RU2014144565A - Method for determining magnetic azimuth in a downhole inclinometer during drilling - Google Patents

Abstract

1. Способ измерения магнитного азимута в скважинном инклинометре, работающем в условиях воздействия магнитных помех со стороны магнитного окружения буровой колонны, основанный на использовании показаний проекций H, H, hклассической триады феррозондов и двух дополнительных датчиков поля, пространственно разнесенных вдоль продольной оси Z инклинометра, отличающийся тем, что в качестве дополнительных феррозондов используют одноосные с направленными вдоль оси Z осями чувствительности датчики поля, вырабатывающие соответственно текущие значения проекций суммарного поля h=H+Hи h=H+H, где H- проекция поля Земли на ось Z инклинометра, a H, H- напряженности поля помехи, фиксируемые дополнительными датчиками 1 и 2, и затем производят вычисление величин H(1), H(2), H(3), представляющих собой три независимые реализации одного и того же значения проекции H, очищенной от влияния магнитных помех, в соответствии с выражениями H(1)=h-(h-h)/1-К, H(2)=h-(h-h)/1-К, H(3)=h-(h-h)/1-K, где (h-h) характеризует разность показаний первичных измерителей, характеризующих локальный градиент поля между датчиками i и j, а величина K- масштабные коэффициенты, являющиеся постоянными величинами на всем протяжении времени проводки скважины и которые экспериментально определяют на начальном этапе проведения буровых работ, для чего колонну в собранном виде устанавливают в вертикальное положение со значением зенитного угла в диапазоне (0÷15)° и опускают на такую глубину, при которой приращение разности показаний δ(h-h) магнитометров в телесистеме при движении колонны вниз не превышает одной-двух отсчетных единиц, после чего находят коэффициенты в форме выраженийгде- проекция поля Земли на ось Z инклинометра в режиме калибровки;Н- модуль поля Зе1. The method of measuring magnetic azimuth in a borehole inclinometer operating under the influence of magnetic interference from the magnetic environment of the drill string, based on the use of the projections H, H, h of the classical triad of flux gates and two additional field sensors spatially spaced along the longitudinal axis Z of the inclinometer, characterized in that, as additional flux probes, uniaxial field sensors with axes of sensitivity directed along the Z axis are used, which respectively generate current values the projections of the total field h = H + H and h = H + H, where H is the projection of the Earth's field onto the Z axis of the inclinometer, and H, H are the interference field strengths detected by additional sensors 1 and 2, and then the values of H (1 ), H (2), H (3), which are three independent implementations of the same value of the projection H, cleared of the influence of magnetic interference, in accordance with the expressions H (1) = h- (hh) / 1-K, H (2) = h- (hh) / 1-K, H (3) = h- (hh) / 1-K, where (hh) characterizes the difference in the readings of the primary meters, characterizing the local field gradient between the sensors i and j, and the value of K is coefficients that are constant values throughout the time of well drilling and which are experimentally determined at the initial stage of drilling, for which the assembled column is installed in a vertical position with a zenith angle in the range (0 ÷ 15) ° and lowered to such a depth at which the increment of the difference in the readings δ (hh) of the magnetometers in the television system when the column moves down does not exceed one or two reference units, after which the coefficients in the form of expressions are found where the projection of the field Z Earth on the Z axis of the inclinometer in calibration mode; H is the field module Ze

Claims (2)

1. Способ измерения магнитного азимута в скважинном инклинометре, работающем в условиях воздействия магнитных помех со стороны магнитного окружения буровой колонны, основанный на использовании показаний проекций H_X3, H_Y3, h_Z3 классической триады феррозондов и двух дополнительных датчиков поля, пространственно разнесенных вдоль продольной оси Z инклинометра, отличающийся тем, что в качестве дополнительных феррозондов используют одноосные с направленными вдоль оси Z осями чувствительности датчики поля, вырабатывающие соответственно текущие значения проекций суммарного поля h_Z1=H_Z3+H_P1 и h_Z2=H_Z3+H_P2, где H_Z3 - проекция поля Земли на ось Z инклинометра, a H_P1, H_P2 - напряженности поля помехи, фиксируемые дополнительными датчиками 1 и 2, и затем производят вычисление величин H_Z(1), H_Z(2), H_Z(3), представляющих собой три независимые реализации одного и того же значения проекции H_Z3, очищенной от влияния магнитных помех, в соответствии с выражениями H_Z(1)=h_Z1-(h_Z1-h_Z3)/1-К₃₁, H_Z(2)=h_Z2-(h_Z2-h_Z3)/1-К₃₂, H_Z(3)=h_Z1-(h_Z1-h_Z2)/1-K₂₁, где (h_Zi-h_Zj) характеризует разность показаний первичных измерителей, характеризующих локальный градиент поля между датчиками i и j, а величина K_ij - масштабные коэффициенты, являющиеся постоянными величинами на всем протяжении времени проводки скважины и которые экспериментально определяют на начальном этапе проведения буровых работ, для чего колонну в собранном виде устанавливают в вертикальное положение со значением зенитного угла в диапазоне (0÷15)° и опускают на такую глубину, при которой приращение разности показаний δ(h_Ζ1-h_Ζ3) магнитометров в телесистеме при движении колонны вниз не превышает одной-двух отсчетных единиц, после чего находят коэффициенты в форме выражений1. The method of measuring magnetic azimuth in a borehole inclinometer operating under the influence of magnetic interference from the magnetic environment of the drill string, based on the use of the projection data H _X3 , H _Y3 , h _{Z3 of the} classical triad of flux gates and two additional field sensors spatially spaced along the longitudinal axis Z inclinometer, characterized in that as additional flux probes, uniaxial sensors with directional axes of sensitivity along the Z axis are used, field sensors generating respectively Suitable values of projection of the total field h _Z1 = H _Z3 + H _P1 and _{h Z2 = H Z3 + H P2} , where H _Z3 - the projection of the Earth's field on the axis Z inclinometer, a H _P1, H _P2 - field intensity noise, fixed with additional sensors 1 and 2, and then calculate the values of H _Z (1), H _Z (2), H _Z (3), which are three independent implementations of the same value of the projection H _Z3 , cleared from the influence of magnetic interference, in accordance with the expressions H _Z (1) = h _Z1 - (h _Z1 -h _Z3 ) / 1-K ₃₁ , H _Z (2) = h _Z2 - (h _Z2 -h _Z3 ) / 1-K ₃₂ , H _Z (3) = _{h Z1 - (h Z1 -h Z2} ) / 1-K _21, wherein (h _Zi -h _Zj) characterizes the difference between the readings of the primary gauges, characterized x local field gradient between the sensors i and j, and the value K _ij - scale factors, is a constant throughout the time the well wiring and which are experimentally determined in the initial phase of drilling, for which the column when assembled placed in a vertical position with the value zenith angle in the range (0 ÷ 15) ° and lowered to a depth at which the difference in readings increment δ (h _Ζ1 -h _Ζ3) magnetometers in the TV system when moving down the column no more than one or two of the reference e dynits, after which the coefficients are found in the form of expressions $$K_{31}=\frac{h_{Z3}-H_{Z0}}{h_{Z1}-H_{Z0}},K_{32}=\frac{h_{Z3}-H_{Z0}}{h_{Z2}-H_{Z0}},K_{21}=\frac{h_{Z2}-H_{Z0}}{h_{Z1}-H_{Z0}},$$

$$K_{31}=\frac{h_{Z3}-H_{Z0}}{h_{Z\mathrm{one}}-H_{Z0}},K_{32}=\frac{h_{Z3}-H_{Z0}}{h_{Z2}-H_{Z0}},K_{21}=\frac{h_{Z2}-H_{Z0}}{h_{Z\mathrm{one}}-H_{Z0}},$$

где $$H_{Z0}={(H_0^2-H_x^2-H_y^2)}^1{/}_2$$

- проекция поля Земли на ось Z инклинометра в режиме калибровки;Where $$H_{Z0}={(H_0^2-H_x^2-H_y^2)}^{\mathrm{one}}{/}_2$$

- the projection of the Earth's field on the Z axis of the inclinometer in calibration mode; Н₀ - модуль поля Земли в месте проведения испытаний,H ₀ - the module of the Earth’s field at the test site, и затем искомую проекцию H_Z3 определяют как среднее из величин Н(1), Н(2), Н(3), которое затем наряду с данными измерений проекций H_X3 и H_Y3, и подставляют в известную формулу вычисления магнитного азимута.and then the desired projection H _Z3 is determined as the average of the values of H (1), H (2), H (3), which then, along with the measurement data of the projections H _X3 and H _{Y3, are} substituted into the known magnetic azimuth calculation formula. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при определении коэффициентов K_ij колонну погружают на такую глубину, при которой приращение модуля возмущенного значения поля при движении колонны вниз не превышает одной-двух отсчетных единиц. 2. The method according to p. 1, characterized in that when determining the coefficients K _{ij the} column is immersed to such a depth that the increment of the module of the perturbed field value when the column moves down does not exceed one or two reading units.