《鑽井軌跡近鑽頭有源交變磁場隨鑽測量方法研究》是依託北京航空航天大學，由宗艷波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鑽井軌跡近鑽頭有源交變磁場隨鑽測量方法研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：宗艷波
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對傳統隨鑽測量無法滿足SAGD成對平行井和水平對接連通井等複雜結構井鑽井軌跡精確測量與定位需求，從鑽頭和目標井靶點構成的閉環系統思想出發，本項目提出鑽井軌跡的近鑽頭有源交變磁場隨鑽測量方法研究。通過在目標井靶點測量交變磁場信號並解算鑽頭空間位置關係，直接測量目標井靶點與鑽頭的相對位置關係。通過分析低頻交變磁場的空間傳播特性，揭示利用旋轉磁偶極子模型進行目標定向測距的物理機理；提出交變磁場定向測距算法的數學模型；建立磁場源震動及非均勻旋轉等干擾下鑽井軌跡高精度定位方法的測量模型，該測量模型包括直流地磁信號與0.5-5Hz的低頻交變磁場信號分離方法，幅度變化達80dB的大動態範圍交變磁矢量信號同步採集方法，誤差形成機理分析與誤差補償模型研究，有效信息的自適應估計算法。通過仿真和試驗對有源交變磁場定向測距方法進行驗證與最佳化，實現鑽頭與目標靶點相距50米內的鑽井軌跡定位誤差不超過正負0.1米。
結題摘要
本課題以煤層氣開發中的連通井和稠油熱采中的成平平行井兩類複雜結構井為研究背景。本課題採用旋轉陣列磁偶極子模型研究交變磁場空間傳播特性，建立不同的交變磁場導向定位算法，為鑽井軌跡高精度導向定位提供理論基礎；在磁源震動及非均勻旋轉等干擾環境下，研究主要誤差的形成機理及誤差傳遞模型，旋轉磁場定向測距方法不僅是一種新的成對平行井及水平對接連通井鑽井軌跡精確定位方法，也將為其他地下鑽井過程的姿態測量及精確引導問題特供借鑑思路。本項目研究主要完成了以下工作：（1）建立了針對連通井和成對平行井套用背景的物理模型；（2）系統研究了有源交變磁場的傳播特性（3）提出了用於連通井的低頻交變磁場導向定位算法；（4）建立了基於希爾伯特變換的特徵磁場強度算法；（5）建立成對平行井定位算法；（6）研製了旋轉磁場導向定位測量系統；（7）進行了定位算法的數值模擬試驗和現場試驗。取得如下成果：（1）建立了旋轉磁場導向測距算法的數學模型。該方法突破了傳統的無源地磁定向技術，為連通井和成對平行井的精確導向定位提供了測量方法。實現在50米以內定位誤差不超過0.1米。最終形成了基於旋轉磁偶極子模型的高精度鑽井軌跡導向測距方法。（2）提出陣列正交磁偶極子模型的多源動態數據獲取與融合方法；確定大動態範圍低頻交變磁場測量的磁感測器解析度，頻率回響等性能指標；實現幅度差異達80dB的大動態範圍交變磁場信號的同步獲取技術；
