TW202311618A - 用於磁測距之井底總成安裝螺線管 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種用於在兩個井底總成（BHA）之間進行測距之方法及系統。該方法及系統可包括：自安置於一第一BHA上之一測距裝置傳輸一電磁場；及運用安置於一第二BHA上之一接收器量測該電磁場以形成一量測集。該方法及系統可進一步包括一資訊處置系統，該資訊處置系統比較該量測集與該電磁場之一衰變率，並至少部分地基於該衰變率識別該測距裝置與該接收器之間的一距離。

Description

用於磁測距之井底總成安裝螺線管

本案涉及用於磁測距之井底總成安裝螺線管。

鑽鑿至地下地層中之鑽孔可使得能夠使用任何數目種不同技術來回收合乎需要的流體（例如烴、熱水/蒸汽）。當開發及鑽鑿鑽孔時，重要的是能夠將活動鑽孔定位在需要接近地下地層之周圍地質並接近鄰近鑽孔的位置。隨著鑽鑿操作進行，鑽孔位置可隨著時間推移相對於鄰近鑽孔而改變。

通常，地下地層可具有鑽鑿至其中之任何數目個鑽孔。因此，在任何給定鑽鑿操作期間，鑽鑿操作可必須定位先前鑽鑿之鑽孔及/或並行鑽鑿之鑽孔。

當前技術需要將源及/或接收器部署至偏移鑽孔中，以有助於識別先前鑽鑿之井或有助於並行鑽鑿操作。具體言之，當前進行纜線操作，其中將纜線源部署於偏移鑽孔中且源自纜線工具進行傳輸。由於此情形併有兩個系統，即纜線及隨鑽測井（logging-while-drilling；LWD），故其係昂貴的並需要大量勞動力。

本發明揭示一種用於在兩個井底總成（bottom hole assembly； BHA）之間進行測距之方法及系統。該方法及系統可包括：自安置於一第一BHA上之一測距裝置傳輸一電磁場；及運用安置於一第二BHA上之一接收器量測該電磁場以形成一量測集。該方法及系統可進一步包括一資訊處置系統，該資訊處置系統比較該量測集與該電磁場之一衰變率，並至少部分地基於該衰變率識別該測距裝置與該接收器之間的一距離。

下文描述用於在不需要特定偏移井之情況下鑽鑿緊密近接之多個井的方法及系統，該些特定偏移井中安置有傳輸器裝置及/或接收器裝置以用於追蹤鑽鑿操作。同時下文所描述之方法及系統可應用於用於來自地下地層之烴提取、地熱操作、水提取及/或任何形式之流體提取的任何形式之鑽鑿操作。系統及方法可消除對部署纜線源之需要，並將井底總成（BHA）安裝源及（BHA）安裝接收器併入於目標井及偏移「鑽鑿」井中，其中目標井為主動鑽鑿井或套管或裸孔井。

圖1繪示根據實例性實施例之鑽鑿操作100。如所繪示，鑽孔102可自井口104自表面108延伸至地下地層106中。通常，鑽孔102可包括水平、豎直、傾斜、彎曲及其他類型之鑽孔幾何形狀及定向。鑽孔102可有套管或無套管。在實例中，鑽孔102可包括金屬部件。作為實例，金屬部件可為安置於鑽孔102中之殼體、襯套、導管或其他狹長鋼管。

如所繪示，鑽孔102可延伸通過地下地層106。如圖1中所繪示，鑽孔102可大體上豎直地延伸至地下地層106中，然而，鑽孔102可以一角度延伸通過地下地層106，諸如水平及傾斜鑽孔。舉例而言，儘管圖1繪示豎直或低傾角井，但井及裝備之高傾角或水平置放可為可能的。應進一步注意，雖然圖1大體上描繪陸基作業，但熟習此項技術者可認識到，在不脫離本揭示內容之範圍的情況下，本文中所描述之原理同樣適用於採用浮動或海基平台及鑽機之海底作業。

如所繪示，鑽鑿平台110可支撐吊桿112，該吊桿具有用於升高及降低鑽柱116之遊車114。如通常為熟習此項技術者所知，鑽柱116可包括但不限於鑽管及捲曲導管。方鑽桿118可支撐鑽柱116，此係因為其可經由轉台120降低。鑽頭122可附接至鑽柱116之遠端，並可由井下馬達及/或經由鑽柱116自表面108之旋轉來驅動。非限制性地，鑽頭122可包括牙輪鑽頭、PDC鑽頭、天然金剛石鑽頭、任何擴眼器、擴孔器、取芯鑽頭及其類似者。隨著鑽頭122旋轉，其可產生並延伸鑽孔102，該鑽孔穿透各種地下地層106。泵124可使鑽鑿流體通過進給管126循環通過方鑽桿118、井下通過鑽柱116之內部、通過鑽頭122中之孔口、經由環繞鑽柱116之環帶128返回至表面108，且到達保留坑132。

繼續參看圖1，鑽柱116可在井口104處開始並可橫穿鑽孔102。鑽頭122可附接至鑽柱116之遠端，並可例如由井下馬達及/或經由鑽柱116自表面108之旋轉來驅動。鑽頭122可為鑽柱116之遠端處之旋轉可轉向系統（rotary steerable system；RSS）130之一部分。在其他實例中，鑽頭122可為下文所論述之泥漿馬達之一部分。RSS 130可進一步包括用於在鑽鑿操作期間對旋轉可轉向工具進行即時健康評估之工具。一般熟習此項技術者將瞭解，RSS 130可為隨鑽量測（measurement-while drilling；MWD）或隨鑽測井（LWD）系統。

RSS 130可包含任何數目個工具，諸如感測器、傳輸器及/或接收器，其用以執行井下量測操作或在鑽鑿操作期間對旋轉可轉向工具執行即時健康評估。舉例而言，如圖1中所繪示，RSS 130可包括於井底總成（BHA）134上及/或與井底總成（BHA）134包括在一起。應注意，BHA 134可構成RSS 130之至少一部分。非限制性地，任何數目個不同量測總成、通信總成、電池總成及/或其類似者可與BHA 134一起形成RSS 130。另外，BHA 134可形成RSS 130自身。在實例中，BHA 134可包含一個或多個感測器136。感測器136可連接至下文所論述之資訊處置系統138，該資訊處置系統可進一步控制感測器136之操作。感測器136可包括（加速計、磁力計、溫度感測器、速度感測器、位置感測器等等）。在操作期間，感測器136可處理源自各種源之即時資料，諸如診斷資料、感測器量測、操作資料、調查量測、感測狀態、鑽鑿操作100狀態、BHA 134狀態、RS 130狀態及/或其類似者。資訊及/或量測可由資訊處置系統138進一步處理，以判定旋轉可轉向工具之即時癒合評估。

非限制性地，RSS 130可連接至資訊處置系統138及/或由該資訊處置系統控制，該資訊處置系統可安置於表面108上。非限制性地，資訊處置系統138可在井下安置於RSS 130中。所記錄資訊之處理可在井下及/或在表面108上進行。在井下進行之處理可被傳輸至表面108以供記錄、觀測及/或進一步分析。另外，可儲存在可安置於井下之資訊處置系統138上記錄之資訊，直至RSS 130可被帶至表面108。在實例中，資訊處置系統138可經由安置於鑽柱116中（或上）之通信線（未繪示）與RSS 130通信。在實例中，無線通信可用以在資訊處置系統138與RSS 130之間來回傳輸資訊。資訊處置系統138可將資訊傳輸至RSS 130，並可接收以及處理由RSS 130記錄之資訊。在實例中，井下資訊處置系統（未繪示）可包括但不限於用於估計、接收及處理來自RSS 130之信號之微處理器或其他合適電路系統。井下資訊處置系統（未繪示）可進一步包括額外組件，諸如記憶體、輸入/輸出裝置、介面及其類似者。在實例中，雖然未繪示，但RSS 130可包括一個或多個額外組件，諸如類比至數位轉換器、濾波器及放大器以及其他組件，該一個或多個額外組件可用以在RSS 130之量測可被傳輸至表面108之前處理該些量測。替代地，可將來自RSS 130之原始量測傳輸至表面108。

任何合適技術可用於將來自RSS 130之信號傳輸至表面108，包括但不限於有線管遙測、泥漿脈衝遙測、聲學遙測及電磁遙測。雖然未繪示，但RSS 130可包括可將遙測資料傳輸至表面108之遙測次總成。在表面108處，壓力轉導器（未展示）可將壓力信號轉換成用於數位轉換器（未繪示）之電信號。數位轉換器可經由通信鏈路140將數位形式之遙測信號供應至資訊處置系統138，該通信鏈路可為有線或無線鏈路。遙測資料可由資訊處置系統138分析及處理。

如所繪示，可提供可將來自RSS 130之資料傳輸至表面108處之資訊處置系統138的通信鏈路140（其可為例如有線或無線的）。資訊處置系統138可包括個人電腦141、視訊顯示器142、鍵盤144（亦即其他輸入裝置），及/或非暫時性電腦可讀取媒體146（例如光碟、磁碟），其可儲存表示本文中所描述之方法之程式碼。除了在表面108處之處理以外或代替在表面108處之處理，亦可在資訊處置系統138可安置於RSS 130上時在井下進行處理。同樣地，資訊處置系統138可自動地處理由一個或多個感測器136獲取之量測或將來自感測器136之資訊發送至表面。如上文所論述，軟體、演算法及模型化係由資訊處置系統138執行。資訊處置系統138可自動地、經由自動化（諸如經由人工智慧（「AI」）、動態地、即時地及/或實質上即時地執行步驟、運行軟體、執行計算及/或其類似者。

圖2繪示可用以執行本文中所揭示之各種步驟、方法及技術之實例性資訊處置系統138。一般熟習此項技術者將容易瞭解，其他系統實例係可能的。如所繪示，資訊處置系統138包括處理單元（CPU或處理器）202及系統匯流排204，該系統匯流排將包括諸如唯讀記憶體（ROM）208及隨機存取記憶體（RAM）210之系統記憶體206的各種系統組件耦接至處理器202。本文中所揭示之處理器可全部為此處理器202之形式。資訊處置系統138可包括與處理器202直接連接、緊密近接於處理器202或經整合為處理器202之部分的高速記憶體之快取記憶體212。資訊處置系統138將來自記憶體206及/或儲存裝置214之資料複製至快取記憶體212以供處理器202快速存取。以此方式，快取記憶體212提供避免處理器202在等待資料時發生延遲之效能提昇。此等及其他模組可控制或經組態以控制處理器202來執行各種操作或動作。其他系統記憶體206亦可供使用。記憶體206可包括具有不同效能特性之多種不同類型之記憶體。可瞭解，本揭示內容可在具有多於一個處理器202之資訊處置系統138上或在經網路連接在一起，以提供較大處理能力之計算裝置群組或叢集上操作。處理器202可包括：任何一般用途處理器及硬體模組或軟體模組，諸如儲存於儲存裝置214中之第一模組216、第二模組218及第三模組220，其經組態以控制處理器202；以及特殊用途處理器，其中軟體指令併入至處理器202中。處理器202可為自含式計算系統，其含有多個核心或處理器、匯流排、記憶體控制器、快取記憶體等等。多核心處理器可為對稱的或不對稱的。處理器202可包括多個處理器，諸如在不同插槽中具有多個實體上分離之處理器的系統，或在單一實體晶片上具有多個處理器核心之系統。類似地，處理器202可包括位於多個分離之計算裝置中但諸如經由通信網路一起工作的多個分散式處理器。多個處理器或處理器核心可共用諸如記憶體206或快取記憶體212之資源，或可使用獨立資源進行操作。處理器202可包括一個或多個狀態機、特殊應用積體電路（ASIC）或可程式化閘陣列（PGA），包括場PGA（FPGA）。

上文所論述之每一個別組件可耦接至系統匯流排204，該系統匯流排204可將每一個個別組件彼此連接。系統匯流排204可為若干類型之匯流排結構中之任一者，包括記憶體匯流排或記憶體控制器、周邊匯流排及使用多種匯流排架構中之任一者之局域匯流排。儲存於ROM 208或其類似者中之基本輸入/輸出（BIOS）可提供有助於諸如在起動期間在資訊處置系統138內之元件之間傳送資訊的基本常式。資訊處置系統138進一步包括儲存裝置214或電腦可讀取儲存媒體，諸如硬碟機、磁碟機、光碟機、磁帶機、固態磁碟機、RAM磁碟機、抽取式儲存裝置、廉價磁碟冗餘陣列（RAID）、混合儲存裝置或其類似者。儲存裝置214可包括用於控制處理器202之軟體模組216、218及220。資訊處置系統138可包括其他硬體或軟體模組。儲存裝置214由驅動介面連接至系統匯流排204。磁碟機及關聯電腦可讀取儲存裝置為資訊處置系統138提供電腦可讀取指令、資料結構、程式模組及其他資料之非揮發性儲存。在一個範疇中，執行特定功能之硬體模組包括與諸如處理器202、系統匯流排204等等之必要的硬體組件結合而儲存於有形電腦可讀取儲存裝置中以進行特定功能的軟體組件。在另一範疇中，系統可使用處理器及電腦可讀取儲存裝置來儲存指令，該些指令在由處理器執行時使處理器執行操作、方法或其他特定動作。基本組件及適當變化可取決於裝置類型進行修改，該裝置類型係諸如資訊處置系統138為小型手持式計算裝置、桌上型電腦抑或電腦伺服器。當處理器202執行用以執行「操作」之指令時，處理器202可直接執行操作及/或促進另一裝置或組件、指導另一裝置或組件或與另一裝置或組件合作以執行操作。

如所繪示，資訊處置系統138採用儲存裝置214，該儲存裝置214可為可儲存可由電腦存取之資料的硬碟或其他類型之電腦可讀取儲存裝置，諸如匣式磁帶、快閃記憶卡、數位多功能磁碟（DVD）、卡匣、隨機存取記憶體（RAM）210、唯讀記憶體（ROM）208、含有位元串流之纜線及其類似者，亦可用於例示性操作環境中。有形電腦可讀取儲存媒體、電腦可讀取儲存裝置或電腦可讀取記憶體裝置明確地排除諸如暫時性波、能量、載波信號、電磁波及信號本身之媒體。

為了使使用者能夠與資訊處置系統138互動，輸入裝置222表示任何數目個輸入機構，諸如用於語音之麥克風、用於示意動作或圖形輸入之觸敏式螢幕、鍵盤、滑鼠、運動輸入、語音等等。另外，輸入裝置222可自上文所論述之一個或多個感測器136獲取資料。輸出裝置224亦可為熟習此項技術者所知之數個輸出機構中之一者或多者。在一些情況下，多模態系統使使用者能夠提供多種類型之輸入以與資訊處置系統138通信。通信介面226通常控管並管理使用者輸入及系統輸出。不存在對任何特定硬體配置上之操作的限定，且因此所描繪之基本硬體可容易在改良之硬體或韌體配置被開發時由其代替。

如所繪示，上文所描述之每一個別組件被描繪及揭示為個別功能區塊。此等區塊表示之功能可經由使用共用或專用硬體來提供，該共用或專用硬體包括但不限於能夠執行軟體及硬體之硬體，諸如處理器202，該處理器202經有目的地建置以作為一般用途處理器上執行之軟體之等效者而操作。舉例而言，圖2中所呈現之一個或多個處理器之功能可由單一共用處理器或多個處理器提供。術語「處理器」之使用不應被認作獨佔地係指能夠執行軟體之硬體。說明性實施例可包括微處理器及/或數位信號處理器（DSP）硬體、用於儲存執行下文所描述之操作之軟體的唯讀記憶體（ROM）208，及用於儲存結果之隨機存取記憶體（RAM）210。亦可提供超大型積體電路（VLSI）硬體實施例以及與一般用途DSP電路結合之定製VLSI電路系統。

下文所描述之各種方法之邏輯操作被實施為：（1）在一般用途電腦內之可程式化電路上運行的電腦實施步驟、操作或程序之序列；（2）在特殊用途可程式化電路上運行的電腦實施步驟、操作或程序之序列；及/或（3）可程式化電路內之互連機器模組或程式引擎。資訊處置系統138可實踐所敍述方法之全部或部分，可為所敍述系統之一部分，及/或可根據所敍述有形電腦可讀取儲存裝置中之指令而操作。此類邏輯操作可被實施為經組態以控制處理器202以根據軟體模組216、218及220之程式設計來執行特定功能之模組。

在實例中，可虛擬化實例性資訊處置系統138之一個或多個部分，直至並包括整個資訊處置系統138。舉例而言，虛擬處理器可為軟體物件，其根據特定指令集而執行，即使當類型與虛擬處理器相同之實體處理器不可用時亦如此。虛擬化層或虛擬「主機」可藉由將虛擬化操作轉譯為實際操作來啟用一個或多個不同計算裝置或裝置類型之虛擬化組件。然而，最終，每一類型之虛擬化硬體由一些基礎實體硬體實施或執行。因此，虛擬化計算層可在實體計算層之頂部上操作。虛擬化計算層可包括一個或多個虛擬機、覆疊網路、超管理器、虛擬切換及任何其他虛擬化應用程式。

圖3繪示具有可用於執行所描述方法、並產生及顯示圖形使用者介面（GUI）之晶片組架構的實例性資訊處置系統138。資訊處置系統138為可用以實施所揭示技術之電腦硬體、軟體及韌體之實例。資訊處置系統138可包括處理器202，其表示能夠執行經組態以執行所識別計算之軟體、韌體及硬體的任何數目個實體上及/或邏輯上相異的資源。處理器202可與可控制至處理器202之輸入及自處理器202之輸出的晶片組300通信。在此實例中，晶片組300將資訊輸出至輸出裝置224，諸如顯示器，並可讀取取資訊及將資訊寫入至儲存裝置214，該儲存裝置可包括例如磁性媒體及固態媒體。晶片組300亦可自RAM 210讀取資料及將資料寫入至該RAM。可提供用於與多種使用者介面組件304介接之橋接器302，以用於與晶片組300介接。此類使用者介面組件304可包括鍵盤、麥克風、觸控偵測及處理電路系統、諸如滑鼠之指標裝置等等。一般而言，至資訊處置系統138之輸入可來自機器產生及/或人類產生之多種源中之任一者。

晶片組300亦可與可具有不同實體介面之一個或多個通信介面226介接。此類通信介面可包括用於有線及無線區域網路、用於寬頻無線網路以及個人區域網路之介面。本文中所揭示之用於產生、顯示及使用GUI之方法之一些應用可包括經由實體介面接收有序資料集，或藉由處理器202分析儲存於儲存裝置214或RAM 210中之資料而由機器自身產生。另外，資訊處置系統138經由使用者介面組件304自使用者接收輸入，並藉由使用處理器202解譯此等輸入來執行適當功能，諸如瀏覽功能。

在實例中，資訊處置系統138亦可包括用於攜載或儲存有電腦可執行指令或資料結構之有形及/或非暫時性電腦可讀取儲存裝置。此類有形電腦可讀取儲存裝置可為可由一般用途或特殊用途電腦存取之任何可用裝置，包括如上文所描述之任何特殊用途處理器之功能設計。作為實例而非限制，此類有形電腦可讀取裝置可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存裝置、磁碟儲存裝置或其他磁性儲存裝置，或可用以攜載或儲存成電腦可執行指令、資料結構或處理器晶片設計之形式之所要程式碼的任何其他裝置。當經由網路或另一通信連接（固線式、無線或其組合）將資訊或指令提供至電腦時，電腦將該連接適當地視為電腦可讀取媒體。因此，任何此類連接被適當地稱為電腦可讀取媒體。以上各者之組合亦應包括於電腦可讀取儲存裝置之範圍內。

電腦可執行指令包括例如使一般用途電腦、特殊用途電腦或特殊用途處理裝置執行某一功能或功能群組之指令及資料。電腦可執行指令亦包括由獨立或網路環境中之電腦執行之程式模組。通常，程式模組包括執行特定任務或實施特定抽象資料類型之特殊用途處理器等等之設計中固有的常式、程式、組件、資料結構、物件及函式。電腦可執行指令、關聯資料結構及程式模組表示用於執行本文中所揭示之方法之步驟的程式碼構件之實例。此類可執行指令或關聯資料結構之特定序列表示用於實施此類步驟中所描述之功能的對應動作之實例。

在額外實例中，方法可在具有許多類型之電腦系統組態之網路計算環境中實踐，該些電腦系統組態包括個人電腦、手持式裝置、多處理器系統、基於微處理器之或可程式化消費型電子裝置、網路PC、微型電腦、大型電腦及其類似者。實例亦可在分散式計算環境中實踐，在該些分散式計算環境中，任務係由經由通信網路鏈接（由固線式鏈路、無線鏈路或由其組合鏈接）之本端及遠端處理裝置執行。在分散式計算環境中，程式模組可位於本端及遠端記憶體儲存裝置兩者中。

圖1進一步繪示可在鑽鑿操作100附近之第二鑽鑿操作150。儘管繪示了兩種鑽鑿操作，但可存在進行中的可能彼此干擾之任何數目種鑽鑿操作。同樣地，在主動鑽鑿操作附近可存在一個或多個完成的井。第二鑽鑿操作150可包含經識別用於鑽鑿操作100之所有項目。如所繪示，第二BHA 152可在BHA 134附近操作及起作用。第二BHA 152及BHA 134在地層106內識別彼此之能力可防止第二BHA 152及BHA 134在鑽鑿操作期間彼此接觸。如所繪示，可自BHA 134發射電磁場154。此場可自下文所論述之螺線管源發出。電磁場154可由下文所論述之安置於BHA 152上之一個或多個接收器感測。

圖4A繪示BHA 134及/或第二BHA 152之剖視圖。BHA 134可包含安置於BHA 134及/或BHA 152中或周圍之測距裝置400。測距裝置400可包含螺線管402，該螺線管402可由一個或多個電池404、渦輪機406及/或電容器410供電。在實例中，BHA 134及/或第二BHA 152可進一步包含二級測距裝置408，該二級測距裝置408亦包含螺線管402、一個或多個電池404、渦輪機406及/或電容器410。在操作期間，若測距裝置400出故障，則可利用二級測距裝置408，或二級測距裝置408可與測距裝置400一起利用。測距裝置400及二級測距裝置408兩者可用以識別複數個BHA及完成的井並在複數個BHA與完成的井之間進行測距。為了在BHA之間執行測距操作，可在每一BHA上使用一個或多個接收器。

圖4B繪示在BHA 134及/或第二BHA 152內及/或沿著BHA 134及/或第二BHA 152安置於不同位置處之一個或多個接收器412。在實例中，接收器412可為單、雙及/或三軸磁力計。在實例中，接收器412可基於尋求量測之按比例調整解析度而自動地按比例增大或按比例減小。通常，按比例調整解析度可隨著源強度在接收器412與測距裝置400之間的近接減小時增大而增大。按比例調整解析度可隨著源強度減小並隨著接收器412與測距裝置400之間的近接增大而減小。接收器412可安置於RSS 130、鑽頭122、MWD/LWD接頭414、泥漿馬達416及/或連接BHA 134及/或第二BHA 152之一個或多個接頭及/或裝置的套環418上。接收器可操作及起作用以接收自測距裝置400發出之基於AC或DC之信號。在測距操作期間，接收器412可藉由量測螺線管402之極性開關之峰值之間的振幅，來量測自螺線管402發出之電磁場。此等量測可被發送至資訊處置系統138，該資訊處置系統138接著可比較在井下收集之量測與先前收集之井下量測（亦即儲存於資料庫中）及自螺線管402發射之磁場之已知衰變率。自此資料集，可判定自螺線管402及自場（至磁源之中心之方向）之三個分量至接收器412的相對距離之計算。

圖5A繪示用於測距裝置400中之螺線管402，其可安置於BHA 134（例如參看圖1）中。螺線管402可包含可具有可變長度之疊片鐵芯500，其中長度不小於一公尺。為了提供所要磁場，此螺線管可例如利用足夠的電力輸出以磁性地使鐵芯飽和，且此電力輸出係由連接至橫越螺線管繞組506連接之極性反向場效電晶體（field effect transistor；FET）切換電路504的井下電力供應器502供應。另外，FET切換電路504可由井下時鐘508進一步控制，其可進一步有助於產生所要磁場。井下電力供應器502可為電池、渦輪機、電容器及/或其類似者以及其任何組合。在實例中，圍繞鐵芯500之數個螺線管繞組506增大自測距裝置400發射之電磁場154（例如參看圖1）。螺線管402可含有多個螺線管繞組506層，使得磁場可在每一獨立測距裝置400之間變化。此可藉由添加螺線管繞組506層、且因此增加在任何給定時間點所利用的螺線管402之每單位長度及/或總長度之匝數來實現。另外，資訊處置系統138可選擇一個或多個層，以在任何給定時間利用一個或多個FET切換電路504被給予能量。舉例而言，如圖5B中所繪示，一個或多個FET切換電路504可控制通過螺線管繞組506、第二螺線管繞組510及/或第三螺線管繞組512之電流流動。每一額外繞組可表示可在另一層上方及/或下方之新層。圖5C繪示螺線管繞組506、第二螺線管繞組510及/或第三螺線管繞組512之另一實例，其中FET切換電路504控制通過每一層之電流。同樣地，通過每一螺線管繞組506層施加之電流流動方向可由資訊處置系統138控制。舉例而言，使用者可調整通過每一螺線管繞組506層之電流量及/或被給予能量，以控制由測距裝置400形成之電磁場之量值的層之數目。

在操作期間，上文及下文所論述之接收器412可由資訊處置系統138控制以感測由測距裝置400產生之電磁場154。通常，第一BHA 134可傳輸電磁場154，該電磁場154可由BHA 152上之一個或多個接收器412感測及/或量測，或反之亦然。由於能量在井下環境中稀少，故所感測之場強度或橫越接收器412所量測之場強度梯度可由使用者使用資訊處置系統138在表面處控制。舉例而言，若測距裝置400正產生電磁場154且其未由對置之BHA上之一個或多個接收器412感測到，則使用者可增大電磁場154。如上文所論述，此可藉由增大移動通過螺線管繞組506層之電流量或增大可利用之螺線管繞組506層之數目來完成。因此，電磁場154之大小及強度可增大直至由相對BHA上之至少一個接收器412感測到。隨著兩個BHA移動得更靠近在一起，螺線管繞組506層之電流量及數目可減小。此防止接收器412被電磁場154飽和並可允許使用者判定BHA之間的距離及方向。接收器412之飽和可由使用者利用資訊處置系統138來檢閱。

圖6繪示電流流動可由參考方波週期性地反向，該參考方波具有自時鐘信號600導出之介於每秒1個與100個循環之間的精確循環週期，該些時鐘信號係由具有精確至百萬分之幾之頻率的晶體振盪器產生。圖7中以700所繪示之螺線管電流對時間波形產生交替極性之磁偶極場。儘管在要描述之分析中使用的磁場之行為之物理控管的原理為適於時間獨立磁場之原理，但需要反覆地使螺線管中之電流流動方向反向，以允許螺線管場與地球磁場及與儀器及磁場雜訊精確地分離。亦有可能簡單地接通及關斷螺線管電流並記錄場差。在此狀況下，所產生之磁偶極及場之交替極性分量的振幅將為在電流反向之情況下產生的振幅的二分之一。

在圖8中將井下量測設備800之示意圖展示為經由鑽孔遙測鏈路802連接至地球表面108（例如參看圖1）上之鑽鑿操作100內的井上鑽鑿控制室804。控制室804具有用於處理自井下電子裝置接收之資料之資訊處置系統138及用於操作鑽鑿操作之控制器。

井下儀器封裝800可包含三向量分量磁力計808及三向量分量加速計810，其中之每一者相對於xyz軸系產生輸出信號。井下儀器封裝800之z軸與正被鑽鑿之鑽孔102對準，且垂直的x軸及y軸具有與鑽鑿面對準之已知定向；亦即與鑽鑿馬達中控制鑽鑿方向之彎曲外殼的方向對準。磁力計AC輸出被傳遞通過帶通放大器812，並在多工器814處與磁力計DC輸出及加速計輸出進行多工，其中信號自類比形式轉換成數位形式，且最後被置於適合於遙測至表面之形式。用於數位化及遙測之時序係由井下時鐘816產生，該井下時鐘816係由頻率精確至百萬分之幾的石英晶體控制。

在鑽鑿操作期間，可在量測站處沿著所提議之鑽孔路徑不時地暫停鑽鑿，以利用測距裝置400執行測距量測。由與412及/或800一起容納之磁力計偵測具有交替極性分量之所得反向場，向井上傳輸所得輸出信號，記錄幾分鐘之資料，且產生資料檔案。在每一組量測操作期間，井下多工器電路系統814以固定時間間隔依序地對磁力計808及加速計810之輸出電壓進行取樣，並將結果遙測至表面108處之資訊處置系統138，該資訊處置系統將818處之重力量測與820處之地球場量測及822處之AC場量測分離。經由遙測電路806發送結果，該遙測電路可將資訊處置系統138連接至井下儀器封裝800。進行每一量測之相對時間係由每一量測在正被遙測之串列資料串流中所具有之位置精確地保存，且重力資料及AC場資料分別儲存於資料檔案824及826處。資訊處置系統138自重力資料產生具有元素gx、gy及gz之單列、三行矩陣gxyz，該些元素為所量測重力g在xyz座標系統中之表示。自磁力計量測資料，產生兩個3行矩陣h1及h2。第一矩陣h1具有三行h1x、h1y及h1z，其為來自螺線管之第一定向之數位化磁力計量測資料之時間序列的列表。第二矩陣h2具有三行h2x、h2y及h2z，其為來自螺線管之第二定向之磁場量測之時間順序的列表。

在其他實例中，磁力計808或梯度計（磁力計陣列）可用以作為接收器412偵測來自測距裝置400之信號。磁力計412/808可置放於沿著BHA 134之任何位置。舉例而言，磁力計808可安置於鑽頭接頭、RSS 130內、上或周圍，安置於鑽頭122、諸如套環或接頭之彈簧支座（dumb iron）中，及/或整合至MWD/LWD工具中。

磁力計808可具有最小單軸能力，並可沿著鑽柱116安置。磁力計808可用於測距量測。測距量測可不與調查量測有關，但可用以校正調查量測並相對於參考鑽孔測距資料校正鑽孔方位角。

在鑽鑿操作之前，螺線管402可在安設之前被消磁，以移除或減少影響其他磁力計讀數的沿著鐵芯之殘餘磁場。螺線管402可定位於沿著一個或多個BHA 134或在一個或多個BHA 134內、在RSS、泥漿馬達、MWD/LWD組件內之任何合適位置處，及/或定位於所列位置中之任一者上方或下方。可具有類似或不同大小之多個螺線管可安置於BHA 134內。此可允許人員在鑽鑿操作期間之任何時間可選擇性選擇利用哪一螺線管。如上文所提及，一個或多個BHA 134可用作測距裝置400及接收器412兩者或個別地用作測距裝置400及接收器412。舉例而言，一個或多個BHA 134可具有安設在BHA 134中之任一者上以用於傳輸之螺線管402。

井下操作亦可包括一對或聲學/音波量測工具，其中一個工具充當傳輸器且第二工具充當接收器。此亦可經由利用一對基於長程感應之電阻率量測工具來實現，該些基於長程感應之電阻率量測工具可經由自電阻率工具傳輸及接收頻率及相位發射而彼此共置。

相比於當前技術之改良係以較平滑的操作及較低的總體擁有成本來完成磁測距判定。此系統相比於現有技術的關鍵改良係不需要將測距源或接收器之專用纜線輸送至一個或多個井底總成中。此所提議解決方案顯著地減少了鑽鑿緊密近接之同時鑽孔的總體擁有成本，在該些同時鑽孔處需要避免碰撞或在該些同時鑽孔處需要相交，如由鑽孔幾何形狀及目標所規定。該些方法及系統可包括本文中所揭示之各種特徵中之任一者，包括以下陳述中之一者或多者。

陳述1：一種方法可包含：自安置於一第一井底總成（BHA）上之一測距裝置傳輸一電磁場；運用安置於一第二BHA上之一接收器量測該電磁場以形成一量測集；比較該量測集與該電磁場之一衰變率；及至少部分地基於該衰變率識別該測距裝置與該接收器之間的一距離。

陳述2.如陳述1之方法，其中該測距裝置為一螺線管。

陳述3.如陳述2之方法，其中數個螺線管繞組安置於該螺線管上方。

陳述4.如陳述3之方法，其中螺線管繞組之該數目與該電磁場之一強度直接相關。

陳述5.如陳述2之方法，其中一電流在一第一方向上被泵送通過該數個螺線管繞組以形成該電磁場。

陳述6.如陳述5之方法，其中該電流在與該第一方向相反之一第二方向上被泵送通過該數個螺線管繞組以形成一第二磁場。

陳述7.如陳述2之方法，其中該螺線管係由一個或多個電池、一渦輪機或一電容器供電。

陳述8.如陳述1或2之方法，其中該接收器為經組態以自動地增大或減小一按比例調整解析度之一單、雙或三軸磁力計。

陳述9.如陳述1、2或8之方法，其中該第二BHA包含單一或複數個接收器。

陳述10.如陳述1、2、8或9之方法，其進一步包含至少部分地基於該測距裝置與該接收器之間的該距離，而運用連接至該第一BHA之一第一旋轉可轉向系統（RSS）來調整該第一BHA之一路徑。

陳述11一種系統可包含：一第一井底總成（BHA），其包含傳輸一電磁場之一測距裝置；及一第二BHA，其包含量測該電磁場以形成一量測集之一接收器。該系統可進一步包含一資訊處置系統，該資訊處置系統比較該量測集與該電磁場之一衰變率，並至少部分地基於該衰變率識別該測距裝置與該接收器之間的一距離。

陳述12.如陳述11之系統，其中該測距裝置為一螺線管。

陳述13.如陳述12之系統，其進一步包含安置於該螺線管上方之數個螺線管繞組。

陳述14.如陳述13之系統，其中螺線管繞組之該數目與該電磁場之一強度直接相關。

陳述15.如陳述12之系統，其中一電流在一第一方向上被泵送通過該數個螺線管繞組以形成該電磁場。

陳述16.如陳述15之系統，其中該電流在與該第一方向相反之一第二方向上被泵送通過該數個螺線管繞組以形成一第二磁場。

陳述17.如陳述12之系統，其進一步包含對該螺線管供電之一個或多個電池、一渦輪機或一電容器。

陳述18.如陳述11或12之系統，其中該接收器為一三軸磁力計。

陳述19.如陳述11、12或18之系統，其中該第二BHA包含複數個接收器。

陳述20.如陳述11、12、18或20之系統，其進一步包含一第一旋轉可轉向系統（RSS），該第一RSS連接至該第一BHA，並至少部分地基於該測距裝置與該接收器之間的該距離而變更該第一RSS之一路徑。

前述描述提供本文中所揭示之系統及使用方法之各種實例，該些實例可含有不同方法步驟及替代組件組合。應理解，儘管本文中可論述個別實例，但本揭示內容涵蓋所揭示實例之所有組合，包括但不限於不同的組件組合、方法步驟組合及系統屬性。應理解，組成物及方法依據「包含」、「含有」或「包括」各種組件或步驟被描述，組成物及方法亦可「基本上由」該些各種組件及步驟「組成」或「由」該些各種組件及步驟「組成」。此外，如在申請專利範圍中所使用之數詞「一（a或an）」在本文經定義以意謂其介紹的元素中之一者或多於一者。

出於簡潔起見，本文中僅明確地揭示某些範圍。然而，自任何下限之範圍可與任何上限組合以敍述未明確地敍述之範圍，並且，自任何下限之範圍可與任何其他下限組合以敍述未明確地敍述之範圍，以相同方式，自任何上限之範圍可與任何其他上限組合以敍述未明確地敍述之範圍。另外，每當揭示具有下限及上限之數值範圍時，就特定地揭示了屬於該範圍之任何數及任何所包括範圍。詳言之，本文中所揭示之每一值範圍（屬於「約a至約b」或等效地為「大致a至b」或等效地為「大致a至b」之形式）應被理解為闡述在較廣的值範圍內涵蓋之每一數及範圍，即使未明確地敍述亦如此。因此，每一點或個別值可充當其自有下限或上限，其與任何其他點或個別值或任何其他下限或上限組合，以敍述未明確地敍述之範圍。

因此，本實例經很好地調適以實現所提及之目的及優點，以及本文中固有之目的及優點。上文所揭示之特定實例僅係說明性的，並可以對於受益於本文中之教示之熟習此項技術者而言顯而易見的不同但等效的方式進行修改及實踐。儘管論述了個別實例，但本揭示內容涵蓋所有實例之所有組合。此外，除如以下申請專利範圍中所描述之外，並不意欲限制本文中所展示之構造或設計之細節。此外，除非專利權人另有明確及清楚定義，否則申請專利範圍中之術語具有其普通的一般含義。因此顯而易見的是，可變更或修改上文所揭示之特定說明性實例，且全部此類變化被視為在該些實例之範圍及精神內。若本說明書中之詞語或術語及可以引用方式併入本文中之一個或多個專利或其他文件的使用存在任何衝突，則應採用符合本說明書之定義。

100:鑽鑿操作 102:鑽孔 104:井口 106:地下地層 108:表面 110:鑽鑿平台 112:吊桿 114:遊車 116:鑽柱 118:方鑽桿 120:轉台 122:鑽頭 124:泵 126:進給管 128:環帶 130:旋轉可轉向系統（RSS） 132:保留坑 134:井底總成（BHA） 138:資訊處置系統 140:通信鏈路 141:個人電腦 142:視訊顯示器 144:鍵盤 146:非暫時性電腦可讀取媒體 150:第二鑽鑿操作 152:第二井底總成（BHA） 154:電磁場 202:處理單元/處理器 204:系統匯流排 206:系統記憶體 208:唯讀記憶體（ROM） 210:隨機存取記憶體（RAM） 212:快取記憶體 214:儲存裝置 216:第一模組/軟體模組 218:第二模組/軟體模組 220:第三模組/軟體模組 222:輸入裝置 224:輸出裝置 226:通信介面 300:晶片組 302:橋接器 304:使用者介面組件 400:測距裝置 402:螺線管 404:電池 406:渦輪機 408:二級測距裝置 410:電容器 412:接收器 414:隨鑽量測（MWD）/隨鑽測井（LWD）接頭 416:泥漿馬達 418:套環 500:疊片鐵芯 502:井下電力供應器 504:極性反向場效電晶體切換電路 506:螺線管繞組 508:井下時鐘 510:第二螺線管繞組 512:第三螺線管繞組 600:時鐘信號 700:螺線管電流對時間波形 800:井下量測設備/井下儀器封裝 802:鑽孔遙測鏈路 804:井上鑽鑿控制室 806:遙測電路 808:三向量分量磁力計 810:三向量分量加速計 812:帶通放大器 814:多工器/井下多工器電路系統 816:井下時鐘 818:重力量測 820:地球場量測 822:AC場量測 824:資料檔案 826:資料檔案

此等附圖繪示本揭示內容之一些實例之某些範疇且不應被用以限制或界定本揭示內容。

[圖1]繪示在同一區域中執行操作之兩種鑽鑿操作之實例；

[圖2]繪示資訊處置系統之實例；

[圖3]繪示用於資訊處置系統中之晶片組之實例；

[圖4A]繪示安置於井底總成上之測距裝置之實例；

[圖4B]繪示安置於井底總成上之一個或多個接收器；

[圖5A]至[圖5C]繪示安置於螺線管周圍之一個或多個繞組之不同實例；

[圖6]為測距裝置之傳輸之圖形；

[圖7]為螺線管電流對時間波形之圖形；且

[圖8]繪示用以對測距裝置供電及操作之一個或多個組件之組態。

100:鑽鑿操作

102:鑽孔

104:井口

106:地下地層

108:表面

110:鑽鑿平台

112:吊桿

114:遊車

116:鑽柱

118:方鑽桿

120:轉台

122:鑽頭

124:泵

126:進給管

128:環帶

130:旋轉可轉向系統(RSS)

132:保留坑

134:井底總成(BHA)

138:資訊處置系統

140:通信鏈路

141:個人電腦

142:視訊顯示器

144:鍵盤

146:非暫時性電腦可讀取媒體

150:第二鑽鑿操作

152:第二井底總成(BHA)

154:電磁場

Claims (15)

1. 一種方法，其包含： 自安置於一第一井底總成（BHA）上之一測距裝置傳輸一電磁場； 運用安置於一第二BHA上之一接收器量測該電磁場以形成一量測集； 比較該量測集與該電磁場之一衰變率；及 至少部分地基於該衰變率識別該測距裝置與該接收器之間的一距離。
2. 如請求項1之方法，其中該測距裝置為一螺線管。
3. 如請求項2之方法，其中數個螺線管繞組安置於該螺線管上方，且視情況，其中螺線管繞組之該數目與該電磁場之一強度直接相關。
4. 如請求項2之方法，其中一電流在一第一方向上被泵送通過該數個螺線管繞組以形成該電磁場，且視情況，其中該電流在與該第一方向相反之一第二方向上被泵送通過該數個螺線管繞組以形成一第二磁場。
5. 如請求項2之方法，其中該螺線管係由一個或多個電池、一渦輪機或一電容器供電。
6. 如請求項1之方法，其中該接收器為經組態以自動地增大或減小一按比例調整解析度之一單、雙或三軸磁力計，且視情況，其中該第二BHA包含單一或複數個接收器。
7. 如請求項1之方法，其進一步包含至少部分地基於該測距裝置與該接收器之間的該距離，而運用連接至該第一BHA之一第一旋轉可轉向系統（RSS）來調整該第一BHA之一路徑。
8. 一種系統，其包含： 一第一井底總成（BHA），其包含傳輸一電磁場之一測距裝置； 一第二BHA，其包含量測該電磁場以形成一量測集之一接收器； 一資訊處置系統，其： 比較該量測集與該電磁場之一衰變率；及 至少部分地基於該衰變率識別該測距裝置與該接收器之間的一距離。
9. 如請求項8之系統，其中該測距裝置為一螺線管。
10. 如請求項9之系統，其進一步包含安置於該螺線管上方之數個螺線管繞組，且視情況，其中螺線管繞組之該數目與該電磁場之一強度直接相關。
11. 如請求項9之系統，其中一電流在一第一方向上被泵送通過該數個螺線管繞組以形成該電磁場，且視情況，其中該電流在與該第一方向相反之一第二方向上被泵送通過該數個螺線管繞組以形成一第二磁場。
12. 如請求項9之系統，其進一步包含對該螺線管供電之一個或多個電池、一渦輪機或一電容器。
13. 如請求項8之系統，其中該接收器為一三軸磁力計。
14. 如請求項8之系統，其中該第二BHA包含複數個接收器。
15. 如請求項8之系統，其進一步包含一第一旋轉可轉向系統（RSS），該第一RSS連接至該第一BHA並至少部分地基於該測距裝置與該接收器之間的該距離而變更該第一RSS之一路徑。

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