Способ определения азимута искривления траектории скважины

 

Изобретение относится к промысловой геофизике. Цель - повышение точности определения азимута в фер-. ромагнитных средах. Для этого измеряют и фиксируют угол между выбранным направлением и горизонтальной проекцией вектора напряженности магнитного поля в устье скважины (С). Опускают в С взаимно ориентированные и расположенные друг над другом на расстоянии, равном интервалу измерения , два датчика (Д) направления горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля. На каждом интервале измерения верхний. Д размещают в месте расположения нижнего . Измеряют и фиксируют угол между осью чувствительности верхнего Д. и направлением горизонтальной составлягацей вектора в точке траектории С, где расположен верхний Д, Измеряют и фиксируют угол gi. между осью чувствительности нижнего и направлением составлянщей вектора в точке траектории С, где расположен нижний Д. На участках, равных интервалу измерения, определяют и фиксируют угол Дог; oi;,2. -ot;, поворота вектора аномального поля в горизонтальной плоскости. На искривленных участках С нижним Д измеряют и фиксируют магнитный азимут п. траектории скважины .относительно вектора аномального магнитного поля. Азимут искривления траектории С относительно выбранного направления определяют из о уравненияo,n ei +,{,„2 ., где i+f n - ЧИСЛО интервалов измерения. 4 ил. fS (Л 4 о: О5 Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлисТичесних

РЕСПУБЛИК ц11 4 Е 21 В 47/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

По ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4117?20/23-03 (22) 10.09.86 ,(46) 23,03 ° 89. Бюл. 1"- 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофиэичеcKHx исследований геологоразведочных скважин (72) О.Н,Штанько и Г.В.Ииловзоров (53) 622.241.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1 213181, кл. Е 21 В 47/022, 1984.

Калинин А.Г. Искривление буровых скважин, — И.: Гостоптехиздат, 1963, с, 173 -178. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИМУТА .ИСКРИВЛЕНИЯ ТРАЕКТОРИИ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к промысловой геофизике. Цель. — повышение точности определения азимута в ферромагнитных средах. Для этого измеряют и фиксируют угол между выбранным направлением и горизонтальной проекцией вектора напряженности магнитного поля в устье скважины (С) .

Опускают в С взаимно ориентированные и расположенные друг над другом на расстоянии, равном интервалу измерения, два датчика (Д) направления

Из обретение о тно сит ся к пр омысловой геофизике и может быть использовано для определения азимута искривления траектории скважины в ферромагнитных средах.

Целью изобретения является повышение точности определения азимута в ферромагнитных:-: средах.

„„Я0„„146? 162 А 1 горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля, На каждом интервале измерения верхний

Д размещают в месте расположения нижнего. Измеряют и фиксируют угол о ; между осью чувствительности верхнего Д.и направлением горизонтальной составляющей вектора в точке траектории С, где расположен верхний Д.

Измеряют и фиксируют угол g,« между

1 осью чувствительности нижнего и направлением составляющей вектора в точке траектории С, где расположен нижний Д. На участках, равных интервалу измерения, определяют и фиксируют угол д Ы; = Ы;, - oL; ä поворота в ек тор а аномального поля в горизонтальной плоскости. На искривленных участках С нижним Д измеряют и фиксируют магнитный азимут

Ы„, искривления траектории скважины относительно вектора аномального магнитного поля. Азимут о „ искривления траектории С относительно выбранного направления определяют из уравненияо л < + па + Q д, где

4+(n — число интервалов измерения. 4 ил.

На фиг.1 показано устройство для осуществления способ а; на фиг . 2векторная диаграмма, поясняющая сущность предлагаемого способа; на фиг.3 — векторная диаграмма, поясняющая работу устройства; на фиг.4— схема проведения измерений по предлаг аемому способу.

1467)

Способ осуществляют следующим образом.

На расстоянии 1,равном интервалу (шагу) измерения, устанавливают друг над другом два идентичных датчика.

2 и 3 (фиг.1) направления горизонтальной составляющей магнитного поля (например, феррозондовые) так,чтобы, их оси Х и Х чувствительности 10

, находились соответственно в горизонтальных плоскостях, и (, были ! ! параллельны друг другу и при отклоне; нии скважины от вертикального положения находились в плоскости наклона 15 скважины, опускают взаимно ориенти рованные датчики 2 и 3 в скважину так, чтобы верхний датчик 2 находился в устье скважины, где предварительно измеряют и фиксируют угол с, 20

: между горизонтальной составляющей магнитного поля и произвольно выбранным направлением, относительно которого последовательными измерени, ями в скважине определяют азимут иск- 26 ривления траектории скважины (например, с помощью тех же датчиков 2 и 3 направления горизонтальной составляющей магнитного поля, направляя оси чувствительности Х, и Х датчиков 2 30 и 3 на выбранное направление), и производят первое измерение.

При последующих измерениях в про цессе спуска на каждом интервале верхний датчик 2 размещают в месте расположения нижнего датчика 3.

Датчики 2и 3 направления горизонтальной составляющей магнитного поля выдают сигналы, пропорциональные углам Ы,, и между Осями Х < и Х чувствитель 40 ности датчиков 2 и 3 и направлениями горизонтальных составляющих Н„, и Н; магнитного поля в точках 0;, и О, траектории скважины, где находятся соответственно датчи- 45 ки 2 и 3. На каждом интервале измерения измеряют и фиксируют углы oL« ! и eC; .

Если направление горизонтальных составляющих. магнитного поля Н;, и

Н, одинаково, разность сигналов с

< датчиков 2 и 3 равна нулю, если же направление горизонтальной составляющей магнитного поля на промежутке траектории скважины между верхним и нижним датчиками 2 и 3 изменилось на некоторый угол 6

На участках равных интервалу из< мерения,. определяют и фиксируют угол

Ы; =с ; — Ы;, — oL„, поворота вектора аномального магнитного поля в горизонтальной плоскости. При появлении искривления скважины сигналы с датчиков 2 и 3 пропорциональны магнитному азимуту искривления тр аек торин скважины о тно сительно направления горизонтальных составляющих вектора магнитного поля Н;, и Н; в точках траектории скважины 0, и 0;, где находятся соответствующие датчики

2 и 3, а разность сигналов с датчиков 2 и 3 пропорциональна углу 6<; между горизонтальными проекциями

Н;< и Н;.

На искривленных участках скважины нижним датчиком 3 направления горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля измеряют магнитный азимут

cC. „= Ы..<- оС„ <., 1 <,!<.;

1 =! где п - число интервалов измерения (замеров).

Устройство для осуществления способа состоит из корпуса 1 и датчиков 2 и 3 направления горизонтальной составляющей магнитного поля, содержащих рамки 4 и 5, штангу 6, внутренние рамки 7 и 8, эксцентричные грузы 9 — 11, феррозонды 1? — 15. Рамки 4 и 5 установлены в противоположных концах корпуса 1, причем оси вращения рамок 4 и 5 совпадают с продольной осью корпуса 1, штанга 6 связывает рамки 4 и 5 так, чтобы они лежали в одной плоскости. Внутренние рамки 7 и 8 закреплены соответственно в рамках 4 и 5, причем оси вращения рамок 7 и 8 перпендикулярны осям вращения рамок 4 и 5. эксцентричный груз 9 закреплен на рамке 5, а эксцентричные грузы 1 0 и 11 — соответственно на внутренних рамках

7 и 8. <<еррозонды 12 и 13 расположены в плоскости рамки 7, причем оси чувствительности феррозондов 12 и 13

1467162 ортогональны, феррозонды 14 и 15 расположены в плоскости рамки 8 и их оси чувствительности также ортогональны, при этом оси чувствитель5 ности феррозондов 13 и 15 совпадают соответственно с осями вращения внутренних рамок 7 и 8, а och чувствительности ферроэондов 12 и 14 являются осями чувствительности соот- 10 ветственно датчиков 2 и 3.

Способ осуществляется с помощью устройства следующим образом.

На вертикальном участке траектории скважины рамки 4 и 5, жестко связанные щтангой 6, находятся в одной и той же вертикальной плоскости, эксцентричные грузы 10 и 11 ориентируют соответственно внутренние рамки 7 и 8 с установленными на них ферроэондами 12 — 15 в горизонтальных плоскостях (и ((фиг.3).

Сигналы И „ — U соответственно с феррозондов 12-15 пропорциональны проекциям Н;,, Н;, и Н., Н гори- 25 х х зонтальных составляющих магнитного поля Н;, и Н, на их оси чувствительности Х,, У, и Х, У . Сигналы с феррозондов 12-15 передаются по кабелю

16 связи (фиг.4) в наземный пульт 17. 3tJ

По этим сигналам осуществляют вычисление угла оС;; между осью чувствительности верхнего датчика .2 (фиг,l) и направлением горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Н;, и угла ; между осью чувствительности нижнего датчика 3 и направлением горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Н;

15 и п О о п, =

Для реалиэ ации предлагаемого способа с помощью устройства у устья скважины устанавливают лебедку 18 (фиг.4) со счетчиком 19 метража кабеля 16, на торце корпуса 1 (фиг.2) устройства делают риску так, чтобы ее направление совпадало с направле40 нием осей чувствительности феррозон" .дов 12 и 14, опускают устройство в скважину так, чтобы та часть корпуса l в которой расположен датчик 2 направления горизонтальной составля45 ющей вектоРа напряженности магнитного поля, находилась в устье скважины, поворачивают корпус 1 устройства . так, чтобы направление риски совпадало с направлением, выбранным для отсчета азимута искривления скважины, после йего производят первое

HsMepeHHe. Сигналы U„z â€, U<5 с фер розондов 12 — 15 по кабелю 16 (фиг.4) поступают в наземный пульт

17 ° По этим сигналам orrpepensrmT угол

at. между выбранным направлением и направлением горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля в устье скважины

Далее ределяют

- U

Arc tg —Arctg

11 а

35 с учетом выражения (2) опвеличину Ьо ; де ; = Arctg — - — Arctg

U(g 11„, 11 „5 . U43

На искривленном участке траектории скважины эксцентричный груз 9 (фиг.2) ориентирует рамки 4 и 5 в плоскости, перпендикулярной плоскости наклона, при этом оси чувствительности датчиков 2 и 3 направления горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля устанавливаются в плоскости наклона сква-, жины, поэтому на искривленных участках угол о ; равен магнитному азимуту относительно вектора аномального магнитного поля.

Таким образом, посредством измерения сигналов U,z- Б, с феррозондов

12 — 15 согласно предложенному способу последовательно определяют углы аы; поворота вектора аномального магнитного поля в горизонтальной плоскости между точками траектории скважины, где находятся датчики

2 и 3. На расстоянии, равном интервалу измерения, на искривленном участке с помощью нижнего датчика 3 измеряют азимутос„ относительно вектора аномального магнитного поля.

Суммируя углы eat.;и учитывая угол <о между выбранным направлением и направлением горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля в устье скважины, определяют азимут искривления траектории скважины относительно выбранного направления в соответствии с выражением:

14671

U

oL о. = Arctg—

«<

<

И угол 4oLi поворота горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля первого интервала

Измерения

ЬЫ, o/< — с < = Arctg — - Arctg — .1p 4а Ъ, 1

U

«<<з

С помощью лебедки 18 и счетчика

19 метража кабеля 16 опускают устройство на расстояние 1 (фиг.1), <1<авное расстоянию между датчиками 2

14 3 направления горизонтальной состав-. ляющей вектора напряженности магнитиого поля, и проводят второе изме1)ение, определяя угол поворота горизонтальной составляющей вектора нап1)яженности магнитного поля второгс интервала измерения, Таким образом проводят все посЛедующие измерения на вертикальном

1 частке скважины. При появлении искривления скважины с помощью датчи1 а 3 направления горизонтальной составляющей вектора напряженности

Магнитного поля определяют магнитный азимут о „ искривления траектории скважины относительно вектора

Напряженности аномального магнитноГо поля

Где п — количество предшествующих

Интервапов-замеров.

Азимут К„ искривления траектории скважины относительно выбранного

Иаправления определяют, как:

ll

« « о + пд. < -" <

Таким образом, устройство полностью реализует предлагаемый способ.

Формула изобретения

45

Способ определения азимута искривления тр аектории скважины В ферро 5О

62 8 магнитных средах, при котором выбирают на поверхности направление, относительно которого последовательными измерениями в скважине определяют азимут, отлич ающийс я тем, что, с целью повьш ения точности определения .азимута в ферромагнитных средах, измеряют и фиксируют угол ос между выбранным направлением и горизонтальной проекцией вектора напряженности магнитного поля в устье скважины, опускают в скважину взаимно ориентированные и расположенные друг над другом на расстоянии, равном интервалу измерения, два датчика направления горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля, при этом на каждом интервале измерения верхний датчик размещают в месте р ас положения нижнего датчик а, измеряют и фиксируют угол сС;, между осью чувствительности верхнего датчика и направлением горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля в точке траектории скважины, где расположен верхний датчик, измеряют и фиксируют угол

+i2.между осью чувствительности нижнего датчика и направлением горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля н точке траектории скважины, где расположен нижний датчик, на участках, равных интервалу измерения, определяют и фиксируют угол йМ, = К; — Ы.;, поворота вектора аномального магйитного поля в горизонтальной плоскости, на искривленных участках скважины нижним . датчиком измеряют и фиксируют маг" нитный азимуте „ искривления траектории скважины относительно вектора аномального магнитного поля, а азимут ес„ искривления траектории скважины относительно выбранного направления определяют из уравнения

«

Мп = 04+0.,С ДК;, +1 где n — число интервалов измерения.

14671б2

1467162

Составитель А.Цветков

Редактор А.Пандор Техред А. Кравчук

Корректор И,Муска

Заказ 1176/25 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101