Патент на изобретение №2387827

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОГО АЗИМУТА В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к геофизическим исследованиям, в частности к инклинометрии скважин в процессе бурения. Техническим результатом является повышение точности результатов измерения магнитного азимута скважины за счет устранения влияния магнитных масс компоновки бурильной колонны. Способ определения магнитного азимута в процессе бурения включает измерение магнитного азимута с помощью трех взаимно перпендикулярных магниточувствительных датчиков и обработку полученных данных. При этом оси чувствительности магниточувствительных датчиков размещают по образующим конуса, ось которого совпадает с осью скважинного прибора. Производят измерение составляющих магнитного поля, вычисляют модуль вектора магнитного поля, затем последовательно уменьшают значения составляющих магнитного поля на одну и ту же величину до тех пор, пока модуль вычисленного по откорректированным значениям вектора магнитного поля не станет равным модулю магнитного поля Земли в данной местности, и эти значения используют для определения реального азимута скважины.

Изобретение относится к области определения пространственного положения ствола наклонно-направленной скважины.

Известны способы измерения магнитного азимута в скважинных инклинометрах с помощью магнитометра, содержащего триаду взаимно перпендикулярных магниточувствительных датчиков (МД), жестко закрепленных в корпусе инклинометра (например, патенты 2018646 RU, Е21В 47/02, 2131029 RU, E21В 47/02). Основной недостаток инклинометров с МД – влияние намагниченных элементов бурильной компоновки на результаты измерения. Один из методов борьбы с этим явлением – внесение поправок, определяемых пропорционально вносимым искажениям. По патенту на изобретение 2290673 RU, G01V 3/40 устанавливают в корпусе инклинометра несколько триад взаимно перпендикулярных МД на известном расстоянии друг от друга и определяют по их показаниям коэффициенты зависимости помехи от намагниченных элементов бурильной компоновки, вычисляя таким образом величину поправки, вводимой в показания магнитометров. Недостатком этого способа является невозможность компенсации мешающего поля при положении инклинометра между двумя ферромагнитными массами, а также значительное увеличение длины инклинометра.

Патент на изобретение 2291294 RU, E21В 47/022 (прототип) предполагает установку в немагнитном корпусе триады взаимно ортогональных МД, один из которых расположен перпендикулярно продольной оси корпуса, а два других МД повернуты относительно плоскости, образованной продольной осью корпуса и осью чувствительности первого МД на угол 45 град. Для определения величины поправки, зависящей от влияния намагниченных элементов бурильной компоновки, производят измерение периодической зависимости показаний магнитометров от угла поворота инклинометра вокруг продольной оси. Решение позволяет компенсировать только радиальную составляющую магнитного поля помех, что совершенно недостаточно, поскольку мешающее поле симметрично относительно оси корпуса и его осевая составляющая намного превышает радиальную.

Технический результат предлагаемого решения – устранение влияния магнитных масс компоновки бурильной колонны на результаты измерения магнитного азимута бурящейся скважины.

Способ заключается в том, что измеряют геомагнитное поле с помощью трех взаимно перпендикулярных МД и обрабатывают полученные данные. При этом оси чувствительности МД размещают по образующим конуса, ось которого совмещена с осью скважинного прибора, т.е. симметрично оси скважинного прибора, производят измерение составляющих суммарного магнитного поля, вычисляют величину модуля вектора магнитного поля, затем последовательно уменьшают измеренные значения составляющих магнитного поля на одну и ту же величину и вычисляют новое значение модуля до тех пор, пока модуль вычисленного по откорректированным значениям вектора магнитного поля не станет равным модулю вектора магнитного поля Земли, априори известного для данной местности, и эти значения используют для определения реального азимута скважины.

Способ выполняется следующим образом. В инклинометре, измеряющем значение азимута скважины, устанавливают три взаимно перпендикулярных МД симметрично относительно оси скважинного прибора, т.е. по образующим конуса, ось которого совмещена с осью скважинного прибора. Выходы МД соединяют с электронным блоком, предназначенным для обработки, хранения и/или передачи измеряемых параметров магнитного поля. Прибор включают в состав бурильной колонны и опускают в скважину. Производят измерение компонентов суммарного магнитного поля, состоящего из магнитного поля Земли и магнитного поля помех, вызванного влиянием намагниченных элементов бурильной компоновки. Вектор напряженности магнитного поля помех в основном направлен вдоль оси скважинного прибора. Если взаимно перпендикулярные МД расположить симметрично относительно оси скважинного прибора, воздействие постороннего магнитного поля будет примерно одинаково на каждый магнитометр. Измеренные значения поступают в электронный блок, где производят обработку полученных данных путем последовательного уменьшения измеренных значений каждого магнитометра на одну и ту же величину и вычисления модуля вектора магнитного поля. Когда модуль вектора вычисленного магнитного поля станет равным модулю вектора магнитного поля Земли, априори известному для данной местности, показания магнитометров используют для расчета магнитного азимута по известному алгоритму.

Формула изобретения

Способ определения магнитного азимута в процессе бурения, включающий измерение магнитного азимута с помощью трех взаимоперпендикулярных магниточувствительных датчиков и обработку полученных данных, отличающийся тем, что оси чувствительности магниточувствительных датчиков размещают по образующим конуса, ось которого совмещена с осью скважинного прибора, производят измерение составляющих магнитного поля, вычисляют модуль вектора магнитного поля, затем последовательно уменьшают значения составляющих магнитного поля на одну и ту же величину до тех пор, пока модуль вычисленного по откорректированным значениям вектора магнитного поля не станет равным модулю поля Земли в данной местности, и эти значения используют для определения реального азимута скважины.