專利名稱：一種近鉆頭隨鉆測(cè)量系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油、天然氣和煤層氣等的開采技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種近鉆頭隨 鉆測(cè)量系統(tǒng)和一種近鉆頭隨鉆測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
在石油、天然氣和煤層氣等的定向鉆井施工中，要求鉆井軌跡準(zhǔn)確地按照設(shè)計(jì)的 軌跡鉆進(jìn)。因此，如何獲得近鉆頭的準(zhǔn)確定向測(cè)量數(shù)據(jù)是定向井施工成功的關(guān)鍵因素。目前，定向鉆井施工通常采用有線或無線隨鉆測(cè)量?jī)x來測(cè)量井斜和方位。隨鉆測(cè) 量?jī)x通常放置在一根或兩根無磁鉆鋌里面，用三個(gè)重力加速度計(jì)和三個(gè)磁通門傳感器分別 測(cè)量隨鉆測(cè)量?jī)x所在位置的重力加速度的三個(gè)分量和地磁場(chǎng)的三個(gè)分量。然后利用相應(yīng)的 計(jì)算方法來計(jì)算出隨鉆測(cè)量?jī)x所在位置的井斜和方位。但是由于定向鉆井施工需要?jiǎng)恿?鉆具和定向接頭，造成無磁鉆鋌中的隨鉆測(cè)量?jī)x距離鉆頭有一段距離，該距離通常約為15 米，所以隨鉆測(cè)量?jī)x的井斜和方位并不是鉆頭所在位置井眼的真實(shí)井斜和方位。根據(jù)造斜 工具的標(biāo)定造斜率雖然能大致推測(cè)出鉆頭處的井斜和方位，但是實(shí)際施工中由于影響造斜 率的因素很多，包括鉆具組合、地層條件、泥漿排量以及鉆進(jìn)參數(shù)等，因此實(shí)際的造斜率的 和推測(cè)出的造斜率相差很大。這嚴(yán)重影響定向的準(zhǔn)確性，造成實(shí)際井眼軌跡鉆出目的層，影 響了油氣資源的采收率，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。特別是在煤層氣水平井施工過程中，由于定向 準(zhǔn)確性不夠造成鉆穿頂?shù)装鍟?huì)導(dǎo)致產(chǎn)水量很大，影響煤層氣井的產(chǎn)氣效果。此外，目前還有一些近鉆頭的隨鉆測(cè)量?jī)x，但是由于受鉆頭和螺桿磁性的干擾，這 些近鉆頭的隨鉆測(cè)量?jī)x只能測(cè)量井斜、電阻率、伽馬以及一些機(jī)械參數(shù)，測(cè)量的參數(shù)可以先 通過無線傳輸?shù)綗o磁鉆鋌中的隨鉆測(cè)量?jī)x或通過螺桿馬達(dá)有線傳輸?shù)诫S鉆測(cè)量?jī)x中，再通 過有線或無線傳輸?shù)降孛?。但是這些近鉆頭測(cè)量?jī)x存在一個(gè)共同的缺點(diǎn)就是不能測(cè)量近鉆 頭的方位，而方位是計(jì)算井眼軌跡的三要素之一，因此利用現(xiàn)有的近鉆頭隨鉆測(cè)量?jī)x提供 的數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確計(jì)算出測(cè)量?jī)x到鉆頭井段的實(shí)際井眼軌跡。綜上所述，現(xiàn)有的測(cè)量鉆頭的井斜和方位的方案的準(zhǔn)確性不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種近鉆頭隨鉆測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠較準(zhǔn)確地測(cè)量鉆頭的井斜和方位。本發(fā)明還提供了一種近鉆頭隨鉆測(cè)量方法，該方法能夠較準(zhǔn)確地測(cè)量鉆頭的井斜 和方位。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明公開了一種近鉆頭隨鉆測(cè)量系統(tǒng)，該裝置包括無磁鉆鋌、位于無磁鉆鋌里 面的隨鉆測(cè)量器、與無磁鉆鋌連接的定向接頭、與定向接頭連接的螺桿馬達(dá)、與螺桿馬達(dá)連 接的強(qiáng)磁接頭、與強(qiáng)磁接頭連接的鉆頭，該裝置還包括地面接收器，其中強(qiáng)磁接頭，用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)；
無磁鉆鋌，用于為隨鉆測(cè)量器提供無磁環(huán)境；隨鉆測(cè)量器，用于測(cè)量地磁場(chǎng)的三個(gè)分量、重力場(chǎng)的三個(gè)分量以及交變磁場(chǎng)的三 個(gè)分量，并輸出給地面接收器；地面接收器，用于根據(jù)所接收的地磁場(chǎng)的三個(gè)分量和重力場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨 鉆測(cè)量器所在位置的井斜和方位，根據(jù)所接收的交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器和 強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置，然后根據(jù)隨鉆測(cè)量器所在位置的井斜和方位以及隨鉆測(cè)量器和 強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置計(jì)算出強(qiáng)磁接頭所在位置的井斜和方位。本發(fā)明還提供了一種近鉆頭隨鉆測(cè)量方法，該方法包括在螺桿馬達(dá)和鉆頭之間安裝強(qiáng)磁接頭，該強(qiáng)磁接頭與鉆頭一起轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的 交變磁場(chǎng)；在通過定向接頭與螺桿馬達(dá)連接的無磁鉆鋌中裝有隨鉆測(cè)量器，該隨鉆測(cè)量器用 于測(cè)量地磁場(chǎng)的三個(gè)分量、重力場(chǎng)的三個(gè)分量以及交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量；根據(jù)地磁場(chǎng)的三個(gè)分量和重力場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器所在位置的井斜 和方位，根據(jù)交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置，然后根 據(jù)隨鉆測(cè)量器所在位置的井斜和方位以及隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置計(jì)算出 強(qiáng)磁接頭所在位置的井斜和方位；將強(qiáng)磁接頭所在位置的井斜和方位作為鉆頭所在位置的井斜和方位。由上述可見，本發(fā)明這種在螺桿馬達(dá)和鉆頭之間安裝強(qiáng)磁接頭，該強(qiáng)磁接頭與鉆 頭一起轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的交變磁場(chǎng)，測(cè)量地磁場(chǎng)的三個(gè)分量、重力場(chǎng)的三個(gè)分量以及交變磁 場(chǎng)的三個(gè)分量，根據(jù)地磁場(chǎng)的三個(gè)分量和重力場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器所在位置的 井斜和方位，根據(jù)交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置，然 后根據(jù)隨鉆測(cè)量器所在位置的井斜和方位以及隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置計(jì) 算出強(qiáng)磁接頭所在位置的井斜和方位，并將強(qiáng)磁接頭所在位置的井斜和方位作為鉆頭所在 位置的井斜和方位的技術(shù)方案，由于強(qiáng)磁接頭與鉆頭之間的距離比隨鉆測(cè)量器與鉆頭之間 的距離小很多，一般強(qiáng)磁接頭與鉆頭之間的距離不到1米，因此將強(qiáng)磁接頭的井斜和方位 看作鉆頭的井斜和方位，其誤差比較低。因此本發(fā)明的技術(shù)方案相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)能夠較準(zhǔn) 確地測(cè)量鉆頭的井斜和方位。


圖1是本發(fā)明中的近鉆頭隨鉆測(cè)量系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中的強(qiáng)磁接頭5沿其中軸線XX’的剖視圖；圖3是本發(fā)明中的強(qiáng)磁接頭5沿AA’線的橫截面剖視圖；圖4是本發(fā)明中的一種近鉆頭隨鉆測(cè)量方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心思想是在近鉆頭處設(shè)置交變磁場(chǎng)源，并利用磁距測(cè)量原理通過測(cè)量 交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量來計(jì)算測(cè)量點(diǎn)與磁場(chǎng)源之間的相對(duì)位置，并最終根據(jù)測(cè)量點(diǎn)處的井斜 和方位以及測(cè)量點(diǎn)與磁場(chǎng)源之間的相對(duì)位置計(jì)算出近鉆頭處的井斜和方位。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1是本發(fā)明中的近鉆頭隨鉆測(cè)量系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該系統(tǒng) 包括無磁鉆鋌2、位于無磁鉆鋌2里面的隨鉆測(cè)量器1、與無磁鉆鋌2連接的定向接頭3、 與定向接頭3連接的螺桿馬達(dá)4、與螺桿馬達(dá)4連接的強(qiáng)磁接頭5、與強(qiáng)磁接頭5連接的鉆 頭6 ；此外該系統(tǒng)還包括圖1中未畫出的地面接收器。在圖1所示的系統(tǒng)中隨鉆測(cè)量器1放置在無磁鉆鋌2中，無磁鉆鋌2通常由一根 或兩根無磁鉆鋌組成，為隨鉆測(cè)量器1提供無磁環(huán)境；隨鉆測(cè)量器1，用于測(cè)量地磁場(chǎng)的三 個(gè)分量、重力場(chǎng)的三個(gè)分量以及交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量，并輸出給地面接收器；無磁鉆鋌2通 過螺紋與定向接頭3連接，定向接頭3用來定位動(dòng)力鉆具的工具面；螺桿馬達(dá)4也通過螺紋 與定向接頭3連接，螺桿馬達(dá)4用來提供驅(qū)動(dòng)鉆頭6的動(dòng)力，其尺寸由鉆頭6決定；螺桿馬 達(dá)4的前端接有強(qiáng)磁接頭5，用來提供旋轉(zhuǎn)的交變磁場(chǎng)；強(qiáng)磁接頭5的前端接有鉆頭6，用來 破碎巖石；地面接收器，用于根據(jù)所接收的地磁場(chǎng)的三個(gè)分量和重力場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出 隨鉆測(cè)量器所在位置的井斜和方位，根據(jù)所接收的交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器 和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置，然后根據(jù)隨鉆測(cè)量器所在位置的井斜和方位以及隨鉆測(cè)量器 和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置計(jì)算出強(qiáng)磁接頭所在位置的井斜和方位。這里，隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置包括隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的 距離和相對(duì)方向。在圖1所示的系統(tǒng)中，所述隨鉆測(cè)量器1包括三軸磁力計(jì)和三軸重力加速度計(jì)； 其中，三軸磁力計(jì)用于測(cè)量地磁場(chǎng)的三個(gè)分量和交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量，三軸重力加速度計(jì) 用于測(cè)量重力場(chǎng)的三個(gè)分量。圖1所示的系統(tǒng)還可以進(jìn)一步包括放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器；隨鉆測(cè)量器1將所測(cè) 量的信號(hào)發(fā)送到放大器，由放大器對(duì)其所接收的信號(hào)進(jìn)行放大處理后發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 在由模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)其所接收的信號(hào)進(jìn)行模擬到數(shù)字(A/D)的轉(zhuǎn)換處理后發(fā)送給地面接收ο圖2是本發(fā)明中的強(qiáng)磁接頭5沿其中軸線XX’的剖視圖。圖3是本發(fā)明中的強(qiáng)磁 接頭5沿AA’線的橫截面剖視圖。參見圖2和圖3，本發(fā)明中的強(qiáng)磁接頭5包括圓柱形的 接頭體9、一對(duì)以上的永磁鐵7和緊釘螺釘8 ；接頭體9和緊釘螺釘7由無磁鋼加工而成。參見圖2和圖3，每個(gè)永磁鐵7通過緊釘螺釘8固定在接頭體9中的對(duì)應(yīng)孔中，且 永磁鐵7的磁極yy’與接頭體9的中軸線xx’垂直。本發(fā)明中的強(qiáng)磁接頭5通常包括三到五對(duì)永磁鐵作為磁場(chǎng)源，各對(duì)永磁鐵間距相 同并相互平行地安裝在接頭體9中。在圖2所示的實(shí)施例中共安裝了4對(duì)永磁鐵。并且如 圖2所示，接頭體9的一端是母扣，用來和鉆頭6相接，另一端是公扣，用來與螺桿馬達(dá)4相 連。參見圖3，為了便于加工，確保每對(duì)永磁鐵相互平行并且與接頭體的中軸線XX’垂 直，在接頭體9的與各永磁鐵7的磁極平行的兩側(cè)的外表面有銑出的相互平行的扁。為了 方便永磁鐵7的拆裝，在接頭體9上的安裝永磁鐵7的孔設(shè)計(jì)為通孔結(jié)構(gòu)。并且為了保持 強(qiáng)磁接頭5的對(duì)稱性，接頭體9上的安裝每一對(duì)永磁鐵的兩個(gè)孔的方向相反。接頭體9的 材料為圓柱形無磁鋼，接頭體9的中心有沿中軸線XX’方向的水眼，水眼的直徑取30-50mm。 此外，為了減少強(qiáng)磁接頭5與井壁之間的摩擦，接頭體9的外徑尺寸設(shè)計(jì)成比螺桿馬達(dá)的外經(jīng)尺寸小，例如小5mm。圖1所示系統(tǒng)的工作原理如下在鉆進(jìn)過程中，無論是定向鉆進(jìn)模式還是復(fù)合鉆 進(jìn)模式，強(qiáng)磁接頭5都會(huì)隨著鉆頭6 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的交變磁場(chǎng)。利用現(xiàn)有的成熟測(cè)量 技術(shù)，放置在無磁鉆鋌2中的隨鉆測(cè)量器1可以測(cè)量地磁場(chǎng)的三個(gè)分量、重力場(chǎng)的三個(gè)分量 和交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量，所測(cè)量的信號(hào)經(jīng)過放大器放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換后可以用有線或無線的 方式傳輸?shù)降孛娼邮掌鬟M(jìn)行分析，計(jì)算出隨鉆測(cè)量器1所在位置的井斜和方位以及隨鉆測(cè) 量器1與強(qiáng)磁接頭5之間的相對(duì)位置，然后計(jì)算出強(qiáng)磁接頭5處的井斜和方位作為進(jìn)鉆頭 的井斜和方位。通過近鉆頭的井斜和方位以及深井?dāng)?shù)據(jù)可以準(zhǔn)確計(jì)算定向井的軌跡，確保 井眼軌跡只滿足設(shè)計(jì)要求，保證石油天然氣和煤層氣的采收率。由于強(qiáng)磁接頭5離鉆頭6只有不到1米的距離，因此利用本發(fā)明得到的近鉆頭數(shù) 據(jù)基本上可以看作是鉆頭6的實(shí)際井斜和方位，克服了傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)準(zhǔn)確性低，或者不 能測(cè)量方位的缺陷，使得在實(shí)際應(yīng)用中，定向工程師能及時(shí)作出決策，修正井眼軌跡。圖4是本發(fā)明中的一種近鉆頭隨鉆測(cè)量方法的流程圖。如圖4所示，該方法包括步驟401，在螺桿馬達(dá)和鉆頭之間安裝強(qiáng)磁接頭，該強(qiáng)磁接頭與鉆頭一起轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn) 生旋轉(zhuǎn)的交變磁場(chǎng)。本步驟中，在螺桿馬達(dá)和鉆頭之間安裝強(qiáng)磁接頭包括在在螺桿馬達(dá)和鉆頭之間 安裝由圓柱形的接頭體、一對(duì)以上的永磁鐵和緊釘螺釘組成的強(qiáng)磁接頭；其中，接頭體和緊 釘螺釘由無磁鋼加工而成；每個(gè)永磁鐵通過緊釘螺釘安裝在接頭體中的對(duì)應(yīng)孔中，且該永 磁鐵的磁極與接頭體的中軸線垂直；各對(duì)永磁鐵間距相同并相互平行地安裝在接頭體中。 所述接頭體上的安裝永磁鐵的孔是通孔結(jié)構(gòu)；所述接頭體上的安裝每一對(duì)永磁鐵的兩個(gè)孔 的方向相反；所述接頭體的與各永磁鐵的磁極平行的兩側(cè)的外表面有銑出的相互平行的 扁；所述接頭體的中心有沿中軸線方向的水眼。將所述接頭體的外徑尺寸設(shè)置成比螺桿馬 達(dá)的外徑尺寸小。步驟402，在通過定向接頭與螺桿馬達(dá)連接的無磁鉆鋌中裝有隨鉆測(cè)量器，該隨鉆 測(cè)量器用于測(cè)量地磁場(chǎng)的三個(gè)分量、重力場(chǎng)的三個(gè)分量以及交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量。步驟403，根據(jù)地磁場(chǎng)的三個(gè)分量和重力場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器所在位 置的井斜和方位，根據(jù)交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位 置，然后根據(jù)隨鉆測(cè)量器所在位置的井斜和方位以及隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位 置計(jì)算出強(qiáng)磁接頭所在位置的井斜和方位；步驟404，將強(qiáng)磁接頭所在位置的井斜和方位作為鉆頭所在位置的井斜和方位。由上述可見，本發(fā)明這種在螺桿馬達(dá)和鉆頭之間安裝強(qiáng)磁接頭，該強(qiáng)磁接頭與鉆 頭一起轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的交變磁場(chǎng)，測(cè)量地磁場(chǎng)的三個(gè)分量、重力場(chǎng)的三個(gè)分量以及交變磁 場(chǎng)的三個(gè)分量，根據(jù)地磁場(chǎng)的三個(gè)分量和重力場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器所在位置的 井斜和方位，根據(jù)交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置，然 后根據(jù)隨鉆測(cè)量器所在位置的井斜和方位以及隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置計(jì) 算出強(qiáng)磁接頭所在位置的井斜和方位，并將強(qiáng)磁接頭所在位置的井斜和方位作為鉆頭所在 位置的井斜和方位的技術(shù)方案，由于強(qiáng)磁接頭與鉆頭的距離比隨鉆測(cè)量器與鉆頭的距離縮 短了許多，一般強(qiáng)磁接頭與鉆頭的距離不到1米，因此將強(qiáng)磁接頭的井斜和方位看作鉆頭 的井斜和方位，其誤差比較低。因此本發(fā)明的技術(shù)方案相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)能夠較準(zhǔn)確地測(cè)量鉆頭的井斜和方位。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種近鉆頭隨鉆測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，該裝置包括無磁鉆鋌、位于無磁鉆鋌里面 的隨鉆測(cè)量器、與無磁鉆鋌連接的定向接頭、與定向接頭連接的螺桿馬達(dá)、與螺桿馬達(dá)連接 的強(qiáng)磁接頭、與強(qiáng)磁接頭連接的鉆頭，該裝置還包括地面接收器，其中強(qiáng)磁接頭，用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)； 無磁鉆鋌，用于為隨鉆測(cè)量器提供無磁環(huán)境；隨鉆測(cè)量器，用于測(cè)量地磁場(chǎng)的三個(gè)分量、重力場(chǎng)的三個(gè)分量以及交變磁場(chǎng)的三個(gè)分 量，并輸出給地面接收器；地面接收器，用于根據(jù)所接收的地磁場(chǎng)的三個(gè)分量和重力場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè) 量器所在位置的井斜和方位，根據(jù)所接收的交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁 接頭之間的相對(duì)位置，然后根據(jù)隨鉆測(cè)量器所在位置的井斜和方位以及隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁 接頭之間的相對(duì)位置計(jì)算出強(qiáng)磁接頭所在位置的井斜和方位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述隨鉆測(cè)量器包括三軸磁力計(jì)和三軸 重力加速度計(jì)；所述三軸磁力計(jì)，用于測(cè)量地磁場(chǎng)的三個(gè)分量和交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量； 所述三軸重力加速度計(jì)，用于測(cè)量重力場(chǎng)的三個(gè)分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述隨鉆測(cè)量器，用于將所測(cè)量的信號(hào)發(fā)送到放大器；所述放大器，用于對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行放大處理后發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換處理后發(fā)送給地面接收ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述強(qiáng)磁接頭包括圓柱形的接頭體、一 對(duì)以上的永磁鐵和緊釘螺釘；接頭體和緊釘螺釘由無磁鋼加工而成；每個(gè)永磁鐵通過緊釘螺釘安裝在接頭體中的對(duì)應(yīng)孔中，且該永磁鐵的磁極與接頭體的 中軸線垂直；各對(duì)永磁鐵間距相同并相互平行地安裝在接頭體中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于， 接頭體上的安裝永磁鐵的孔是通孔結(jié)構(gòu)；接頭體上的安裝每一對(duì)永磁鐵的兩個(gè)孔的方向相反； 接頭體的與各永磁鐵的磁極平行的兩側(cè)的外表面有銑出的相互平行的扁； 接頭體在中軸線方向的中心有水眼。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述接頭體的外徑尺寸比螺桿馬達(dá)的外經(jīng)尺寸小。
7.一種近鉆頭隨鉆測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括在螺桿馬達(dá)和鉆頭之間安裝強(qiáng)磁接頭，該強(qiáng)磁接頭與鉆頭一起轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的交變 磁場(chǎng)；在通過定向接頭與螺桿馬達(dá)連接的無磁鉆鋌中裝有隨鉆測(cè)量器，該隨鉆測(cè)量器用于測(cè) 量地磁場(chǎng)的三個(gè)分量、重力場(chǎng)的三個(gè)分量以及交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量；根據(jù)地磁場(chǎng)的三個(gè)分量和重力場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器所在位置的井斜和方位，根據(jù)交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置，然后根據(jù)隨 鉆測(cè)量器所在位置的井斜和方位以及隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置計(jì)算出強(qiáng)磁 接頭所在位置的井斜和方位；將強(qiáng)磁接頭所在位置的井斜和方位作為鉆頭所在位置的井斜和方位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在螺桿馬達(dá)和鉆頭之間安裝強(qiáng)磁接頭包括在螺桿馬達(dá)和鉆頭之間安裝由圓柱形的接頭體、一對(duì)以上的永磁鐵和緊釘螺釘組成的 強(qiáng)磁接頭；其中，接頭體和緊釘螺釘由無磁鋼加工而成；每個(gè)永磁鐵通過緊釘螺釘安裝在接頭體 中的對(duì)應(yīng)孔中，且該永磁鐵的磁極與接頭體的中軸線垂直；各對(duì)永磁鐵間距相同并相互平 行地安裝在接頭體中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于， 所述接頭體上的安裝永磁鐵的孔是通孔結(jié)構(gòu)；所述接頭體上的安裝每一對(duì)永磁鐵的兩個(gè)孔的方向相反；所述接頭體的與各永磁鐵的磁極平行的兩側(cè)的外表面有銑出的相互平行的扁；所述接頭體的中心有沿中軸線方向的水眼。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，將所述接頭體的外徑尺寸設(shè)置成比 螺桿馬達(dá)的外徑尺寸小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種近鉆頭隨鉆測(cè)量系統(tǒng)和方法。通過在螺桿馬達(dá)和鉆頭之間安裝強(qiáng)磁接頭產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，由裝在無磁鉆鋌內(nèi)的隨鉆測(cè)量器測(cè)量地磁場(chǎng)、重力場(chǎng)和交變磁場(chǎng)的三個(gè)分量，然后根據(jù)地磁場(chǎng)和重力場(chǎng)三個(gè)分量計(jì)算出隨鉆測(cè)量器所在位置的井斜和方位，根據(jù)交變磁場(chǎng)計(jì)算出隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置，根據(jù)隨鉆測(cè)量器所在位置的井斜和方位以及隨鉆測(cè)量器和強(qiáng)磁接頭之間的相對(duì)位置計(jì)算出強(qiáng)磁接頭所在位置的井斜和方位。由于強(qiáng)磁接頭與鉆頭之間的距離很小，一般強(qiáng)磁接頭與鉆頭的距離不到1米，所以可以將強(qiáng)磁接頭的井斜和方位看作鉆頭的井斜和方位，因此本發(fā)明的技術(shù)方案相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)能夠較準(zhǔn)確地測(cè)量鉆頭的井斜和方位。
文檔編號(hào)E21B47/12GK102052069SQ20101055300
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者吳沛洋, 毛志新, 王德桂, 紀(jì)元, 鄧均耀, 鮮保安 申請(qǐng)人:中石油煤層氣有限責(zé)任公司, 中聯(lián)煤層氣國(guó)家工程研究中心有限責(zé)任公司