專利名稱：Mwd定向探管有源磁場標定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油鉆井用MWD (隨鉆測量)定向探管有源磁場標定方法領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在石油鉆井行業(yè)，隨著叢式結(jié)構(gòu)井、繞障井、多分支水平井、連通井施工數(shù)量的不斷增加，對石油鉆井定向探管磁方位測量精度的要求越來越高，定向探管的測量準確度直接影響到井眼軌跡的精度。因此，施工前如何標定探管測量精度，保證測量儀器正常使用，成為亟待解決的問題。目前解決這個問題方法是:建立無磁標定車間來實現(xiàn)。但實現(xiàn)完全無磁環(huán)境的要求非常苛刻，難以屏蔽外界電磁干擾，極易受到周邊磁環(huán)境變化的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種快速、準確、穩(wěn)定的MWD定向探管有源磁場標定方法。本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。本發(fā)明中的MWD定向探管有源磁場標定儀器包括計算機、電流控制模塊、轉(zhuǎn)臺控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、三軸亥姆霍茲線圈、三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺、MWD定向探管和磁通門傳感器。其中三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺與三軸亥姆霍茲線圈同軸布置，MWD定向探管與磁通門傳感器放置在三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺頂部,并且MWD定向探管與磁通門傳感器位于三軸亥姆霍茲線圈的中心位置。三軸亥姆霍茲線圈通過電流控制模塊與計算機相連接，在計算機上輸入實際驅(qū)動線圈的電流值，計算機通過電流控制模塊驅(qū)動三軸亥姆霍茲線圈。三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺通過轉(zhuǎn)臺控制模塊與計算機相連接，計算機通過轉(zhuǎn)臺控制模塊來改變?nèi)S無磁標定轉(zhuǎn)臺的方位。MWD定向探管和磁通門傳感器均通過數(shù)據(jù)采集模塊與計算機相連接，數(shù)據(jù)采集模塊通過MWD定向探管采集磁場信號，將其傳送給計算機；數(shù)據(jù)采集模塊通過磁通門傳感器采集磁場信號，然后將其傳送給計算機。采用MWD定向探管有源磁場標定儀器進行標定的方法包括以下步驟:
1)首先獲得標定儀器所在地的地磁場數(shù)值，按照比奧薩法爾定理，得到實際驅(qū)動三軸亥姆霍茲線圈的電流值，將該電流值輸入給計算機，計算機通過電流控制模塊驅(qū)動三軸亥姆霍茲線圈，對三軸亥姆霍茲線圈中心處的地磁場初步抵消；
2)數(shù)據(jù)采集模塊通過磁通門傳感器采集磁場信號，并將其傳送給計算機，計算機將其與步驟I)中輸入的電流值進行比較，并對電流進行微調(diào)，實現(xiàn)閉環(huán)控制。計算機通過電流控制模塊驅(qū)動三軸亥姆霍茲線圈產(chǎn)生磁場，從而達到抵消地球磁場，達到要求的無磁環(huán)境；
3)MWD定向探管上電,計算機通過轉(zhuǎn)臺控制模塊驅(qū)動控制三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動，由數(shù)據(jù)采集模塊傳遞從MWD定向探管和磁通門傳感器來的信號到計算機的標定軟件；
4)標定軟件對從數(shù)據(jù)采集模塊傳來的MWD定向探管與磁通門傳感器的信號，進行計算比對，當MWD定向探管與磁通門傳感器的信號磁場強度的差值小于設(shè)定值時，認為具備下井正常工作的資質(zhì)。通常情況下MWD定向探管與磁通門傳感器的信號磁場強度的設(shè)定差值小于ΙΟηΤ。
本發(fā)明的有益效果是解決了 MWD定向探管下井前的資質(zhì)標定問題，標定方法具有快速、準確、穩(wěn)定的優(yōu)點。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明:
圖1是MWD定向探管有源磁場標定儀器的原理圖。圖2是采用MWD定向探管有源磁場標定儀器進行標定的方法流程示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明需要使用的MWD定向探管有源磁場標定儀器包括工業(yè)控制計算機6、電流控制模塊7 (如臺灣艾德克斯公司生產(chǎn)的可編程直流電源:IT6122)、轉(zhuǎn)臺控制模塊5、數(shù)據(jù)采集模塊4 (如NI公司USB-6212)、三軸亥姆霍茲線圈1、三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺2(如中國科學院光電技術(shù)研究所生產(chǎn)的型號JST-700三軸無磁轉(zhuǎn)臺)、高精度磁通門傳感器3(如三軸磁通門傳感器磁場測量精度:± InT)和MWD定向探管8 (如加速度計傳感器斜度測量精度:±0.05° )。計算機6與電流控制模塊7連接，電流控制模塊7與三軸亥姆霍茲線圈I相連接，三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺2與三軸亥姆霍茲線圈I同軸布置，MWD定向探管8與高精度磁通門傳感器3放在三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺2的頂部，并使其位于三軸亥姆霍茲線圈I的中心處。計算機6連接轉(zhuǎn)臺控制模塊5,轉(zhuǎn)臺控制模塊5連接三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺2。MWD定向探管8與高精度磁通門傳感器3與數(shù)據(jù)采集模塊4相連接，數(shù)據(jù)采集模塊4與計算機6相連。在三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺上安置高精度磁通門傳感器與MWD定向探管；計算機控制電流模塊，產(chǎn)生一定功率的電流(32V 2Α)，驅(qū)動三軸方形亥姆霍茲線圈在中心區(qū)域一定范圍(直徑IOcm球形范圍)內(nèi)產(chǎn)生均勻磁場(磁場偏差<50ηΤ),抵消地球磁場,在一定范圍內(nèi)形成無磁空間。由高精度磁通門傳感器與MWD定向探管檢測到的信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集模塊采集，傳輸?shù)接嬎銠C；利用計算機上的標定軟件進行計算比較(對比磁場強度及磁傾角的數(shù)值)，來標定當前MWD定向探管是否具有下井正常工作的資質(zhì)。本發(fā)明的具體標定方法如圖2所示，包括如下步驟:
I)首先從中科院地質(zhì)與地球物理研究所傳遞儀器當?shù)氐牡卮艌鰯?shù)值，按照計算的理論值，利用計算機6上的相關(guān)軟件輸入電流值，通過電流控制模塊7，驅(qū)動三軸亥姆霍茲線圈1，對三軸亥姆霍茲線圈I中心處地磁場初步粗略抵消。2)根據(jù)高精度磁通門傳感器3 (精度為InT)通過數(shù)據(jù)采集模塊4傳到計算機6的信號，判斷并利用軟件對電流進行微調(diào)，從而最終通過電流控制模塊4，驅(qū)動三軸亥姆霍茲線圈I產(chǎn)生磁場，抵消地球磁場，達到要求的無磁環(huán)境。3)根據(jù)亥姆霍茲線圈的理論，可知道在三軸亥姆霍茲線圈I中心區(qū)域一定范圍內(nèi)形成了一個均勻的達到要求的無磁區(qū)域。4) MWD定向探管8上電，計算機6的相關(guān)軟件通過轉(zhuǎn)臺控制模塊5驅(qū)動控制三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺2的轉(zhuǎn)動，由數(shù)據(jù)采集模塊4傳遞從MWD定向探管8和高精度磁通門傳感器3來的信號到計算機6的標定軟件；標定軟件對從數(shù)據(jù)采集模塊4傳來的MWD定向探管8與高精度磁通門傳感器3的信號，進行計算比對，當MWD定向探管8與磁通門傳感器3的信號值的差值小于IOnT時，從而認為標定MWD定向探管8具備下井正常工作的資質(zhì)。5)由標定軟件形成標定表格，并打印備案以供查詢。該方法利用計算機控制三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺，形成不同的空間角度，利用標定軟件對來自高精度磁通門傳感器與MWD定向探管的信號進行計算比對，從而對MWD定向探管進行標定。計算機控制產(chǎn)生的電流，驅(qū)動三軸方形亥姆霍茲線圈在中心區(qū)域一定范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻磁場，抵消地球磁場，在一定范圍內(nèi)形成無磁空間。
權(quán)利要求
1.一種MWD定向探管有源磁場標定方法,它是建立在MWD定向探管有源磁場標定儀器基礎(chǔ)上，該儀器包括計算機(6)、電流控制模塊(7)、轉(zhuǎn)臺控制模塊(5)、數(shù)據(jù)采集模塊(4)、三軸亥姆霍茲線圈(I)、三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺(2 )、MWD定向探管(8 )和磁通門傳感器(3 )，其特征在于，所述儀器中三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺(2)與三軸亥姆霍茲線圈同軸布置(I), MWD定向探管(8)與磁通門傳感器(3)放置在三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺(2)頂部,并且MWD定向探管(8)與磁通門傳感器(3)位于三軸亥姆霍茲線圈(I)的中心位置，該方法的實施步驟如下: a首先按照比奧薩法爾定理，根據(jù)標定儀器所在地的地磁場數(shù)值得到實際驅(qū)動三軸亥姆霍茲線圈(I)的電流值，將該電流值輸入給計算機(6 )，計算機通過電流控制模塊(7 )驅(qū)動三軸亥姆霍茲線圈(1)，對三軸亥姆霍茲線圈(I)中心處的地磁場初步抵消； b數(shù)據(jù)采集模塊(4)通過磁通門傳感器(3)采集磁場信號，并將其傳送給計算機(6)，計算機將其與步驟a所述輸入的電流值進行比較，對電流進行閉環(huán)控制； c MWD定向探管(8 )上電,計算機(6 )通過轉(zhuǎn)臺控制模塊(5 )驅(qū)動控制三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺(2)的轉(zhuǎn)動，由數(shù)據(jù)采集模塊(4)傳遞從MWD定向探管(8)和磁通門傳感器(3)來的信號到計算機(6)的標定軟件； d標定軟件對從數(shù)據(jù)采集模塊(4)傳來的MWD定向探管(8)與磁通門傳感器(3)的信號進行計算比對，當MWD定向探管(8)與磁通門傳感器(3)的信號磁場強度的差值小于設(shè)定值時，標定結(jié)束。
2.按權(quán)利要求1所述的MWD定向探管有源磁場標定方法，其特征在于:所述MWD定向探管(8)與磁通門傳感器(3)的信號磁場強度差值的設(shè)定值為ΙΟηΤ。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種MWD定向探管有源磁場標定方法，采用MWD定向探管有源磁場標定儀器進行標定，在三軸無磁標定轉(zhuǎn)臺上安置高通門傳感器與MWD定向探管；計算機控制電流模塊，產(chǎn)生一定功率的電流，驅(qū)動三軸方形亥姆霍茲線圈在中心區(qū)域一定范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻磁場，抵消地球磁場，在一定范圍內(nèi)形成無磁空間；由磁通門傳感器與MWD定向探管檢測到的信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集模塊采集，傳輸?shù)接嬎銠C；利用計算機上的標定軟件進行計算比較，來標定當前MWD定向探管是否具有下井正常工作的資質(zhì)。本發(fā)明具有快速、準確、穩(wěn)定的優(yōu)點。
文檔編號E21B47/02GK103089242SQ20111033679
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者楊錦舟, 張?；? 李閃, 葛鵬, 殷鑫 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院