使用調(diào)制信號的測距的制作方法
【專利說明】使用調(diào)制信號的測距
【背景技術(shù)】
[0001] 本公開一般來說涉及鉆井操作，且更明確地說涉及使用調(diào)制信號的測距。
[0002] 在某些例子中（諸如在井噴中），使第一井（稱作目標井）與第二井（稱作減壓 井）交叉可以是必要的?？摄@探第二井以用于與目標井交叉的目的（例如）以減輕來自井 噴井的壓力。由于傳統(tǒng)勘查測量具有比目標的大小大得多的不確定性錐，因此使目標井與 減壓井接觸通常需要多個井下測量以識別目標井的精確位置。這些井下測量可包含將時變 信號發(fā)射至地層中以及測量在目標井上誘發(fā)的任何所得磁場。通常，時變信號是正弦曲線。 然而，因為所得磁場的符號變化，可能難以根據(jù)正弦信號識別目標井的精確位置。
【附圖說明】
[0003] 可通過部分地參照以下描述和附圖來理解本公開的一些特定示范性實施方案。
[0004] 圖1是說明根據(jù)本公開的方面的實例測距系統(tǒng)的圖式。
[0005] 圖2是說明根據(jù)本公開的方面的實例信息處置系統(tǒng)的圖式。
[0006] 圖3是說明與目標管和由管上的電流產(chǎn)生的磁場相關(guān)的實例梯度測量分量的圖 式。
[0007] 圖4是說明根據(jù)本公開的方面的實例非對稱時變信號的圖表。
[0008] 圖5是說明根據(jù)本公開的方面的實例井下特性相對于非對稱時變信號的圖表。
[0009] 圖6是說明根據(jù)本公開的方面的實例非對稱時變信號的圖表。
[0010] 盡管已描繪和描述且參照本公開的示范性實施方案定義了本公開的實施方案，但 此類參考不暗示對本公開的限制，且不推斷此限制。如相關(guān)領(lǐng)域的且受益于本公開的技術(shù) 人員將想到，所公開的標的物能夠在形式和功能上進行相當大的修改、更改和等效物。本公 開的描繪的和描述的實施方案僅為實例，且并不窮舉本公開的范圍。
【具體實施方式】
[0011] 本公開一般來說涉及鉆井操作，且更明確地說涉及使用調(diào)制信號的測距。
[0012] 本文中詳細描述了本公開的說明性實施方案。為了清楚起見，在本說明書中可能 不描述實際實現(xiàn)方式的所有特征。當然，應(yīng)了解，在開發(fā)任何此類實際實施方案時，必須做 出眾多實現(xiàn)方式特定的決定以實現(xiàn)特定實現(xiàn)方式目標，一個實現(xiàn)方式與另一實現(xiàn)方式的目 標將不同。此外，應(yīng)了解，此開發(fā)努力可能是復雜的且耗時的，但盡管如此，這對于受益于本 公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將為例行任務(wù)。
[0013] 為了促進對本公開的較好理解，給出某些實施方案的以下實例。決不應(yīng)閱讀以下 實例來限制或定義本公開的范圍。本公開的實施方案可適用于鉆井操作，其包含但不限于 目標（諸如鄰近的井）跟隨、目標交叉、目標定位、諸如SAGD(蒸汽輔助重力泄油）井結(jié)構(gòu) 中的孿生井鉆取、為井噴井鉆探減壓井、河流穿越、隧道施工，以及水平、垂直、偏斜、多層、u 型管連接、交叉、繞過（在中等深度被卡的落物周圍鉆探且回到下方井中），或另外在任何 類型的地下地層中的非線性井筒。實施方案可適用于注入井和生產(chǎn)井，包含天然資源生產(chǎn) 井，諸如硫化氫、烴類或地熱井；以及出于近地面施工目的用于河流穿越隧道和其它此類隧 道鉆孔的鉆孔施工或用于輸送流體（諸如烴類）的鉆孔U型管管線。下文關(guān)于一個實現(xiàn)方 式描述的實施方案不希望為限制性的。
[0014] 現(xiàn)代石油鉆井和生產(chǎn)操作需要與井下的參數(shù)和條件有關(guān)的信息。存在用于井下信 息收集的若干方法，包含隨鉆測井（"LWD"）和隨鉆測量（"MWD")。在LWD中，通常在鉆井 過程期間收集數(shù)據(jù)，進而避免移除鉆井組合件以插入有線測井工具的任何需要。因此，LWD 允許鉆井者進行準確的實時修改或校正以優(yōu)化性能，同時將停機時間減到最小。MffD是用 于在鉆井繼續(xù)的同時測量關(guān)于鉆井組合件的移動和位置的井下的條件的術(shù)語。LWD更集中 在地層參數(shù)測量上。盡管MffD與LWD之間可存在區(qū)別，但術(shù)語MffD和LWD經(jīng)?？苫Q地使 用。出于本公開的目的，術(shù)語LWD將與以下理解一起使用，此術(shù)語涵蓋地層參數(shù)的收集和與 鉆井組合件的移動和位置有關(guān)的信息的收集兩者。
[0015] 圖1是說明根據(jù)本公開的方面的實例鉆井和測距系統(tǒng)100的圖式。系統(tǒng)100包含 在地面105處且位于地下地層102內(nèi)的鉆孔106上方的鉆架101。鉆架101可耦接至鉆井 組合件107,鉆井組合件107包括鉆柱108和底部鉆具組合件（BHA) 109。BHA 109可包括鉆 頭113和MffD設(shè)備111。在某些實施方案中，鉆井組合件107可通過頂部驅(qū)動機構(gòu)（未示 出）旋轉(zhuǎn)以使鉆頭113旋轉(zhuǎn)且使鉆孔106延伸。在某些其它實施方案中，可包含井下馬達 (未示出），諸如泥漿馬達，以在使鉆井組合件107不旋轉(zhuǎn)的情況下使鉆頭113旋轉(zhuǎn)且使鉆 孔106延伸。
[0016] MffD設(shè)備111可包括至少一個接收器110。如上所述，接收器110可包括但不限于 感應(yīng)式傳感器、霍爾效應(yīng)磁強計傳感器、磁力梯度儀或上文列出的磁強計中的任一者的組 合或?qū)?。同樣地，接收?10可以是單軸的、雙軸的或三軸的，且還可以是磁通量閘門、螺線 管，或線圈式傳感器。在某些實施方案中，接收器110可位于BHA 109內(nèi)各位置處，或在BHA 109上方，諸如在鉆柱108與BHA 109之間。將接收器110定位成盡可能靠近孔底部可以是 有利的。舉例來說，在某些實施方案中，接收器110可位于鉆頭113中，而不是在BHA接頭 中在鉆頭113上方某處。
[0017] 測距操作可要求識別目標物體的位置。在所示實施方案中，目標物體包括第二鉆 孔103。鉆孔103可包括含有導電部件（諸如套管、襯套或鉆柱或其任何部分）或由導電部 件構(gòu)成的目標井，目標井已具有井噴或需要被交叉、跟隨或避開。在所示實施方案中，鉆孔 103包含導電套管140。識別目標井103的位置可包括進行各種測量和確定目標井103相 對于鉆孔106的方向。這些測量可包括使用接收器110測量地層中的電磁場。磁場測量可 識別與目標井103的距離和方向。
[0018] 在某些實施方案中，執(zhí)行測距可包含在第二鉆孔103內(nèi)誘發(fā)電磁（EM)場。在所示 實施方案中，在鉆孔內(nèi)誘發(fā)磁場包括使用耦接至鉆井組合件107的發(fā)射器114將時變信號 134發(fā)射至地層102中。時變信號134可包括（例如）交流電信號。時變信號134可（例 如）由電極或螺線管發(fā)射器產(chǎn)生。在所示實施方案中，發(fā)射器114在地層102內(nèi)注入或誘 發(fā)時變信號134。明確地說，鉆井組合件107包含間隙子112,其可允許雙極電場跨越間隙 子112而產(chǎn)生以輔助電流流入至地層102中?？赏ㄟ^根據(jù)指定時變信號134的信號特性的 控制信號而激勵鉆井組合件107的發(fā)射器114來在地層102內(nèi)誘發(fā)時變信號134。此處應(yīng) 指出，間隙子112用以將時變信號134從發(fā)射器114引導至接收器110。然而，如果發(fā)射器 114定位得離接收器110足夠遠，那么可能不需要間隙子112。舉例來說，在某些實施方案 中，發(fā)射器114可位于離接收器110約10至200英尺的地方。
[0019] 誘發(fā)的時變信號134的部分可被接收且集中在目標井103內(nèi)的套管140處，如電 流138所示，且套管140上的電流138可在徑向方向上從電流138的流動方向誘發(fā)磁場136。 剩余的誘發(fā)的電流134可在鉆井組合件107的電流回路116處返回至鉆井組合件107在間 隙子112下方。接收器110可測量由時變信號134誘發(fā)的磁場136。在其它實施方案中，如 本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮