magnetic field at stationary or mobile demagnetization stations.
Основной технической проблемой прототипа является низкий уровень компенсации помех, создаваемых крупными ферромагнитными массами из-за того, что
в прототипе используется сложная и не поддающаяся регулярному учету зависимость внешнего наведенного магнитного поля корабля от соотношения оси корабля и полного вектора магнитного поля Земли, из-за чего отсутствует возможность полной компенсации магнитных полей.The main technical problem of the prototype is the low level of compensation for interference created by large ferromagnetic masses due to the fact that
The prototype uses a complex and not amenable to regular accounting dependence of the external induced magnetic field of the ship on the ratio of the axis of the ship and the total vector of the Earth's magnetic field, which makes it impossible to fully compensate for the magnetic fields.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype.
Техническим результатом изобретения является повышение уровня компенсации помех, создаваемых крупными ферромагнитными массами.The technical result of the invention is to increase the level of compensation for interference caused by large ferromagnetic masses.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ повышения уровня компенсации помех, создаваемых крупными ферромагнитными массами в процессе бурения нефтегазовых скважин, характеризуется тем, что первоначально осуществляют инклинометрические измерения местоположения забоя скважины системой датчиков, при этом интервал времени проведения измерений инклинометрических датчиков делят на два подинтервала, во время первого подинтервала инклинометрические датчики измеряют предварительные значения угла наклона оси скважины по отношению к вектору магнитного поля Земли и азимута оси скважины относительно горизонтальной составляющей вектора магнитного поля Земли, далее измеренные значения поступают на микропроцессор, далее микропроцессор подает управляющие команды на цифровые потенциометры, далее цифровые потенциометры формируют управляющие сигналы и подают их на рабочие компенсационные соленоиды, в соответствии с управляющими сигналами компенсационные соленоиды создают компенсационное магнитное поле, далее во время второго подинтервала инклинометрические датчики осуществляют повторные измерения угла наклона оси скважины по отношению к вектору магнитного поля Земли и азимута оси скважины относительно горизонтальной составляющей вектора магнитного поля Земли, которые определяют уточненные значения инклинометрии точки забоя.The specified technical result is achieved due to the fact that the method for increasing the level of compensation of interference created by large ferromagnetic masses in the process of drilling oil and gas wells is characterized by the fact that the inclinometric measurements of the location of the borehole bottom are initially carried out by a system of sensors, while the time interval for measuring the inclinometric sensors is divided into two subinterval, during the first subinterval the directional sensors measure the preliminary values of the borehole axis inclination in relation to the vector of the Earth's magnetic field and the azimuth of the borehole axis relative to the horizontal component of the Earth's magnetic field vector, then the measured values are fed to the microprocessor, then the microprocessor sends control commands to the digital potentiometers, then digital potentiometers generate control signals and supply them to the working compensation solenoids, in accordance with the control signals, the compensation solenoids create compensation Then, during the second subinterval, the directional sensors perform repeated measurements of the borehole axis inclination angle with respect to the Earth's magnetic field vector and the borehole axis azimuth relative to the horizontal component of the Earth's magnetic field vector, which determine the updated values of the bottomhole inclinometry.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для повышения уровня компенсации помех, создаваемых крупными ферромагнитными массами в процессе бурения нефтегазовых скважин, состоит из инклинометрических датчиков, размещенных на немагнитных блоках, соединенных с микропроцессором, который соединен с цифровыми потенциометрами, которые соединены с рабочими компенсационными соленоидами, при этом цифровые потенциометры и рабочие компенсационные соленоиды размещаются на ферромагнитных блоках низа бурильной колонны.The specified technical result is achieved due to the fact that the device for increasing the level of compensation of interference created by large ferromagnetic masses in the process of drilling oil and gas wells, consists of inclinometric sensors placed on non-magnetic blocks connected to a microprocessor, which is connected to digital potentiometers, which are connected to workers compensation solenoids, while digital potentiometers and working compensation solenoids are placed on the ferromagnetic blocks of the bottom of the drill string.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
На фиг. 1 показано устройство для повышения уровня компенсации помех, создаваемых крупными ферромагнитными массами в процессе бурения нефтегазовых скважин.FIG. 1 shows the device for increasing the level of compensation for interference created by large ferromagnetic masses in the process of drilling oil and gas wells.
На фиг. 2 показана иллюстрация процесса измерения угла наклона оси скважины по отношению к вектору магнитного поля Земли.FIG. 2 shows an illustration of the process of measuring the angle of inclination of the axis of the borehole in relation to the vector of the earth's magnetic field.
На фиг. 3 показан пример реализации устройства управления рабочими компенсационными соленоидами.FIG. 3 shows an example of the implementation of the control device for working compensation solenoids.
На фиг. 4 показан график зависимости наведенного магнитного поля от угла между осью скважины и направлением земного магнитного поля.FIG. 4 is a plot of the induced magnetic field versus the angle between the borehole axis and the direction of the earth's magnetic field.
На фигурах обозначено: 1 – ферромагнитные блоки; 2 – немагнитные блоки; 3 – инклинометрические датчики; 4 – микропроцессор; 5 – цифровой потенциометр; 6 –рабочий компенсационный соленоид.The figures indicate: 1 - ferromagnetic blocks; 2 - non-magnetic blocks; 3 - inclinometric sensors; 4 - microprocessor; 5 - digital potentiometer; 6 - working compensation solenoid.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Устройство для повышения уровня компенсации помех, создаваемых крупными ферромагнитными массами в процессе бурения нефтегазовых скважин, состоит из элементов компоновки низа бурильной колонны, которая может в себя включать ферромагнитные блоки 1 и немагнитные блоки 2. При этом на удалении от ферромагнитных блоков 1, расположенных в нижней части бурильной колонны, на немагнитных блоках 2 расположены инклинометрические датчики 3. В одном из вариантов реализации инклинометрические датчики 3 могут размещаться на немагнитных утяжелителях бурильной трубы. В составе одного устройства для повышения уровня компенсации помех, создаваемых крупными ферромагнитными массами в процессе бурения нефтегазовых скважин, может использоваться несколько инклинометрических датчиков 3. При этом инклинометрические датчики 3 выполнены с возможностью измерять угол наклона оси скважины по отношению к вектору магнитного поля Земли и азимут оси скважины относительно горизонтальной составляющей вектора магнитного поля Земли. Инклинометрические датчики 3 соединены с микропроцессором 4. В одном из вариантов реализации инклинометрические датчики 3 соединены с микропроцессором 4 посредством кабеля. Микропроцессор 4, в свою очередь, соединен с цифровыми потенциометрами 5, которые соединены с рабочими компенсационными соленоидами 6. При этом цифровые потенциометры 5 и рабочие компенсационные соленоиды 6 размещаются на ферромагнитных блоках 1 низа бурильной колонны. Device for increasing the level of compensation for interference created by large ferromagnetic masses in the process of drilling oil and gas wells, consists of elements of the bottom hole assembly, which may include
Также дополнительно устройство для повышения уровня компенсации помех, создаваемых крупными ферромагнитными массами в процессе бурения нефтегазовых скважин, может для питания микропроцессора 4, цифровых потенциометров 5 и компенсационных соленоидов 6 быть оснащено элементом питания, в качестве которого может выступать специальная скважная батарея (на фиг. не показана).Also an optional device for increasing the level of compensation for interference created by large ferromagnetic masses in the process of drilling oil and gas wells can be equipped with a battery to power the
Способ повышения уровня компенсации помех, создаваемых крупными ферромагнитными массами в процессе бурения нефтегазовых скважин, характеризуется тем, что первоначально инклинометрические датчики 3 осуществляют процесс измерения угла наклона оси скважины по отношению к вектору магнитного поля Земли и азимута оси скважины относительно горизонтальной составляющей вектора магнитного поля Земли.The method for increasing the level of compensation for interference created by large ferromagnetic masses during the drilling of oil and gas wells is characterized by the fact that initially
Интервал времени проведения измерений инклинометрических датчиков 3 делится на два основных подинтервала, при этом длительность основного временного интервала измерений является величиной постоянной и не меняется.The time interval of measurements of the
Во время первого временного подинтервала инклинометрические датчики 3 осуществляют предварительные измерения угла наклона оси скважины по отношению к вектору магнитного поля Земли и азимута оси скважины относительно горизонтальной составляющей вектора магнитного поля Земли. При этом под предварительными измерениями понимаются измерения, включающие помехи, вызванные наличием магнитного поля от ферромагнитных блоков 1. Далее предварительные измерения поступают для обработки на микропроцессор 4. После этого микропроцессор 4, получив предварительные данные от инклинометрических датчиков 3, формирует команду на управление напряжением, подаваемым на цифровой потенциометр 5, который формирует сигнал на рабочий компенсационный соленоид 6, размещенный на каждом ферромагнитном блоке 1 для создания магнитного поля с целью постоянной компенсации помехи.During the first time subinterval,
Во время второго временного подинтервала инклинометрические датчики 3 осуществляют повторные измерения угла наклона оси скважины по отношению к вектору магнитного поля Земли и азимута оси скважины относительно горизонтальной составляющей вектора магнитного поля Земли. При этом повторные измерения характеризуются тем, что в них учитываются поправки на влияние крупных ферромагнитных масс ферромагнитных блоков 1, вычисленные во время первого подинтервала. Таким образом, данные, полученные от инклинометрических датчиков 3 во время второго подинтервала, определяют реальные значения инклинометрии точки забоя.During the second time subinterval, the
Реализация измерений во время второго подинтервала позволяет априорно сократить количество дополнительных математических операций по введению различного рода поправок для измерения инклинометрических данных в процессе бурения нефтегазовых скважин.The implementation of measurements during the second subinterval allows a priori to reduce the number of additional mathematical operations for the introduction of various kinds of corrections for measuring directional data while drilling oil and gas wells.
Отдельно стоит отметить, что для реализации заявленного способа используют микропроцессор 4 достаточной вычислительной мощности, чтобы провести требуемое количество вычислительных операций за время интервала измерений без временной задержки поступления данных.Separately, it should be noted that for the implementation of the claimed method, a
Рассмотрим вариант достижения технического результата.Consider the option of achieving a technical result.
Первоначально инклинометрические датчики 3 размещают на немагнитных блоках 2 низа бурильной колонны. При этом для наглядности примера будем считать, что магнитный азимут оси скважины β равен нулю. В таком случае положение ферромагнитных блоков 1 (оси скважины) и вектора магнитного поля Земли проиллюстрировано на фиг. 2. При этом α - угол между осью скважины и вектором магнитного поля Земли. Введем еще одно приближение: пусть внутренняя намагниченность ферромагнитных блоков 1 является величиной постоянной (H = const) и равна земному магнитному полю H0 (без учета неоднородного намагничивания тела). Для приближенной оценки возьмем типовые параметры L = 10.6 м (длинна ферромагнитных блоков 1), h = 8.5 м (расстояние между ферромагнитными блоками 1 и точкой измерения (инклинометрическими датчиками 3)), угол α от 0 до 90°;Initially,
модуль Н0 = 40 А/м, S=πD/4, где D - диаметр стержня = 0.17 м, В0 х = 50 нТл (где В0 х - ортогональная компонента магнитной индукции, действующая на ферромагнитные блоки 1).modulus Н 0 = 40 A / m, S = πD / 4, where D is the diameter of the rod = 0.17 m, В 0 х = 50 nT (where В 0 х is the orthogonal component of magnetic induction acting on ferromagnetic blocks 1).
На практике зачастую используются более точные расчеты результирующего поля, например, численные методы решения системы интегральных уравнений с помощью программного обеспечения 3D-MAGNIT. Результаты расчета для схожих исходных данных: L = 10 м, h = 10 м, S = 0.01 м2, Н0 = 40 А/м приведены на фиг. 4.In practice, more accurate calculations of the resulting field are often used, for example, numerical methods for solving a system of integral equations using the 3D-MAGNIT software. The calculation results for similar initial data: L = 10 m, h = 10 m, S = 0.01 m 2 , H 0 = 40 A / m are shown in Fig. 4.
Анализ фиг. 4 позволяет сделать выводы о том, что при любом угле между осью стержня (ферромагнитными блоками 1 компоновки низа бурильной колонны (КНБК)), расположенного на оси скважины, и силовыми линиями магнитного поля Земли появляется помеха, требующая учета при фиксировании параметров инклинометрии положения забоя бурящейся скважины.Analysis of FIG. 4 allows us to conclude that at any angle between the axis of the rod (
Важное значение имеет фактическое расстояние между ферромагнитными блоками 1 КНБК и точкой измерения данных инклинометрии (расположения инклинометрических датчиков 3), а также реальная длина каждого ферромагнитного блока 1. К примеру, перемещение такого блока с расстояния 10.6 метра до 3.7 метра (в три раза) приведёт к резкому повышению создаваемого магнитным блоком мешающего магнитного поля в пять раз. Вопрос определения расстояния между ферромагнитными блоками 1 КНБК и точкой измерения данных инклинометрии не относится к сути рассматриваемого технического решения, данный вопрос решается в зависимости от габаритов функциональных элементов КНБК на стадии ее проектирования.The actual distance between the
После размещения инклинометрических датчиков 3 на немагнитных блоках 2 низа бурильной колонны реализуются измерения на первом временном подинтервале. Микропроцессор 4 получает данные по углу наклона оси скважины по отношению к вектору магнитного поля Земли (α) и азимуту оси скважины относительно горизонтальной составляющей вектора магнитного поля Земли (β). Далее микропроцессор 4 реализует следующие операции: вычисляет ортогональные компоненты магнитной индукции, действующие на ферромагнитные блоки 1, по следующим соотношениям:After placing the
В0 х = В0 cos β cos α; В 0 х = В 0 cos β cos α;
В0 y = В0 cos β sin α,В 0 y = В 0 cos β sin α,
где α и β – значения, поступающие с инклинометрических датчиков 3, where α and β are the values coming from the
В0 – индукция магнитного поля Земли (является величиной постоянной).В 0 - induction of the Earth's magnetic field (is a constant value).
Известно следующее соотношение для наведенного магнитного поля ферромагнитного блока 1: The following relation is known for the induced magnetic field of the ferromagnetic block 1:
В = µ µ0 N (I/L), В = µ µ 0 N (I / L),
где µ – относительная магнитная проницаемость среды рабочего компенсационного соленоида 6 (зависит от типа рабочего компенсационного соленоида 6, к примеру 50), where μ is the relative magnetic permeability of the medium of the working compensation solenoid 6 (depends on the type of working compensation solenoid 6, for example 50),
µ0 – магнитная постоянная – является величиной постоянной 4 π 10 -7 (Гн/м), µ 0 - magnetic constant - is a
L – длина рабочего компенсационного соленоида 6, м,L is the length of the working compensation solenoid 6, m,
N – число витков рабочего компенсационного соленоида 6. N is the number of turns of the working compensation solenoid 6.
Используя приведенное соотношение, микропроцессор 4 рассчитывает значение рабочего тока: Using the given ratio,
I = В / µ µ0 n, I = B / µ µ 0 n,
где n – число витков на единицу длины рабочего компенсационного соленоида 6.where n is the number of turns per unit length of the working compensation solenoid 6.
Рассчитав направление и амплитуда рабочего тока I (к примеру, «+» или «-»), формируют направление и амплитуду наведенного магнитного поля, равного создаваемому составляющей наведенного магнитного поля ферромагнитного блока 1 под воздействием эффективной составляющей магнитного поля Земли, тем самым практически компенсируя его. By calculating the direction and amplitude of the operating current I (for example, "+" or "-"), form the direction and amplitude of the induced magnetic field equal to the generated component of the induced magnetic field of the
Далее реализуются измерения на втором временном подинтервале: инклинометрические датчики 3 осуществляют повторные измерения параметров α и β, которые определяют реальные значения инклинометрии точки забоя.Further, measurements are carried out on the second time sub-interval: the
Пример реализации управления рабочими компенсационными соленоидами 6 показан на фиг. 3. Согласно данной схемы, микропроцессор 4 вычисляет напряжение, которое необходимо подать между точками W и C для создания условий протекания компенсационного тока через сопротивление R1 рабочего компенсационного соленоида длиной L. Для установки цифрового потенциометра в нужное положение для создания заданного напряжения необходимо с микропроцессора 4 отправить последовательность импульсов по цифровому интерфейсу (SPI или I2C). В период отсутствия такой последовательности потенциометр установлен в среднее положение (спящий режим). В период создания рабочего напряжения 5 V необходимо отправить последовательность импульсов для установки потенциометра в крайнее верхнее положение (фиг. 4): например, для установки в верхнее положение потенциометра с 256 ступенями необходимо отправить значение 255.An example of the implementation of the control of the working compensation solenoids 6 is shown in FIG. 3. According to this scheme, the
Технический результат изобретения достигается за счет того, что на немагнитных блоках 2 расположены инклинометрические датчики 3, выполненные с возможностью измерять угол наклона оси скважины по отношению к вектору магнитного поля Земли и азимут оси скважины относительно горизонтальной составляющей вектора магнитного поля Земли. Инклинометрические датчики 3 соединены с микропроцессором 4. Микропроцессор 4, в свою очередь, соединен с цифровыми потенциометрами 5, которые соединены с рабочими компенсационными соленоидами 6. При этом цифровые потенциометры 5 и рабочие компенсационные соленоиды 6 размещаются на нижних ферромагнитных блоках 1 низа бурильной колонны. Благодаря наличию микропроцессора 4 реализуется возможность управления компенсационными соленоидами 6, которые создают магнитное поле с целью постоянной компенсации помехи. При этом постоянная компенсация помех реализуется благодаря тому, что интервал времени проведения измерений инклинометрических датчиков 3 делится на два подинтервала. Во время первого подинтервала реализуют предварительные измерения угла наклона оси скважины по отношению к вектору магнитного поля Земли и азимута оси скважины относительно горизонтальной составляющей вектора магнитного поля Земли, после чего рабочие компенсационные соленоиды 6 создают магнитное поле с целью постоянной компенсации помехи. Во время второго подинтервала после компенсации помехи определяют уточненные значения инклинометрии точки забоя. При этом за счет того, что во время второго подинтервала учитываются поправки на влияние крупных ферромагнитных масс ферромагнитных блоков 1, существенно повышается уровень компенсации помех, создаваемых этими массами.The technical result of the invention is achieved due to the fact that
Заявителем было разработано устройство и реализован заявленный способ, апробация и тестирование которого подтвердили достижение заявленного технического результата. Повышение уровня компенсации помех, создаваемых крупными ферромагнитными массами, составило порядка 30 %.The applicant has developed a device and implemented the claimed method, the approbation and testing of which confirmed the achievement of the claimed technical result. The increase in the level of compensation for interference caused by large ferromagnetic masses was about 30%.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110834A RU2758931C1 (en) | 2021-04-18 | 2021-04-18 | Method for increasing the inclinometry accuracy in process of drilling oil-and-gas wells and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021110834A RU2758931C1 (en) | 2021-04-18 | 2021-04-18 | Method for increasing the inclinometry accuracy in process of drilling oil-and-gas wells and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2758931C1 true RU2758931C1 (en) | 2021-11-03 |
Family
ID=78466643
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021110834A RU2758931C1 (en) | 2021-04-18 | 2021-04-18 | Method for increasing the inclinometry accuracy in process of drilling oil-and-gas wells and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2758931C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1340043A2 (en) * | 2000-12-06 | 2003-09-03 | Honeywell International Inc. | Electronic compass and compensation of large magnetic errors for operation over all orientations |
RU2250993C1 (en) * | 2003-09-23 | 2005-04-27 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Method for determining azimuth and zenith angle of well |
RU2253838C2 (en) * | 2003-07-18 | 2005-06-10 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Method for determining angles of well direction and inclinometer |
RU2005121778A (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-20 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предпри тие "Самарские Горизонты" (RU) | METHOD FOR INCREASING INCLINOMETRY PRECISION DURING DRILLING OIL AND GAS WELLS |
RU111890U1 (en) * | 2011-08-17 | 2011-12-27 | Открытое акционерное общество "Омское специальное конструкторское бюро приборов" | INCLINOMETER |
US10202841B2 (en) * | 2016-08-29 | 2019-02-12 | Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences | Near-bit tool attitude measurement while drilling apparatus and method |
-
2021
- 2021-04-18 RU RU2021110834A patent/RU2758931C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1340043A2 (en) * | 2000-12-06 | 2003-09-03 | Honeywell International Inc. | Electronic compass and compensation of large magnetic errors for operation over all orientations |
RU2253838C2 (en) * | 2003-07-18 | 2005-06-10 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Method for determining angles of well direction and inclinometer |
RU2250993C1 (en) * | 2003-09-23 | 2005-04-27 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Method for determining azimuth and zenith angle of well |
RU2005121778A (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-20 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предпри тие "Самарские Горизонты" (RU) | METHOD FOR INCREASING INCLINOMETRY PRECISION DURING DRILLING OIL AND GAS WELLS |
RU111890U1 (en) * | 2011-08-17 | 2011-12-27 | Открытое акционерное общество "Омское специальное конструкторское бюро приборов" | INCLINOMETER |
US10202841B2 (en) * | 2016-08-29 | 2019-02-12 | Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences | Near-bit tool attitude measurement while drilling apparatus and method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7617049B2 (en) | Distance determination from a magnetically patterned target well | |
US5589775A (en) | Rotating magnet for distance and direction measurements from a first borehole to a second borehole | |
CA2509562C (en) | Determining a borehole azimuth from tool face measurements | |
US10895143B2 (en) | In-situ downhole measurement correction and control | |
JP3459646B2 (en) | How to drill holes in the formation | |
US5305212A (en) | Alternating and static magnetic field gradient measurements for distance and direction determination | |
EP0793000B1 (en) | Method for correcting directional surveys | |
US20120139530A1 (en) | Electromagnetic array for subterranean magnetic ranging operations | |
US20130314092A1 (en) | Sensing The Magnetic Field of The Earth | |
GB2328513A (en) | A method for surveying a bore hole | |
CN113227536A (en) | System and method for determining axial magnetic interference in a downhole orientation sensor | |
US11299979B2 (en) | Magnetic distance and direction measurements from a first borehole to a second borehole | |
RU2758931C1 (en) | Method for increasing the inclinometry accuracy in process of drilling oil-and-gas wells and device for its implementation | |
CA2370009C (en) | Surveying of boreholes | |
CA2570080C (en) | Wellbore surveying | |
US6854192B2 (en) | Surveying of boreholes | |
CN108291438A (en) | The method measured for inverting electromagnetic logging | |
US10677955B2 (en) | Two part magnetic field gradient sensor calibration | |
AU2016393815A1 (en) | Signal cancellation in pipe inspection | |
US12123297B1 (en) | Magnetometer bias and eddy current compensation for dynamic surveying preliminary | |
AU2015202092A1 (en) | Electromagnetic array for subterranean magnetic ranging operations | |
van Brakel | The effect of magnetometer and accelerometer errors on the predicted trajectories of boreholes surveyed by EMS instruments | |
Topolski et al. | Analysis of inaccuracy of determining a directional borehole axis | |
EP3298237A1 (en) | Assessment of formation true dip, true azimuth, and data quality with multicomponent induction and directional logging |