一種基于磁檢測的井中隨鉆導(dǎo)航方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于磁檢測的井中隨鉆導(dǎo)航方法，本方法為先將磁矢量探測器與鉆頭固定放入探測井的底部，人工磁源放入目標井底部；給人工磁源通電流產(chǎn)生感應(yīng)磁場，調(diào)整電流的大小，使探測井中的磁矢量探測器能接收到磁感應(yīng)信號；探測器將接收到的信號傳輸?shù)降孛嬗嬎銠C，計算機根據(jù)磁感應(yīng)強度在球坐標系下計算鉆頭相對于人工磁源的距離，水平偏角和垂直偏角，并繪制出鉆頭平面投影圖，顯示中心偏移量；再根據(jù)偏移量和角度調(diào)整鉆頭鉆探方向，使鉆頭朝向人工磁源方向前進。鉆進過程中每隔2～10分鐘測量并計算一次偏移量和角度，隨時校正鉆頭方向，最終使水平井與直井連通。本方法采用人工磁源，導(dǎo)航距離遠，實現(xiàn)隨鉆隨測，計算方法簡單，精度高。
【專利說明】一種基于磁檢測的井中隨鉆導(dǎo)航方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于磁檢測的井中隨鉆導(dǎo)航方法，具體地說是涉及水平井與2個直井連通的隨鉆導(dǎo)航方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人工磁導(dǎo)航技術(shù)在上世紀80年代在美國開始興起，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，該技術(shù)在地質(zhì)測量行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。例如在水溶固體礦產(chǎn)開采，采用U型鉆探開采占地面積小，環(huán)保清潔，是一種事半功倍的方法；煤礦開采中事先鉆定向孔排出煤層氣，可以作為工業(yè)燃料，也可以減少在煤層開采中的瓦斯爆炸事故。除此之外，深部找礦，地?zé)峁こ桃约笆烷_采中都涉及定向鉆探技術(shù)。我國的人工磁導(dǎo)航技術(shù)處于起步階段，國內(nèi)現(xiàn)存的十幾口井都是依靠于國外鉆探技術(shù)服務(wù)公司，服務(wù)費用昂貴，因此發(fā)展屬于我國自主知識產(chǎn)權(quán)的鉆探導(dǎo)航技術(shù)迫在眉睫，只有掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的鉆探導(dǎo)航技術(shù)才能進一步推進我國井中采礦技術(shù)的發(fā)展。近年我國國內(nèi)進行的地下磁導(dǎo)航的研究，主要是實現(xiàn)短距離雙井連通開采，如2011年公開的南昌航空大學(xué)的“一種地下磁導(dǎo)航方法”發(fā)明申請，其將永磁短節(jié)固定在鉆頭端，發(fā)出磁信號，而另一 口豎井中放入磁矢量傳感器，接收永磁短節(jié)發(fā)出的磁信號，其不足之處是永磁短節(jié)發(fā)射的磁場強度弱，限制了磁檢測導(dǎo)航的距離，也限制了其在強磁性地質(zhì)條件下的應(yīng)用；同時其將永磁短節(jié)固定在鉆頭端，造成檢測的信號坐標是動態(tài)的，因此使計算方法復(fù)雜化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種可方便調(diào)整人工磁源的磁場強度和采用簡單方法計算檢測信號及對鉆頭定位，到達易編程，避免因需要復(fù)雜運算影響對鉆頭實時評估，實現(xiàn)導(dǎo)航精度高的基于磁檢測的井中導(dǎo)航方法，完成水平井與直井的精確連通。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的措施是:提供一種基于磁檢測的井中隨鉆導(dǎo)航方法，按如下步驟操作:
[0005]步驟一、分別鉆2個豎井，為探測井與目標井，將磁矢量探測器固定在鉆頭端，放入探測井的底部，將人工磁源放入目標井底部，給人工磁源通以電流產(chǎn)生感應(yīng)磁場；
[0006]步驟二、調(diào)整通入人工磁源的電流，使探測井中的磁矢量探測器接收到磁感應(yīng)信號;
[0007]步驟三、磁矢量探測器將接收到的信號傳輸?shù)降孛嬗嬎銠C，地面計算機根據(jù)接收到的磁感應(yīng)強度在球坐標系下計算出鉆頭的位置，即鉆頭相對于人工磁源的距離，水平偏角和垂直偏角，并繪制出鉆頭平面投影圖，顯示中心偏移量；
[0008]步驟四、地面計算機根據(jù)計算出的偏移量和角度調(diào)整鉆頭鉆探方向，使鉆頭朝向人工磁源方向前進；
[0009]步驟五、鉆頭在前進的過程中，每隔2?10分鐘測量并計算一次偏移量和角度，隨時對鉆頭方向進行校正，最終使水平井與直井連通。
[0010]本發(fā)明步驟一中所述的人工磁源由纏繞在條狀鐵磁體上的線圈構(gòu)成，磁矢量探測器采用Mag611型高溫三軸磁通門探頭，工作溫度可達215°C。
[0011]本發(fā)明步驟三中所述的地面計算機計算出鉆頭的位置，具體步驟是:
[0012]①、將人工磁源看做磁偶極子模型，其在空間任一點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度與一環(huán)形電流產(chǎn)生磁場相同，人工磁源在空間任一點P產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度三分量Bx, By, Bz球坐標系
表示為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于磁檢測的井中隨鉆導(dǎo)航方法，其特征在于:按如下步驟操作: 步驟一、分別鉆2個豎井，為探測井與目標井，將磁矢量探測器固定在鉆頭端，放入探測井的底部，將人工磁源放入目標井底部，給人工磁源通以電流產(chǎn)生感應(yīng)磁場； 步驟二、調(diào)整通入人工磁源的電流，使探測井中的磁矢量探測器接收到磁感應(yīng)信號； 步驟三、磁矢量探測器將接收到的信號傳輸?shù)降孛嬗嬎銠C，地面計算機根據(jù)接收到的磁感應(yīng)強度在球坐標系下計算出鉆頭的位置，即鉆頭相對于人工磁源的距離，水平偏角和垂直偏角，并繪制出鉆頭平面投影圖，顯示中心偏移量； 步驟四、地面計算機根據(jù)計算出的偏移量和角度調(diào)整鉆頭鉆探方向，使鉆頭朝向人工磁源方向前進； 步驟五、鉆頭在前進的過程中，每隔2~10分鐘測量并計算一次偏移量和角度，隨時對鉆頭方向進行校正，最終使水平井與直井連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁檢測的井中隨鉆導(dǎo)航方法，其特征在于:步驟一中所述的人工磁源由纏繞在條狀鐵磁體上的線圈構(gòu)成，磁矢量探測器采用Mag611型高溫三軸磁通門探頭，工作溫度可達215°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于磁檢測的井中隨鉆導(dǎo)航方法，其特征在于:步驟三中所述的地面計算機計算出鉆頭的位置，具體步驟是: ①、將人工磁源看做磁偶極子模型，其在空間任一點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度與一環(huán)形電流產(chǎn)生磁場相同，人工磁源在空間任一點P產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度三分量Bx, By, Bz球坐標系表不為:
【文檔編號】E21B44/00GK103696753SQ201410020712
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】韓騎, 胡祥云, 周曉權(quán), 劉雙 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）