Волоконно-оптический контроль тока для электромагнитной дальнометрии - RU2648785C2
Код документа: RU2648785C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к скважинным буровым работам и, более конкретно, к способам и системам для отслеживания бурения множества скважин по отношению друг к другу. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам и системам для определения относительного местоположения целевой скважины из пробуриваемой скважины с применением волоконно-оптического датчика, установленного в целевой скважине.
Уровень техники изобретения
Ïîñêîëüêó íàèáîëåå ëåãêèå äëÿ äîñòóïà è äîáû÷è óãëåâîäîðîäíûå ðåñóðñû â íàñòîÿùåå âðåìÿ èñòîùåíû, âîçðàñòàåò ïîòðåáíîñòü â áîëåå ïðîãðåññèâíûõ ñïîñîáàõ èçâëå÷åíèÿ óãëåâîäîðîäîâ. Îäíèì èç òàêèõ ñïîñîáîâ ÿâëÿåòñÿ ïàðîâîé ãðàâèòàöèîííûé äðåíàæ (SAGD), ïðè êîòîðîì ïàð ïðèìåíÿþò îäíîâðåìåííî â äâóõ ñòâîëàõ ñêâàæèí, ðàñïîëîæåííûõ íà ðàññòîÿíèè äðóã îò äðóãà.  ÷àñòíîñòè, ïàðîâîé ãðàâèòàöèîííûé äðåíàæ (SAGD) ðåøàåò ïðîáëåìó ïîäâèæíîñòè òÿæåëîé íåôòè ïóòåì íàãíåòàíèÿ â ôîðìàöèþ âûñîêîòåìïåðàòóðíîãî ïàðà âûñîêîãî äàâëåíèÿ. Ýòîò âûñîêîòåìïåðàòóðíûé ïàð âûñîêîãî äàâëåíèÿ ïîíèæàåò âÿçêîñòü òÿæåëîé íåôòè ñ öåëüþ îáëåã÷åíèÿ åå èçâëå÷åíèÿ. Íàãíåòàíèå ïàðà â ôîðìàöèþ îñóùåñòâëÿþò èç ïåðâîãî ñòâîëà (íàãíåòàþùåé) ñêâàæèíû, êîòîðûé ïðîáóðèâàþò âûøå è ïàðàëëåëüíî âòîðîìó ñòâîëó (äîáûâàþùåé) ñêâàæèíû. Êîãäà âÿçêîñòü òÿæåëîé íåôòè â ôîðìàöèè âîêðóã ïåðâîãî ñòâîëà ñêâàæèíû ïîíèæàåòñÿ, ýòà òÿæåëàÿ íåôòü ñòåêàåò â ðàñïîëîæåííûé íèæå âòîðîé ñòâîë ñêâàæèíû, èç êîòîðîãî åå èçâëåêàþò. Êàê ïðàâèëî, ýòè äâà ñòâîëà ñêâàæèí ïðîáóðèâàþò íà ðàññòîÿíèè âñåãî ëèøü â íåñêîëüêî ìåòðîâ äðóã îò äðóãà. Ðàñïîëîæåíèå ñòâîëà íàãíåòàþùåé ñêâàæèíû äîëæíî ïðåäïîëàãàòü î÷åíü ìàëûé äîïóñê ïî ðàññòîÿíèþ. Åñëè ñòâîë íàãíåòàþùåé ñêâàæèíû ðàñïîëîæåí ñëèøêîì áëèçêî ê ñòâîëó äîáûâàþùåé ñêâàæèíû, äîáûâàþùàÿ ñêâàæèíà áóäåò ïîäâåðãàòüñÿ âîçäåéñòâèþ î÷åíü âûñîêîãî äàâëåíèÿ è òåìïåðàòóðû. Åñëè ñòâîë íàãíåòàþùåé ñêâàæèíû ðàñïîëîæåí ñëèøêîì äàëåêî îò ñòâîëà äîáûâàþùåé ñêâàæèíû, ýôôåêòèâíîñòü ïàðîâîãî ãðàâèòàöèîííîãî äðåíàæà (SAGD) ñíèæàåòñÿ.
Êàê èçâåñòíî, òðàäèöèîííûå ñïîñîáû ðàçâåäêè, ÷àñòî óïîìèíàåìûå êàê «äàëüíîìåòðèÿ», ïðèìåíÿåìûå äëÿ îöåíêè ðàññòîÿíèÿ ìåæäó äâóìÿ ñòâîëàìè ñêâàæèí, èìåþò íåäîñòàòîê, êîòîðûé ñîñòîèò â ðàñøèðåíèè êîíóñà íåîïðåäåëåííîñòè, êîãäà ñêâàæèíû ñòàíîâÿòñÿ äëèííåå, èç-çà ÷åãî ãîðàçäî ñëîæíåå äîñòè÷ü òî÷íîñòè èõ ðàñïîëîæåíèÿ, òðåáóåìîé ïðè ïàðîâîì ãðàâèòàöèîííîì äðåíàæå (SAGD). Ýëåêòðîìàãíèòíûå (EM) ñèñòåìû è ñïîñîáû ïðèìåíÿþò â äàëüíîìåòðèè äëÿ îïðåäåëåíèÿ íàïðàâëåíèÿ è ðàññòîÿíèÿ ìåæäó äâóìÿ ñòâîëàìè ñêâàæèí.
В системах электромагнитной дальнометрии один из стволов скважины обсаживают проводящим ток металлом (обычно сталью). Этот ствол скважины обычно именуют стволом «целевой» скважины и он, как правило, представляет собой ствол нагнетающей скважины для парового гравитационного дренажа. В любом случае ток подают на обсадную трубу ствола целевой скважины с помощью низкочастотного источника тока. Токи протекают вдоль обсадной трубы ствола скважины и рассеиваются в формации. Эти токи создают электромагнитное поле вокруг ствола целевой скважины. Электромагнитные поля, индуцируемые токами в обсадной трубе целевого ствола скважины, измеряют с помощью системы датчиков электромагнитного поля, размещенной в другом стволе скважины, который обычно представляет собой ствол скважины, пробуриваемый в данный момент. Этот второй ствол скважины обычно представляет собой ствол добывающей скважины при паровом гравитационном дренаже (SAGD). Хотя система датчиков электромагнитного поля может быть развернута в каротажном кабеле, трубопроводе или т.п., во многих случаях ее прокладывают по бурильной колонне и она представляет собой систему каротажа во время бурения («LWD»).
Расстояние и направление устройства каротажа во время бурения по отношению к стволу целевой скважины может быть определено, если известна величина тока, протекающего по стволу целевой скважины. Однако, хотя общеизвестно, что величина тока уменьшается вдоль длины ствола целевой скважины и что ток будет рассеиваться в формации, как правило, фактическая величина тока, и, в частности, распределение тока вдоль ствола целевой скважины, неизвестны. Таким образом, обычно для получения результатов дальнометрии оценивают величину тока в стволе целевой скважины. В противном случае, когда величина тока неизвестна, соотношение электромагнитных полей и/или их градиентов позволяет аппроксимировать расстояние и направление от устройства каротажа во время бурения до целевой скважины. Для улучшения дальнометрии при каротаже во время бурения необходимо иметь информацию о величине и распределении тока вдоль ствола целевой скважины.
Краткое описание чертежей
Различные варианты осуществления настоящего изобретения станут более понятными из приведенного ниже подробного описания и прилагаемых чертежей различных вариантов осуществления настоящего изобретения. На чертежах одинаковыми позициями могут быть обозначены идентичные или функционально одинаковые элементы. Чертеж, на котором элемент показан впервые, обычно обозначают первой цифрой соответствующей позиции.
Фиг. 1 иллюстрирует электромагнитную дальнометрию в буровой системе с применением парового гравитационного дренажа (SAGD), содержащей волоконно-оптические датчики тока, распределенные вдоль ствола целевой скважины.
Фиг. 2 иллюстрирует электромагнитную дальнометрию при выполнении операций, связанных с разгрузочной скважиной, содержащей волоконно-оптические датчики тока, распределенные вдоль ствола целевой скважины.
Фиг. 3 иллюстрирует волоконно-оптический датчик тока, расположенный вблизи секции обсадной трубы.
Фиг. 4 иллюстрирует один из вариантов осуществления волоконно-оптического датчика тока, выполненного из магнитопроницаемого тела.
Фиг. 5 иллюстрирует один из вариантов осуществления волоконно-оптического датчика тока, выполненного из магнитострикционного тела.
Фиг. 6 иллюстрирует один из вариантов осуществления волоконно-оптического датчика тока, выполненного из электрострикционного тела.
На Фиг. 7 изображена блок-схема одного из способов электромагнитной дальнометрии, в соответствии с которым применяют волоконно-оптические датчики тока.
Подробное описание изобретения
 äàííîì ðàñêðûòèè íîìåðà ïîçèöèé è/èëè áóêâåííûå îáîçíà÷åíèÿ â ðàçëè÷íûõ ïðèìåðàõ ìîãóò ïîâòîðÿòüñÿ. Ýòè ïîâòîðåíèÿ ïðèìåíåíû â öåëÿõ óïðîùåíèÿ è ïîâûøåíèÿ ÿñíîñòè îïèñàíèÿ è ñàìè ïî ñåáå íå óêàçûâàþò íà âçàèìîñâÿçü ìåæäó ðàçëè÷íûìè îáñóæäàåìûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ è/èëè êîíôèãóðàöèÿìè. Êðîìå òîãî, òåðìèíû ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñïîëîæåíèÿ, òàêèå êàê «ïîä», «íèæå», «íèæíèé», «íàä», «âûøå», «âûøå ïî ñòâîëó ñêâàæèíû», «íèæå ïî ñòâîëó ñêâàæèíû», «ðàñïîëîæåííûé âûøå ïî òå÷åíèþ», «ðàñïîëîæåííûé íèæå ïî òå÷åíèþ» è ò. ï., ìîãóò áûòü ïðèìåíåíû â äàííîì äîêóìåíòå äëÿ óäîáñòâà îïèñàíèÿ ïîëîæåíèÿ îäíîãî ýëåìåíòà èëè ñâÿçè ïðèçíàêà ñ äðóãèì ýëåìåíòîì (äðóãèìè ýëåìåíòàìè), êàê ïîêàçàíî íà ÷åðòåæàõ. Ýòè òåðìèíû ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñïîëîæåíèÿ ïðèìåíÿþò äëÿ îõâàòà ðàçëè÷íûõ îðèåíòàöèé óñòðîéñòâà âî âðåìÿ åãî ïðèìåíåíèÿ èëè ôóíêöèîíèðîâàíèÿ, â äîïîëíåíèå ê îðèåíòàöèè, èçîáðàæåííîé íà ÷åðòåæàõ. Íàïðèìåð, åñëè óñòðîéñòâî íà ÷åðòåæàõ èçîáðàæåíî ïåðåâåðíóòûì, ýëåìåíòû, îïèñàííûå êàê íàõîäÿùèåñÿ «íèæå» äðóãèõ ýëåìåíòîâ èëè ïðèçíàêîâ èëè «ïîä» íèìè, áóäóò â ýòîì ñëó÷àå íàõîäèòüñÿ «íàä» äðóãèìè ýëåìåíòàìè èëè ïðèçíàêàìè. Òàêèì îáðàçîì, ïðèâåäåííûé â êà÷åñòâå ïðèìåðà òåðìèí «íèæå» ìîæåò îõâàòûâàòü îáå îðèåíòàöèè: âûøå è íèæå. Óñòðîéñòâî ìîæåò áûòü îðèåíòèðîâàíî èíà÷å (ïîâåðíóòî íà 90 ãðàäóñîâ èëè óñòàíîâëåíî â äðóãèå ïîëîæåíèÿ), à ïðèìåíÿåìûå â äàííîì äîêóìåíòå õàðàêòåðèñòèêè ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàñïîëîæåíèÿ òàêæå ìîãóò áûòü èíòåðïðåòèðîâàíû ñîîòâåòñòâóþùèì îáðàçîì.
Ñîãëàñíî Ôèã. 1 è 2 ïåðâûé ñòâîë 10 ñêâàæèíû ïðîõîäèò ñêâîçü ðàçëè÷íûå îòëîæåíèÿ â ãåîëîãè÷åñêîé ñðåäå, ñîäåðæàùèå ôîðìàöèþ 12. Ïåðâûé ñòâîë 10 ñêâàæèíû ñîäåðæèò óñòàíîâëåííóþ â íåì ñèñòåìó 14 âîëîêîííî-îïòè÷åñêîãî äàò÷èêà òîêà, ïðè÷åì ñèñòåìà 14 äàò÷èêà ñîäåðæèò âîëîêîííûé ñâåòîâîä 16, ñîäåðæàùèé ïî ìåíüøåé ìåðå îäèí âîëîêîííî-îïòè÷åñêèé äàò÷èê 18, ðàñïîëàãàåìûé âäîëü âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà 16.  ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ âäîëü âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà 16 ìîæåò áûòü óñòàíîâëåíî ìíîæåñòâî âîëîêîííî-îïòè÷åñêèõ äàò÷èêîâ 18 äëÿ ñîçäàíèÿ ïî ìåíüøåé ìåðå îäíîìåðíîé ìàòðèöû âîëîêîííî-îïòè÷åñêèõ äàò÷èêîâ 18.  òîì æå àñïåêòå ñèñòåìà 14 âîëîêîííî-îïòè÷åñêîãî äàò÷èêà òîêà ìîæåò ñîäåðæàòü ìíîæåñòâî âîëîêîííûõ ñâåòîâîäîâ 16, ðàñïîëîæåííûõ âíóòðè ñòâîëà 10 ñêâàæèíû, ïðè÷åì êàæäûé èç âîëîêîííûõ ñâåòîâîäîâ ñîäåðæèò ìíîæåñòâî âîëîêîííî-îïòè÷åñêèõ äàò÷èêîâ 18, ðàñïîëîæåííûõ âäîëü åãî äëèíû. Ìíîæåñòâî âîëîêîííûõ ñâåòîâîäîâ ìîæåò áûòü ðàçìåùåíî íà ðàññòîÿíèè äðóã îò äðóãà ïî îêðóæíîñòè ñêâàæèíû 10 äëÿ ñîçäàíèÿ äâóìåðíîé ìàòðèöû.  ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ ìíîæåñòâî âîëîêîííî-îïòè÷åñêèõ äàò÷èêîâ òîêà ìîæåò áûòü ðàçìåùåíî â ðàçëè÷íûõ íàïðàâëåíèÿõ ïî ñòâîëó 10 ñêâàæèíû äëÿ ïîëó÷åíèÿ àçèìóòàëüíîé îöåíêè ðàçáðîñà çíà÷åíèé òîêà âäîëü ñòâîëà 10 ñêâàæèíû.
Óäëèíåííûé ïðîâîäÿùèé ýëåìåíò 20, ðàñïîëîæåííûé âíóòðè ñòâîëà 10 ñêâàæèíû âäîëü ïî ìåíüøåé ìåðå ÷àñòè åãî äëèíû, êàê ïðàâèëî, îðèåíòèðóþò âíóòðè ñòâîëà 10 ñêâàæèíû äëÿ âûðàâíèâàíèÿ ñ íèì â ïðîäîëüíîì íàïðàâëåíèè. Ñòâîë 10 ñêâàæèíû ìîæåò áûòü îáñàæåííûì èëè íåîáñàæåííûì.  òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà ñòâîë 10 ñêâàæèíû îáñàæåí, â ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ ïðîâîäÿùèé ýëåìåíò 20 ìîæåò áûòü îáñàäíîé òðóáîé, ðàñïîëîæåííîé âíóòðè ñòâîëà 10 ñêâàæèíû. Êàê â îáñàæåííûõ, òàê è â íåîáñàæåííûõ ñòâîëàõ ñêâàæèí, â ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ, ïðîâîäÿùèé ýëåìåíò 20 ìîæåò ïðåäñòàâëÿòü ñîáîé ïðîâîä, ðàçìåùåííûé âäîëü ñòâîëà 10 ñêâàæèíû èëè òðóáîïðîâîäà, êîëîííû òðóá èëè áóðîâîãî ñíàðÿäà, ðàñïîëîæåííîãî âíóòðè ñòâîëà 10 ñêâàæèíû.  ëþáîì ñëó÷àå, ïðîâîäÿùèé ýëåìåíò 20 ðàñïîëîæåí òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ïðîâîäèòü òîê âäîëü ïî ìåíüøåé ìåðå ÷àñòè äëèíû ñòâîëà 10 ñêâàæèíû äëÿ âûïîëíåíèÿ èññëåäîâàíèé ñ ïðèìåíåíèåì ñèñòåìû 14 âîëîêîííî-îïòè÷åñêîãî äàò÷èêà òîêà. Êðîìå òîãî, ïðîâîäÿùèé ýëåìåíò 20 îáû÷íî ðàñïîëàãàþò âíóòðè ñòâîëà 10 ñêâàæèíû äëÿ èçëó÷åíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ ðàäèàëüíî íàðóæó îò ñòâîëà 10 ñêâàæèíû.
Èñòî÷íèê 22 ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ïðèìåíÿþò äëÿ îïðåäåëåíèÿ ôîðìû êðèâîé òîêà è ñîçäàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà â ïðîâîäÿùåì ýëåìåíòå 20. Òîê ìîæåò áûòü ïåðåìåííûì òîêîì, èìåþùèì íèçêóþ ÷àñòîòó, íàïðèìåð, ïðèáëèçèòåëüíî îò 1 äî 30 Ãö. Ñîçäàíèå òîêà â ïðîâîäÿùåì ýëåìåíòå 20 èñòî÷íèêîì 22 òîêà íå îãðàíè÷èâàåòñÿ êîíêðåòíûì ñïîñîáîì.  ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ èñòî÷íèê 22 ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ìîæåò ïðåäñòàâëÿòü ñîáîé ãåíåðàòîð òîêà, íåïîñðåäñòâåííî ñîåäèíåííûé ñ ïðîâîäÿùèì ýëåìåíòîì 20, íàïðèìåð, â ãîëîâêå 24 îáñàäíîé êîëîííû, è ðàñïîëîæåííûé íà ïîâåðõíîñòè ôîðìàöèè 12.  ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ èñòî÷íèê 22 ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ìîæåò áûòü ðàñïîëîæåí íà ïîâåðõíîñòè ôîðìàöèè 12 íà óäàëåíèè îò ãîëîâêè 24 îáñàäíîé êîëîííû, ïðè÷åì òîê ââîäÿò â ãåîëîãè÷åñêóþ ñðåäó ñ ïîìîùüþ ïðîâîäíèêà è äàëåå îí ïðîõîäèò ñêâîçü ôîðìàöèþ 12 â ïðîâîäÿùèé ýëåìåíò 20.  ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ èñòî÷íèê 22 ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ìîæåò áûòü ïðîëîæåí â êàðîòàæíîì êàáåëå, êàáåëå, êîëîííå íàñîñíî-êîìïðåññîðíûõ òðóá èëè áóðèëüíîé êîëîííå, ðàñïîëîæåííîé â äðóãîì ñòâîëå ñêâàæèíû, êàê îïèñàíî áîëåå ïîäðîáíî íèæå.  äàííîì êîíòåêñòå ïîíÿòèå «èñòî÷íèê òîêà» îòíîñÿò ê ëþáîìó èñòî÷íèêó, ïðèìåíÿåìîìó äëÿ ãåíåðàöèè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà, è ëþáûì ýëåêòðè÷åñêèì ïðîâîäíèêàì, ñîåäèíåíèÿì èëè îáîðóäîâàíèþ, ïðèìåíÿåìîìó äëÿ ââåäåíèÿ èëè ïîäà÷è èíûì ñïîñîáîì òîêà â ïðîâîäÿùèé ýëåìåíò 16. Òàêèì îáðàçîì, èñòî÷íèê òîêà ìîæåò ñîäåðæàòü ýëåêòðè÷åñêèé ãåíåðàòîð, ðàñïîëîæåííûé íà ïîâåðõíîñòè ñòâîëà ñêâàæèíû, è ïðîâîäíèêè, óñòàíîâëåííûå âíóòðè ñòâîëà ñêâàæèíû äëÿ ââåäåíèÿ òîêà â ôîðìàöèþ. Àíàëîãè÷íî, ýëåêòðè÷åñêèé ãåíåðàòîð ìîæåò ïðåäñòàâëÿòü ñîáîé ãèäðàâëè÷åñêèé çàáîéíûé äâèãàòåëü èëè ïîäîáíîå óñòðîéñòâî äëÿ âûðàáîòêè ýëåêòðîýíåðãèè èëè óñòðîéñòâî äëÿ àêêóìóëèðîâàííàÿ ýíåðãèè, ðàñïîëîæåííîå âíóòðè ñòâîëà ñêâàæèíû.
Âîëîêîííî-îïòè÷åñêàÿ îïðîñíàÿ ñèñòåìà 26 èìååò îïòè÷åñêóþ ñâÿçü ñ âîëîêîííûì ñâåòîâîäîì 16. Âîëîêîííî-îïòè÷åñêàÿ îïðîñíàÿ ñèñòåìà ñîãëàñíî íàñòîÿùåìó èçîáðåòåíèþ íå îãðàíè÷èâàåòñÿ êàêèì-ëèáî êîíêðåòíûì òèïîì, íî ìîæåò áûòü âûáðàíà íà îñíîâå îïòè÷åñêîãî îòêëèêà äëÿ êîíêðåòíîé ñèñòåìû ãåîôèçè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé, ñ êîòîðîé åå ïðèìåíÿþò. Íàïðèìåð, âîëîêîííûé ñâåòîâîä 16 ìîæåò áûòü ðàçìåùåí â ñòâîëå 10 ñêâàæèíû â äîïîëíåíèå ê äàëüíîìåðíîé ñèñòåìå, îïèñàííîé â íàñòîÿùåì äîêóìåíòå, à âîëîêîííî-îïòè÷åñêàÿ îïðîñíàÿ ñèñòåìà 26 ìîæåò áûòü âûáðàíà ñîîòâåòñòâóþùèì îáðàçîì. Ïðè ýòîì, â ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ âäîëü âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà ìîãóò áûòü ðàçìåùåíû äðóãèå òèïû âîëîêîííî-îïòè÷åñêèõ äàò÷èêîâ, âêëþ÷àÿ, íî áåç îãðàíè÷åíèÿ, çâóêîâûå, òåìïåðàòóðíûå, õèìè÷åñêèå, ýëåêòðîìàãíèòíûå äàò÷èêè è äàò÷èêè äàâëåíèÿ. Íàïðèìåð, âîëîêîííî-îïòè÷åñêèé êàáåëü ìîãóò îïðàøèâàòü ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìè â îòíîøåíèè ðàñïðåäåëåííîé òåìïåðàòóðû è/èëè ðàñïðåäåëåííîãî àêóñòè÷åñêîãî çîíäèðîâàíèÿ.
 ëþáîì ñëó÷àå, ïî ìåíüøåé ìåðå ÷àñòü ñèñòåìû 14 âîëîêîííî-îïòè÷åñêîãî äàò÷èêà òîêà, à èìåííî äàò÷èê (äàò÷èêè) 18, ïîçèöèîíèðîâàíà îòíîñèòåëüíî ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà 20.  âàðèàíòàõ îñóùåñòâëåíèÿ, â êîòîðûõ îáñàäíóþ òðóáó ïðèìåíÿþò â êà÷åñòâå ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà 20, äàò÷èê (äàò÷èêè) 18 ðàñïîëàãàþò ñíàðóæè îáñàäíîé òðóáû. Íàïðèìåð, äàò÷èê (äàò÷èêè) 18 ìîæåò áûòü ðàçìåùåí ñíàðóæè îáñàäíîé òðóáû è çàöåìåíòèðîâàí â ìåñòå óñòàíîâêè. Äàò÷èê (äàò÷èêè) 18 ìîæåò áûòü ïðèêðåïëåí ê íàðóæíîé ñòîðîíå îáñàäíîé òðóáû. Àíàëîãè÷íî, åñëè ïðîâîäÿùèé ýëåìåíò 20 ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òðóáîïðîâîä, êîëîííó òðóá èëè áóðîâîé ñíàðÿä, äàò÷èê (äàò÷èêè) 18 áóäåò ïîçèöèîíèðîâàí íà íàðóæíîé ñòîðîíå âûøåïåðå÷èñëåííûõ ýëåìåíòîâ, íàïðèìåð, ïóòåì ïðèêðåïëåíèÿ, èëè èíûì ñïîñîáîì ñ ðàäèàëüíûì ðàçíåñåíèåì â ñòâîëå 10 ñêâàæèíû îò òàêîãî ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà 20. Îäíàêî, â òàêîì ñëó÷àå, â ñîîòâåòñòâèè ñ îäíèì èëè áîëüøèì êîëè÷åñòâîì âàðèàíòîâ îñóùåñòâëåíèÿ ýòî ðàññòîÿíèå ðàçíåñåíèÿ èëè îòñòîÿíèÿ äîëæíî áûòü ìàêñèìàëüíî ìàëûì.  ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ, ñëåäîâàòåëüíî, äàëüíîìåòðè÷åñêèé ïðèáîð îáû÷íî ìîæåò ñîäåðæàòü ïðîâîäÿùèé ýëåìåíò 20 (êðîìå îáñàäíîé òðóáû ñòâîëà ñêâàæèíû), ñîäåðæàùèé ñèñòåìó 14 âîëîêîííî-îïòè÷åñêîãî äàò÷èêà. Äàëüíîìåòðè÷åñêèé ïðèáîð ìîæåò áûòü îïóùåí â îáñàæåííûå èëè íåîáñàæåííûå ñòâîëû ñêâàæèí äëÿ öåëåé îïðåäåëåíèÿ ðàññòîÿíèÿ. Äàëüíîìåòðè÷åñêèé ïðèáîð, ñëåäîâàòåëüíî, áóäåò ïðîâîäèòü òîê, ðàñïðîñòðàíÿòü ìàãíèòíîå ïîëå â ôîðìàöèè è ïðèìåíÿòü ñèñòåìó îïòè÷åñêèõ äàò÷èêîâ äëÿ èçìåðåíèÿ òîêà âäîëü ïðèáîðà.
Кроме того, на Фиг. 1 и 2 показан второй ствол 28 скважины. Буровая система 30 показана по существу связанной с ним. Буровая система 30 может содержать буровую платформу 32, размещенную над формацией 12, и оборудование 34 устья скважины, содержащее противовыбросовые превенторы 36. Платформа 32 может быть размещена с возможностью подъема и опускания транспортировочного устройства 48.
Электромагнитный (EM) датчик 50 прикрепляют к концу транспортировочного устройства 48. Настоящее изобретение не ограничивается каким-либо конкретным типом электромагнитного датчика 50. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления электромагнитный датчик 50 может измерять по меньшей мере один компонент магнитного поля или градиент магнитного поля. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления электромагнитный датчик 50 может измерять по меньшей мере один компонент электрического поля или градиент электрического поля.
Согласно Фиг. 1, в пределах буровой системы 30, применяемой для активного бурения второго ствола 28 скважины, транспортировочное устройство 48 может представлять собой колонну насосно-компрессорных труб или бурильную колонну, содержащую оборудование 52 нижней части бурильной колонны, прикрепленное к концу колонны 48. Оборудование 52 нижней части бурильной колонны содержит электромагнитный датчик 50 и буровое долото 54. Оборудование нижней части бурильной колонны также может содержать систему 56 питания, например, гидравлический забойный двигатель, систему 58 управления направлением бурения, систему 60 управления, систему 61 токового инжектора и другие датчики и приборное оборудование 62. Для специалистов в данной области техники будет очевидно, что оборудование 52 нижней части бурильной колонны, показанное на Фиг. 1, может представлять собой систему измерения во время бурения или систему каротажа во время бурения, в которой электромагнитную дальнометрию могут применять при разворачивании бурильной колонны в стволе 28 скважины.
Òðàíñïîðòèðîâî÷íàÿ ñèñòåìà 48 ïî Ôèã. 2 ìîæåò ïðåäñòàâëÿòü ñîáîé êàðîòàæíûé êàáåëü, òðîñîâûé êàíàò, êàáåëü è ò.ï., ïðèìåíÿåìûé äëÿ îïóñêàíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîãî äàò÷èêà 50 â ñòâîë 28 ñêâàæèíû. Ïîäà÷ó ïèòàíèÿ ê ýëåêòðîìàãíèòíîìó äàò÷èêó 50 è ñâÿçü ñ íèì îñóùåñòâëÿþò ëîêàëüíî ñ ïîìîùüþ ñîîòâåòñòâóþùèõ ìîäóëåé 64 èëè ÷åðåç òðàíñïîðòèðîâî÷íóþ ñèñòåìó 48.
Ñèñòåìà 14 âîëîêîííî-îïòè÷åñêîãî äàò÷èêà òîêà ñîãëàñíî íàñòîÿùåìó îïèñàíèþ ìîæåò áûòü ðàçâåðíóòà çà çåìëå èëè â ìîðå.
Êðîìå òîãî, ñèñòåìà 14 âîëîêîííî-îïòè÷åñêîãî äàò÷èêà òîêà íå îãðàíè÷èâàåòñÿ êàêîé-ëèáî êîíêðåòíîé îðèåíòàöèåé ïåðâîãî è âòîðîãî ñòâîëîâ ñêâàæèí. Êàê ïîêàçàíî íà Ôèã. 1, ïåðâûé è âòîðîé ñòâîëû 10, 28 ñêâàæèí, ñîîòâåòñòâåííî, ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïî ñóùåñòâó ãîðèçîíòàëüíûå ñòâîëû ñêâàæèí.  ýòîì ñëó÷àå ñèñòåìà 14 âîëîêîííî-îïòè÷åñêîãî äàò÷èêà òîêà ìîæåò áûòü îñîáåííî ïîëåçíà ïðè âûïîëíåíèè äàëüíîìåòðèè äëÿ îïåðàöèé ïàðîâîãî ãðàâèòàöèîííîãî äðåíàæà (SAGD). Àëüòåðíàòèâíî, êàê ïîêàçàíî íà Ôèã. 2, ïåðâûé è âòîðîé ñòâîëû 10, 28 ñêâàæèí, ñîîòâåòñòâåííî, ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïî ñóùåñòâó âåðòèêàëüíûå ñòâîëû ñêâàæèí. Òàêèì îáðàçîì, ñèñòåìó 14 âîëîêîííî-îïòè÷åñêîãî äàò÷èêà òîêà ìîãóò ïðèìåíÿòü ïðè áóðåíèè ðàçãðóçî÷íûõ èëè ïåðåñåêàþùèõñÿ ñêâàæèí, íàïðèìåð, â ñëó÷àå, êîãäà íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü íåïîñðåäñòâåííóþ ãèäðàâëè÷åñêóþ ñâÿçü ìåæäó äâóìÿ ñêâàæèíàìè. Ýòî ìîæåò áûòü îñîáåííî öåëåñîîáðàçíî, íàïðèìåð, ïðè âûïîëíåíèè âíóòðèñêâàæèííûõ ðàáîò.
Íà Ôèã. 3 ïîêàçàí âîëîêîííî-îïòè÷åñêèé äàò÷èê 18, ðàñïîëîæåííûé ðÿäîì ñ ïðîâîäÿùèì ýëåìåíòîì 20, òàêèì êàê èçîáðàæåííàÿ ñåêöèÿ îáñàäíîé òðóáû.  ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ âîëîêîííî-îïòè÷åñêèé äàò÷èê 18, êàê ïðàâèëî, ôîðìèðóþò èç ìàãíèòî- èëè ýëåêòðî÷óâñòâèòåëüíîãî ñåðäå÷íèêà èëè òåëà 72. Êàê ïîêàçàíî íà ÷åðòåæå, âîëîêîííî-îïòè÷åñêèé äàò÷èê 18 ðàñïîëîæåí âäîëü âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà 16 òàêèì îáðàçîì, ÷òî, êàê ïðàâèëî, ïðîõîäèò ïàðàëëåëüíî ñ ïðîâîäÿùèì ýëåìåíòîì 20. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê, ïðîâîäèìûé ïðîâîäÿùèì ýëåìåíòîì 20, êàê ïðàâèëî, ïðîòåêàåò â ïðîäîëüíîì íàïðàâëåíèè âäîëü ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà 20, êàê ýòî ïîêàçàíî ñ ïîìîùüþ ëèíèé 74 òîêà (õîòÿ ìîæåò èìåòü ìåñòî íåêîòîðàÿ óòå÷êà òîêà â ôîðìàöèþ), â ðåçóëüòàòå ÷åãî ñîçäàåòñÿ ðàäèàëüíî ðàñïðîñòðàíÿþùååñÿ ìàãíèòíîå ïîëå, èíäóöèðóåìîå âîêðóã ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà 20, íàïðèìåð, ïîêàçàííîå ñèëîâûìè ëèíèÿìè 76 ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
В вариантах осуществления, в которых чувствительный сердечник 72 выполнен из магнитночувствительного тела, волоконно-оптический датчик 18 располагают вблизи проводящего элемента 20 таким образом, что магнитночувствительное тело 72 находится в магнитном поле 76. В связи с этим магнитное поле 72 вызывает реакцию в магнитночувствительном теле 72. Эта реакция приводит к изменению оптических свойств волоконного световода 16. Такое изменение оптических свойств волоконного световода 16 зависит от силы магнитного поля, которое, в свою очередь, пропорционально току в проводящем элементе 20, расположенном вблизи волоконно-оптического датчика 18.
 âàðèàíòàõ îñóùåñòâëåíèÿ, â êîòîðûõ ÷óâñòâèòåëüíûé ñåðäå÷íèê 72 âûïîëíåí èç ýëåêòðî÷óâñòâèòåëüíîãî òåëà, ñòåðæåíü ìîæåò áûòü ýëåêòðîñòðèêöèîííûì òåëîì.
Íàñòîÿùåå èçîáðåòåíèå ïðîèëëþñòðèðîâàíî â íèæåñëåäóþùåì òåîðåòè÷åñêîì ïðèìåðå, êîòîðûé íå ïðåäíàçíà÷åí äëÿ îãðàíè÷åíèÿ îáúåìà ðàñêðûòèÿ.
Ñòâîë öåëåâîé ñêâàæèíû îïðåäåëÿþò ñ ïîìîùüþ ñèñòåìû êîîðäèíàò
Òîê
Îñíîâíîé çàäà÷åé ýëåêòðîìàãíèòíîé äàëüíîìåòðèè ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåíèå ðàññòîÿíèÿ äî ñòâîëà öåëåâîé ñêâàæèíû îò áëîêà ýëåìåíòîâ, ÷óâñòâèòåëüíûõ ê ýëåêòðîìàãíèòíîìó ïîëþ, ðàñïîëîæåííîãî âî ñòâîëå âòîðîé ñêâàæèíû,
Ìàãíèòíîå ïîëå, îòíîñÿùååñÿ ê ÷àñòîòíîé îáëàñòè, ñîçäàâàåìîå âîêðóã ñòâîëà öåëåâîé ñêâàæèíû, èìååò òîëüêî îðèåíòèðîâàííóþ òàíãåíöèàëüíóþ ñîñòàâëÿþùóþ:
ãäå
òàêèì îáðàçîì, ìàãíèòíûå ïîëÿ (2) ìîãóò áûòü âûðàæåíû â âèäå:
Òîê
Íàïðàâëåíèå îò áëîêà ýëåìåíòîâ, ÷óâñòâèòåëüíûõ ê ýëåêòðîìàãíèòíîìó ïîëþ, ðàñïîëîæåííîãî âî ñòâîëå âòîðîé ñêâàæèíû, äî ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà â ñòâîëå öåëåâîé ñêâàæèíû ïðîñòî çàäàþò íàïðàâëåíèåì, ïåðïåíäèêóëÿðíûì êàê ê
Íà Ôèã. 4 ïðîèëëþñòðèðîâàí îäèí èç âàðèàíòîâ îñóùåñòâëåíèÿ âîëîêîííî-îïòè÷åñêîãî äàò÷èêà 18.  ñîîòâåòñòâèè ñ ýòèì âàðèàíòîì îñóùåñòâëåíèÿ ÷óâñòâèòåëüíûé ñåðäå÷íèê èëè òåëî 72 ÿâëÿåòñÿ ìàãíèòî÷óâñòâèòåëüíûì è ïîêàçàíî â âèäå ìàãíèòîïðîíèöàåìîãî ñåðäå÷íèêà 78 ñ ÷àñòüþ âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà 16, îáðàçóÿ ïî ìåíüøåé ìåðå îäíó, à â ñîîòâåòñòâèè ñ îäíèì èëè áîëüøèì êîëè÷åñòâîì âàðèàíòîâ îñóùåñòâëåíèÿ ìíîæåñòâî ïåòåëü âîêðóã ñåðäå÷íèêà 78 â âèäå âîëîêîííî-îïòè÷åñêîé êàòóøêè 79. Áåç îãðàíè÷åíèÿ, ñåðäå÷íèê 78 ìîæåò èìåòü êðóãëóþ ôîðìó ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ.  ñîîòâåòñòâèè ñ äðóãèìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå ìîæåò èìåòü êâàäðàòíóþ ôîðìó èëè êàêóþ-ëèáî äðóãóþ ìíîãîóãîëüíóþ ôîðìó. Ñåðäå÷íèê 78 ìîæåò áûòü ñïëîøíûì èëè ïóñòîòåëûì.  ñîîòâåòñòâèè ñ îäíèì èëè áîëüøèì êîëè÷åñòâîì âàðèàíòîâ îñóùåñòâëåíèÿ ñåðäå÷íèê 78 âûïîëíåí óäëèíåííûì è ðàñïîëîæåí âäîëü ãåîìåòðè÷åñêîé îñè À.  ñîîòâåòñòâèè ñ ýòèìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ â âîëîêîííî-îïòè÷åñêîì äàò÷èêå 18 òîêà ïðèìåíÿþò ýôôåêò âðàùåíèÿ Ôàðàäåÿ â âîëîêîííî-îïòè÷åñêîé êàòóøêå, ïðè êîòîðîì ïîëÿðèçàöèÿ ñâåòà â âîëîêîííîì ñâåòîâîäå ïîâîðà÷èâàåòñÿ ñ ðàñïðîñòðàíåíèåì ñâåòà âäîëü ñèëîâîé ëèíèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ.  ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ ìàãíèòîïðîíèöàåìûé ñåðäå÷íèê ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òîíêèé ôåððèòîâûé ñòåðæåíü èëè òðóáêó. Îí ïî ñóùåñòâó èìèòèðóåò ýëåêòðîìàãíèòíóþ êàòóøêó ñ ôåððèòîâûì ñåðäå÷íèêîì. Ýòà âîëîêîííî-îïòè÷åñêàÿ êàòóøêà èçìåðÿåò ìàãíèòíûå ïîëÿ, èíäóöèðóåìûå âîêðóã îáñàäíîé òðóáû, èç êîòîðûõ ìîæåò áûòü ïðèáëèçèòåëüíî âû÷èñëåí òîê èëè äðóãèå ïåðåäàòî÷íûå ôóíêöèè, ïîëó÷àåìûå ñ ïîìîùüþ ñèñòåìû êîìïîíîâêè íèæíåé ÷àñòè áóðèëüíîé êîëîííû (BHA).
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî â ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ íàñòîÿùåãî èçîáðåòåíèÿ, â êîòîðûõ ïðèìåíÿþò âîëîêîííî-îïòè÷åñêóþ êàòóøêó 79, ýëåêòðîïðîâîäÿùåå òåëî 20 ìîæåò âûñòóïàòü â êà÷åñòâå ìàãíèòíî÷óâñòâèòåëüíîãî òåëà.
На Фиг. 5 проиллюстрирован другой вариант осуществления волоконно-оптического датчика 18. В соответствии с этим вариантом осуществления чувствительный сердечник или тело 72 является магниточувствительным и показано как магнитострикционное тело 80. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления магнитострикционное тело 80 может быть выполнено из кобальта, TbxDy1-xFe2, например, Terfenol-D, или Fe81Si3.5B13.5C2, например, Metglas. Это тело 80 не ограничивается по форме. Однако, в соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления тело 80 может быть удлиненным и расположенным вдоль оси А. Например, тело 80 может иметь круглую форму поперечного сечения. В соответствии с другими вариантами осуществления поперечное сечение тела 18 может иметь квадратную форму или какую-либо другую многоугольную форму. Тело 80 может быть сплошным или пустотелым. Волоконный световод 16 жестко прикреплен или иным образом соединен по меньшей мере с частью тела 80, например, по линии 82 соединения. Таким образом, изменение формы тела 80 приведет к деформации, и, следовательно, к изменению оптических свойств волоконного световода 16. Эта деформация может быть измерена с помощью системы опроса датчика деформации под воздействием волоконного лазера и на ее основе может быть приблизительно вычислен ток или другие передаточные функции, получаемые с помощью системы компоновки нижней части бурильной колонны (BHA).
Íà Ôèã. 6 ïðîèëëþñòðèðîâàí äðóãîé âàðèàíò îñóùåñòâëåíèÿ âîëîêîííî-îïòè÷åñêîãî äàò÷èêà 18.  ñîîòâåòñòâèè ñ ýòèì âàðèàíòîì îñóùåñòâëåíèÿ ÷óâñòâèòåëüíûé ñåðäå÷íèê èëè òåëî 72 ÿâëÿåòñÿ ýëåêòðîñòðèêöèîííûì, âûïîëíåíî èç äèýëåêòðè÷åñêîãî ìàòåðèàëà è ïîêàçàíî êàê ýëåêòðîñòðèêöèîííîå òåëî 84. Áåç îãðàíè÷åíèÿ âûøåèçëîæåííîãî òàêèå ýëåêòðîñòðèêöèîííûå ìàòåðèàëû ìîãóò âêëþ÷àòü ñïåöèàëèçèðîâàííûå êåðàìè÷åñêèå ìàòåðèàëû èëè ðåëàêñîðíûå ñåãíåòîýëåêòðèêè, òàêèå êàê íèîáàò ñâèíöà ìàãíèÿ (PMN), íèîáàò ñâèíöà ìàãíèÿ-òèòàíàò ñâèíöà (PMN-PT) èëè öèðêîíàò-òèòàíàò ñâèíöà-ëàíòàíà (PLZT), öèðêîíàò-òèòàíàò ñâèíöà (PZT) èëè íèîáàò ëèòèÿ. Òîê â ïðîâîäÿùåì ýëåìåíòå 20 ìîæåò áûòü ïîëó÷åí èç çíà÷åíèé èçìåðåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, êîòîðîå îïðåäåëÿþò èç ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ ìåæäó äâóìÿ ýëåêòðîäàìè.  ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ ýëåêòðîäû 86, 88 êîíòàêòèðóþò ñ ïðîâîäÿùèì ýëåìåíòîì 20, íàïðèìåð, ìåòàëëè÷åñêîé îáñàäíîé òðóáîé, äëÿ èçìåðåíèÿ îñåâîé ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ.  ñîîòâåòñòâèè ñ äðóãèìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ îäèí èç ýëåêòðîäîâ êîíòàêòèðóåò ñ ïðîâîäÿùèì ýëåìåíòîì 20, à äðóãîé ýëåêòðîä êîíòàêòèðóåò ñ ôîðìàöèåé äëÿ èçìåðåíèÿ ðàäèàëüíîé ðàçíîñòè ïîòåíöèàëîâ. Íåçàâèñèìî îò êîíôèãóðàöèè ýëåêòðîäîâ, ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ ìåæäó ýëåêòðîäàìè ñîçäàåò ýëåêòðîñòðèêöèîííîå òåëî 84. Ýòî òåëî 84 íå îãðàíè÷èâàåòñÿ ïî ôîðìå. Îäíàêî, â ñîîòâåòñòâèè ñ îäíèì èëè áîëüøèì êîëè÷åñòâîì âàðèàíòîâ îñóùåñòâëåíèÿ òåëî 84 ìîæåò áûòü óäëèíåííûì è ðàñïîëîæåííûì âäîëü îñè. Íàïðèìåð, òåëî 84 ìîæåò èìåòü êðóãëóþ ôîðìó ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ.  ñîîòâåòñòâèè ñ äðóãèìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå òåëà 18 ìîæåò èìåòü êâàäðàòíóþ ôîðìó èëè êàêóþ-ëèáî äðóãóþ ìíîãîóãîëüíóþ ôîðìó. Òåëî 84 ìîæåò áûòü ñïëîøíûì èëè ïóñòîòåëûì. Âîëîêîííûé ñâåòîâîä 16 æåñòêî ïðèêðåïëåí èëè èíûì îáðàçîì ñîåäèíåí ïî ìåíüøåé ìåðå ñ ÷àñòüþ òåëà 84, íàïðèìåð, ïî ëèíèè 90 ñîåäèíåíèÿ. Òàêèì îáðàçîì, èçìåíåíèå ôîðìû òåëà 84 ïðèâåäåò ê äåôîðìàöèè, è, ñëåäîâàòåëüíî, ê èçìåíåíèþ îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà 16. Ýòà äåôîðìàöèÿ ìîæåò áûòü èçìåðåíà ñ ïîìîùüþ ñèñòåìû îïðîñà äàò÷èêà äåôîðìàöèè ïîä âîçäåéñòâèåì âîëîêîííîãî ëàçåðà è íà åå îñíîâå ìîæåò áûòü ïðèáëèçèòåëüíî âû÷èñëåí òîê èëè äðóãèå ïåðåäàòî÷íûå ôóíêöèè, ïîëó÷àåìûå ñ ïîìîùüþ ñèñòåìû êîìïîíîâêè íèæíåé ÷àñòè áóðèëüíîé êîëîííû (BHA).
Íà Ôèã. 7 ïðåäñòàâëåíà áëîê-ñõåìà, èëëþñòðèðóþùàÿ âàðèàíòû îñóùåñòâëåíèÿ ñïîñîáà äàëüíîìåòðèè ñ ïðèìåíåíèåì îïòè÷åñêèõ äàò÷èêîâ. Ñïîñîá äàëüíîìåòðèè 700 ñîäåðæèò ñïîñîáû ïðèìåíåíèÿ îïòè÷åñêîãî äàò÷èêà, ñïîñîáû èçìåðåíèÿ òîêà âäîëü ïðîâîäÿùåãî òåëà.  ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ ñïîñîá äàëüíîìåòðèè ìîæåò áûòü ïðèìåíåí ïðè âûïîëíåíèè îïåðàöèé ïàðîâîãî ãðàâèòàöèîííîãî äðåíàæà (SAGD) èëè äëÿ ïåðåñåêàþùèõñÿ ñòâîëîâ ñêâàæèí, íàïðèìåð, ïðè âûïîëíåíèè îïåðàöèé â ñòâîëå ñêâàæèíû.  ëþáîì ñëó÷àå íà ïåðâîì ýòàïå 710 ñ ïîìîùüþ ýëåêòðè÷åñêîãî èñòî÷íèêà ãåíåðèðóþò òîê è îïðåäåëÿþò ôîðìó âîëíû òîêà. Ïðè ýòîì ìîæåò áûòü âûáðàíà âåëè÷èíà è ÷àñòîòà òîêà. Òîê îáû÷íî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïåðåìåííûé òîê. Íà ýòàïå 720 òîê ïîäàþò èëè ââîäÿò â ïðîâîäÿùèé ýëåìåíò, ðàñïîëîæåííûé â ñòâîëå ïåðâîé ñêâàæèíû, òàêîé, êàê, íàïðèìåð, ìåòàëëè÷åñêàÿ îáñàäíàÿ òðóáà ñòâîëà öåëåâîé ñêâàæèíû. Òîê ìîæåò áûòü ïðèëîæåí ïóòåì ïðÿìîãî ïîäêëþ÷åíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî èñòî÷íèêà ê ïðîâîäÿùåìó ýëåìåíòó. Íàïðèìåð, åñëè ïðîâîäÿùèé ýëåìåíò ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìåòàëëè÷åñêóþ îáñàäíóþ òðóáó â ïåðâîì ñòâîëå ñêâàæèíû, ýëåêòðè÷åñêèå ïðîâîäà ìîãóò áûòü ïðèêðåïëåíû ê óñòüþ ñêâàæèíû è ïîäâåñíîìó õîìóòó äëÿ êîëîííû îáñàäíûõ òðóá â âåðõíåé ÷àñòè îáñàäíîé êîëîííû. Àëüòåðíàòèâíî, òîê ìîæåò áûòü ïðèëîæåí ïóòåì ââîäà òîêà â ôîðìàöèþ, ïðèìûêàþùóþ ê ïåðâîìó ñòâîëó ñêâàæèíû òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû òîê ïðîõîäèë ÷åðåç ôîðìàöèþ ê ïðîâîäÿùåìó ýëåìåíòó. Ïðè ýòîì òîê ìîæåò áûòü ââåäåí â ôîðìàöèþ íà ïîâåðõíîñòè ñòâîëà ñêâàæèíû èëè ìîæåò áûòü ââåäåí èç âòîðîãî ñòâîëà ñêâàæèíû. Ââåäåíèå òîêà ìîæåò áûòü îäíîé èç îïåðàöèé êàðîòàæà âî âðåìÿ áóðåíèÿ èëè èçìåðåíèé âî âðåìÿ áóðåíèÿ, ïðîâîäèìûõ â ñòâîëå âòîðîé ñêâàæèíû.
Íà ýòàïå 730 âîëîêîííî-îïòè÷åñêèé äàò÷èê òîêà ïðèìåíÿþò äëÿ èçìåðåíèÿ òîêà â ïðîâîäÿùåì ýëåìåíòå. Âîëîêîííî-îïòè÷åñêèé äàò÷èê òîêà ìîæåò ïðåäñòàâëÿòü ñîáîé îòäåëüíûé äàò÷èê èëè ìîæåò áûòü âêëþ÷åí â ìàòðèöó âîëîêîííî-îïòè÷åñêèõ äàò÷èêîâ òîêà, êàê ýòî îïèñàíî âûøå. Âîëîêîííî-îïòè÷åñêèé äàò÷èê òîêà ñîäåðæèò ñåðäå÷íèê, ÷óâñòâèòåëüíûé ê èçìåíåíèþ ìàãíèòíîãî èëè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, âîçíèêàþùåãî â ðåçóëüòàòå ïðîòåêàíèÿ òîêà â ïðîâîäÿùåì ýëåìåíòå.  ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ ìàãíèòíîå ïîëå, ñîçäàâàåìîå òîêîì âíóòðè ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà, ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ôèçè÷åñêîé ôîðìû ñåðäå÷íèêà, òàêîãî êàê ìàãíèòîñòðèêöèîííûé ñåðäå÷íèê, ïðè÷åì ýòî èçìåíåíèå ïðèâîäèò ê äåôîðìàöèè âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà. Äåôîðìàöèÿ âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ îïòè÷åñêîãî îòêëèêà âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà è ìîæåò áûòü ïðèìåíåíà äëÿ âû÷èñëåíèÿ âåëè÷èíû òîêà â ýòîé òî÷êå ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà.  ñîîòâåòñòâèè ñ äðóãèìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ ýëåêòðè÷åñêèé òîê â îïðåäåëåííîì ìåñòå ïî âñåé äëèíå ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà ìîæåò áûòü ïðèëîæåí ê ñåðäå÷íèêó äàò÷èêà. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê áóäåò âûçûâàòü èçìåíåíèå ôèçè÷åñêîé ôîðìû ñåðäå÷íèêà, òàêîãî êàê ýëåêòðîñòðèêöèîííûé ñåðäå÷íèê, ïðè÷åì ýòî èçìåíåíèå ïðèâîäèò ê äåôîðìàöèè âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà. Äåôîðìàöèÿ âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ îïòè÷åñêîãî îòêëèêà âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà è ìîæåò áûòü ïðèìåíåíà äëÿ âû÷èñëåíèÿ âåëè÷èíû òîêà â ýòîé òî÷êå ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà.  ñîîòâåòñòâèè ñ äðóãèìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ âîëîêîííûé ñâåòîâîä ìîæåò îõâàòûâàòü ïåòëåé èëè áûòü íàâèòûì âîêðóã ìàãíèòîïðîíèöàåìîãî ñåðäå÷íèêà. Ìàãíèòîïðîíèöàåìûé ñåðäå÷íèê óñèëèâàåò ìàãíèòíîå ïîëå, ñîçäàâàåìîå òîêîì â ïðîâîäÿùåé ýëåìåíòå, ïðè÷åì óñèëåííîå ìàãíèòíîå ïîëå áóäåò èçìåíÿòü îïòè÷åñêèé îòêëèê âîëîêîííî-îïòè÷åñêîé êàòóøêè. Èçìåíåííûé îïòè÷åñêèé îòêëèê ìîæåò áûòü ïðèìåíåí äëÿ âû÷èñëåíèÿ âåëè÷èíû òîêà â ýòîé òî÷êå ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà.  ñîîòâåòñòâèè ñ äðóãèìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ ìíîæåñòâî äàò÷èêîâ, ðàñïîëîæåííûõ ïî âñåé äëèíå ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà, ìîæåò áûòü ïðèìåíåíî äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïîòåðè ïî òîêó âäîëü ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà, íàïðèìåð, ïîòåðè â âåëè÷èíå èëè ðàññåèâàíèå â ôîðìàöèè.
Íà ýòàïå 740 èçìåðèòåëüíûé ïðåîáðàçîâàòåëü ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðèìåíÿþò äëÿ èçìåðåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ, ðàñïðîñòðàíÿåìîãî îò ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà.  ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ èçìåðèòåëüíûé ïðåîáðàçîâàòåëü ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ ðàçâåðòûâàþò â ñòâîëå âòîðîé ñêâàæèíû.  òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà ðàçâåðòûâàíèå ïðîèçâîäÿò â ñòâîëå âòîðîé ñêâàæèíû, èçìåðèòåëüíûé ïðåîáðàçîâàòåëü ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ ìîæåò áûòü ïðîëîæåí â êàðîòàæíîì êàáåëå, òðîñîâîì êàíàòå, êàáåëå, òðóáîïðîâîäå, êîëîííå òðóá, áóðîâîì ñíàðÿäå èëè áóðèëüíîé êîëîííå â çàâèñèìîñòè îò êîíêðåòíîé ïðîâîäèìîé îïåðàöèè.  òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà ïðîêëàäêó îñóùåñòâëÿþò â áóðèëüíîé êîëîííå, èçìåðèòåëüíûé ïðåîáðàçîâàòåëü ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ ìîæåò áûòü âêëþ÷åí â ñîñòàâ îáîðóäîâàíèÿ íèæíåé ÷àñòè áóðèëüíîé êîëîííû (BHA), ïðèìåíÿåìîãî âî âðåìÿ âûïîëíåíèÿ áóðîâûõ ðàáîò.  ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ áóðîâûå ðàáîòû ìîãóò áûòü ïðèîñòàíîâëåíû íà âðåìÿ èçìåðåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ ïîëåé. Õîòÿ ýòî íå ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûì, â ñîîòâåòñòâèè ñ íåêîòîðûìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ ýòàïû 730 è 740 ìîãóò áûòü îñóùåñòâëåíû îäíîâðåìåííî, òîãäà êàê â ñîîòâåòñòâèè ñ äðóãèìè âàðèàíòàìè îñóùåñòâëåíèÿ ïîðÿäîê âûïîëíåíèÿ ýòèõ ýòàïîâ ìîæåò áûòü îáðàòíûì.
Íà ýòàïå 750 èçìåðåííîå ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå è èçìåðåííûé òîê ïðèìåíÿþò äëÿ îïðåäåëåíèÿ èëè âû÷èñëåíèÿ ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ñòâîëàìè ïåðâîé è âòîðîé ñêâàæèí, êàê îïèñàíî âûøå. Âû÷èñëåííàÿ äàëüíîñòü ìîæåò âêëþ÷àòü ðàññòîÿíèå, íàïðàâëåíèå è óãîë âòîðîãî ñòâîëà ñêâàæèíû, è, â ÷àñòíîñòè, èçìåðèòåëüíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ ïî îòíîøåíèþ ê ïåðâîìó ñòâîëó ñêâàæèíû.
Íà ýòàïå 760 ïîñëå âû÷èñëåíèÿ äàëüíîñòè â ñëó÷àÿõ, êîãäà äàëüíîñòü ïðèìåíÿþò â îïåðàöèÿõ íàêëîííî-íàïðàâëåííîãî áóðåíèÿ, ôàêòè÷åñêàÿ òðàåêòîðèÿ âòîðîãî ñòâîëà ñêâàæèíû ìîæåò áûòü ñâåðåíà ñ òðåáóåìîé òðàåêòîðèåé. Ïðè âûÿâëåíèè íåñîîòâåòñòâèÿ ìåæäó ôàêòè÷åñêîé òðàåêòîðèåé è òðåáóåìîé òðàåêòîðèåé ôàêòè÷åñêàÿ òðàåêòîðèÿ âòîðîãî ñòâîëà ñêâàæèíû ìîæåò áûòü èçìåíåíà èëè ñêîððåêòèðîâàíà íà îñíîâàíèè âû÷èñëåííîé äàëüíîñòè ñ òåì, ÷òîáû îáåñïå÷èòü òðåáóåìîå ðàñïîëîæåíèå ïðîáóðèâàåìîãî âòîðîãî ñòâîëà ñêâàæèíû ïî îòíîøåíèþ ê ïåðâîìó ñòâîëó ñêâàæèíû. Åñëè òðåáóåìàÿ òðàåêòîðèÿ îñíîâàíà íà çàäàííîì ïëàíå áóðåíèÿ, à ôàêòè÷åñêàÿ òðàåêòîðèÿ îòêëîíèëàñü îò òðåáóåìîé òðàåêòîðèè, òðàåêòîðèÿ ìîæåò áûòü èçìåíåíà äëÿ äîñòèæåíèÿ òðåáóåìîé òðàåêòîðèè. Ïðè ýòîì, äëÿ èçìåíåíèÿ èëè êîððåêòèðîâàíèÿ òðàåêòîðèè ñòâîëà ñêâàæèíû áóðîâîå äîëîòî ìîæåò áûòü çàíîâî ïîçèöèîíèðîâàíî èëè ïåðåîðèåíòèðîâàíî. Òàêèì îáðàçîì, ðåçóëüòàòû äàëüíîìåòðèè ìîãóò áûòü ïðèìåíåíû äëÿ íàïðàâëåíèÿ áóðîâîãî äîëîòà âî âðåìÿ íàêëîííî-íàïðàâëåííîãî áóðåíèÿ, íàïðèìåð, ïðè âûïîëíåíèè îïåðàöèé ïàðîâîãî ãðàâèòàöèîííîãî äðåíàæà (SAGD) èëè ïåðåñå÷åíèè ñòâîëà ñêâàæèíû èëè âûïîëíåíèè îïåðàöèé â ñòâîëå ñêâàæèíû. Íà ýòàïå 770 ïîñëå ïîëó÷åíèÿ ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé è âûïîëíåíèÿ êîððåêòèðîâàíèÿ òðàåêòîðèè âòîðîãî ñòâîëà ñêâàæèíû èëè îðèåíòàöèè áóðîâîãî äîëîòà áóäåò ïðîäîëæåíî áóðåíèå âòîðîãî ñòâîëà ñêâàæèíû â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðàâèëüíîé òðàåêòîðèåé.
 òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà îïèñàííûé âûøå ñïîñîá ïðèìåíÿþò ïðè âûïîëíåíèè îïåðàöèé ïàðîâîãî ãðàâèòàöèîííîãî äðåíàæà (SAGD), êàê òîëüêî áóäåò ïðîáóðåí âòîðîé ñòâîë ñêâàæèíû, â îäèí èç ñòâîëîâ ñêâàæèíû íàãíåòàþò ïàð, ÷òîáû âûçâàòü ïåðåìåùåíèå óãëåâîäîðîäîâ â ôîðìàöèè â äðóãóþ ñêâàæèíó, ïîñëå ÷åãî óãëåâîäîðîäû èçâëåêàþò èç äðóãîãî ñòâîëà ñêâàæèíû.
Кроме того, способы, описанные в данном документе, могут быть осуществлены в системе, содержащей схему обработки, для реализации любого из способов, или в программном продукте для вычислительной машины, содержащем инструкции, которые, при их исполнении по меньшей мере одним процессором, обуславливают выполнение процессором любого из способов, описанных в данном документе.
Одно из преимуществ системы и способа, раскрытых в данном документе, состоит в том, что волоконно-оптические датчики измерения тока являются вращательно инвариантными в отношении ориентации электромагнитных датчиков, а это означает, что датчики могут быть применены из поворотного устройства компоновки нижней части бурильной колонны (BHA) или из прибора, опускаемого в скважину на кабеле, без необходимости передачи информации об ориентации компоновки нижней части бурильной колонны (BHA) или прибора, опускаемого в скважину на кабеле. Кроме того, способы могут быть осуществлены в реальном масштабе времени. Таким образом, дальнометрию можно осуществлять на лету, а корректирование траектории бурения выполнять без остановки бурения.
Таким образом, была раскрыта дальнометрическая система для ствола скважины, предназначенная для выполнения геофизических исследований ствола целевой скважины из ствола второй скважины. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления дальнометрическая система для ствола скважины может, как правило, содержать измерительный преобразователь электромагнитного поля, расположенный в стволе второй скважины; удлиненный проводящий элемент в стволе целевой скважины, причем проводящий элемент ориентирован вдоль оси, которая по существу параллельна стволу целевой скважины; источник электрического тока, создающий электрический ток в проводящем элементе ствола целевой скважины; и волоконно-оптический датчик, расположенные вблизи проводящего элемента ствола целевой скважины. В соответствии с другими вариантами осуществления дальнометрическая система для ствола скважины может, как правило, содержать оборудование нижней части бурильной колонны, расположенное на дальнем конце бурильной колонны, расположенной в стволе второй скважины, причем оборудование нижней части бурильной колонны содержит измерительный преобразователь электромагнитного поля и буровое долото; удлиненный проводящий элемент в стволе целевой скважины, причем проводящий элемент ориентирован вдоль оси, которая по существу параллельна стволу целевой скважины; источник электрического тока, создающий электрический ток в проводящем элементе ствола целевой скважины; и систему волоконно-оптического датчика, причем система волоконно-оптического датчика содержит множество расположенных на расстоянии друг от друга волоконно-оптических датчиков, причем каждый датчик содержит сердечник, выполненный из материала, выбираемого из группы, состоящей из магниточувствительного материала и электрочувствительного материала; волоконно-оптическую опросную систему; волоконный световод, проходящий от волоконно-оптической опросной системы к сердечникам, при этом часть волоконного световода примыкает к каждому сердечнику. Кроме того, было описан оптический датчик для измерения электрического тока. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления оптический датчик может обычно содержать сердечник, выполненный из материала, выбираемого из группы, состоящей из магниточувствительного материала и электрочувствительного материала; и волоконный световод, примыкающий к вышеуказанному сердечнику. В соответствии с любым из вышеизложенных вариантов осуществления система или датчик может содержать любой из следующих элементов, отдельно или в сочетании с другим элементом (другими элементами):
Волоконно-оптический датчик содержит сердечник, выполненный из материала, выбираемого из группы, состоящей из магниточувствительного материала и электрочувствительного материала; и волоконный световод, примыкающий к вышеуказанному сердечнику.
Сердечник датчика выполнен из магнитострикционного материала, а волоконный световод соединен с сердечником.
Сердечник датчика выполнен из магнитопроницаемого материала, а волоконный световод образует по меньшей мере одну петлю вокруг сердечника.
Сердечник датчика выполнен из электрострикционного материала, а волоконный световод соединен с сердечником.
Сердечник датчика состоит из удлиненного тела, расположенного вдоль оси, а датчик расположен вблизи проводящего элемента таким образом, что удлиненная ось сердечника, по существу, перпендикулярна оси проводящего элемента.
Волоконно-оптическая опросная система имеет оптическую связь с волоконно-оптическим датчиком.
Волоконный световод проходит от волоконно-оптической опросной системы к волоконно-оптическому датчику.
Множество оптических датчиков располагают вдоль по меньшей мере части длины проводящего элемента для создания матрицы датчиков.
Проводящий элемент представляет собой обсадную трубу.
Проводящий элемент представляет собой трубчатый элемент, расположенный в стволе целевой скважины.
Источник электрического тока непосредственно электрически связан с проводящим элементом.
Бурильная колонна расположена в стволе второй скважины, причем бурильная колонна содержит множество секций буровой трубы с буровым долотом, расположенным на конце бурильной колонны, при этом электромагнитный датчик располагают в бурильной колонне.
Проводящий элемент представляет собой электропроводящую обсадную трубу, размещенную внутри ствола целевой скважины и при этом источник электрического тока непосредственно электрически связан с проводящим элементом, причем оборудование нижней части бурильной колонны дополнительно содержит систему питания, применяемую для подачи питания на измерительный преобразователь электромагнитного поля, и систему управления направлением бурения, применяемую для придания направления буровому долоту.
Âîëîêîííî-îïòè÷åñêèé äàò÷èê ñîäåðæèò ìàãíèòî÷óâñòâèòåëüíûé ñåðäå÷íèê è âîëîêîííûé ñâåòîâîä.
Âîëîêîííûé ñâåòîâîä ñîåäèíåí ñ ñåðäå÷íèêîì.
Âîëîêîííûé ñâåòîâîä ñîåäèíåí ñ ìàãíèòî÷óâñòâèòåëüíûì ñåðäå÷íèêîì.
Âîëîêîííûé ñâåòîâîä îáðàçóåò ïî ìåíüøåé ìåðå îäíó ïîëíóþ ïåòëþ âîêðóã ìàãíèòî÷óâñòâèòåëüíîãî ñåðäå÷íèêà.
Âîëîêîííî-îïòè÷åñêèé äàò÷èê ñîäåðæèò ýëåêòðî÷óâñòâèòåëüíûé ñåðäå÷íèê è âîëîêîííûé ñâåòîâîä.
Âîëîêîííûé ñâåòîâîä ñîåäèíåí ñ ýëåêòðî÷óâñòâèòåëüíûì ñåðäå÷íèêîì.
Ñåðäå÷íèê äàò÷èêà ñîñòîèò èç óäëèíåííîãî òåëà, ðàñïîëîæåííîãî âäîëü îñè.
Óäëèíåííîå òåëî ñåðäå÷íèêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñïëîøíîé ñòåðæåíü.
Óäëèíåííîå òåëî ñåðäå÷íèêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òîíêîñòåííóþ òðóáêó.
Óäëèíåííûé ñåðäå÷íèê (òåëî) èìååò êðóãëóþ ôîðìó ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ.
Óäëèíåííîå òåëî ñåðäå÷íèêà èìååò êâàäðàòíîå ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå.
Óäëèíåííîå òåëî ñåðäå÷íèêà âûïîëíåíî èç ôåððèòà.
Âîëîêîííûé ñâåòîâîä îáðàçóåò ìíîæåñòâî ïåòåëü âîêðóã ñåðäå÷íèêà äàò÷èêà.
Âîëîêîííûé ñâåòîâîä îáðàçóåò êàòóøêó, ðàñïîëîæåííóþ âîêðóã ñåðäå÷íèêà äàò÷èêà.
Ñåðäå÷íèê äàò÷èêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé óäëèíåííîå ìåòàëëè÷åñêîå òåëî, ðàñïîëàãàåìîå âäîëü îñè, à âîëîêîííûé ñâåòîâîä îáðàçóåò ìíîæåñòâî ïåòåëü, ïðîõîäÿùèõ â ïðîäîëüíîì íàïðàâëåíèè âäîëü ïî ìåíüøåé ìåðå ÷àñòè äëèíû óäëèíåííîãî òåëà ñåðäå÷íèêà.
Îñü óäëèíåííîãî òåëà ñåðäå÷íèêà ïî ñóùåñòâó ïåðïåíäèêóëÿðíà îñè ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà.
Ìíîæåñòâî îïòè÷åñêèõ äàò÷èêîâ.
Ìíîæåñòâåííûå äàò÷èêè îáðàçóþò ìàòðèöó.
Ìíîæåñòâåííûå îïòè÷åñêèå äàò÷èêè ðàçìåùåíû íà ðàññòîÿíèè äðóã îò äðóãà âäîëü ïî ìåíüøåé ìåðå ÷àñòè äëèíû ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà.
Ìíîæåñòâåííûå äàò÷èêè ðàçìåùåíû ðàäèàëüíî íà ðàññòîÿíèè äðóã îò äðóãà âîêðóã îñè ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà.
Ïðîâîäÿùèé ýëåìåíò ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïðîâîä, ðàñïîëîæåííûé â ñòâîëå öåëåâîé ñêâàæèíû.
Âîëîêîííî-îïòè÷åñêàÿ îïðîñíàÿ ñèñòåìà.
Âîëîêîííûé ñâåòîâîä ïðîõîäèò îò âîëîêîííî-îïòè÷åñêîé îïðîñíîé ñèñòåìû ê âîëîêîííî-îïòè÷åñêîìó äàò÷èêó.
Èçìåðèòåëüíûé ïðåîáðàçîâàòåëü ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìàãíèòîèçìåðèòåëüíûé ïðèáîð.
Èçìåðèòåëüíûé ïðåîáðàçîâàòåëü ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ãðàäèåíòîìåð.
Èñòî÷íèê ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé èñòî÷íèê òîêà, ïàðàìåòðû êîòîðîãî èçìåíÿþòñÿ âî âðåìåíè.
Èñòî÷íèê òîêà, ïàðàìåòðû êîòîðîãî èçìåíÿþòñÿ âî âðåìåíè, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé íèçêî÷àñòîòíûé èñòî÷íèê ïåðåìåííîãî òîêà.
Ñòâîë öåëåâîé ñêâàæèíû ñîäåðæèò óñòüå ñêâàæèíû è èñòî÷íèê ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà, ðàñïîëîæåííûé âáëèçè óñòüÿ ñêâàæèíû.
Èñòî÷íèê ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà íåïîñðåäñòâåííî ýëåêòðè÷åñêè ñâÿçàí ñ ïðîâîäÿùèì ýëåìåíòîì.
Èñòî÷íèê ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ðàñïîëàãàþò â áóðèëüíîé êîëîííå âî âòîðîé ñêâàæèíå.
Áóðèëüíàÿ êîëîííà ðàñïîëîæåíà â ñòâîëå âòîðîé ñêâàæèíû, ïðè÷åì áóðèëüíàÿ êîëîííà ñîäåðæèò ìíîæåñòâî ñåêöèé áóðîâîé òðóáû ñ áóðîâûì äîëîòîì, ðàñïîëîæåííûì íà êîíöå áóðèëüíîé êîëîííû, ïðè ýòîì ýëåêòðîìàãíèòíûé äàò÷èê ðàñïîëàãàþò â áóðèëüíîé êîëîííå.
Êàðîòàæíûé êàáåëü ïðîõîäèò ïî ñòâîëó âòîðîé ñêâàæèíû, ïðè ýòîì ýëåêòðîìàãíèòíûé äàò÷èê ðàñïîëàãàþò â êàðîòàæíîì êàáåëå.
Òðóáîïðîâîä ïðîõîäèò ïî ñòâîëó âòîðîé ñêâàæèíû, ïðè ýòîì ýëåêòðîìàãíèòíûé äàò÷èê ðàñïîëàãàþò â òðóáîïðîâîäå.
Магниточувствительный материал представляет собой магнитострикционный материал.
Магнитострикционный материал выбирают из группы, состоящей из кобальта, TbxDy1-xFe2 и Fe81Si3.5B13.5C2.
Сердечник выполнен из электрострикционного материала.
Электрострикционный материал выбирают из группы, состоящей из ниобата свинца магния (PMN), ниобата свинца магния-титаната свинца (PMN-PT) или цирконата-титаната свинца-лантана (PLZT), цирконата-титаната свинца (PZT) и ниобата лития.
Описан способ электромагнитной дальнометрии. Способ дальнометрии в соответствии с некоторыми вариантами осуществления может предполагать установку волоконного световода в ствол целевой скважины, содержащей расположенный в ней проводящий элемент; приложение электрического тока к проводящему элементу; и применение волоконного световода для измерения электрического тока в проводящем элементе. Кроме того, описан способ осуществления парового гравитационного дренажа для извлечения углеводородов из формации. Способ извлечения углеводородов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления предполагает выработку переменного электрического тока в стволе целевой скважины; измерение тока в стволе целевой скважины с применением волоконного световода; измерение внутри пробуриваемого ствола скважины электромагнитного поля, создаваемого электрическим током; нагнетание пара в один из стволов скважины, чтобы вызвать перемещение углеводородов в формации в другую скважину; и извлечение углеводородов из другого ствола скважины. Кроме того, описан способ измерения тока вдоль проводящего тела. Способ измерения тока в соответствии с некоторыми вариантами осуществления может предполагать установку волоконного световода вблизи проводящего элемента; приложение электрического тока к проводящему элементу; и применение волоконного световода для измерения электрического тока в проводящем элементе. Кроме того, описан способ применения оптического датчика. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления применение оптического датчика может предполагать оснащение оптическим датчиком, содержащим сердечник, выполненный из материала, выбираемого из группы, состоящей из магниточувствительного материала и электрочувствительного материала; и волоконным световодом, располагаемым вблизи вышеуказанного сердечника; и применение сердечника для изменения оптического отклика волоконного световода. В соответствии с любым из вышеизложенных вариантов осуществления способ может включать любой из следующих этапов, отдельно или в сочетании с другим этапом (другими этапами):
Èçìåðÿþò âåëè÷èíó ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ïî ìåíüøåé ìåðå â îäíîì ìåñòå âäîëü ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà.
Èçìåðÿþò ïëîòíîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà âäîëü ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà.
Ïîìåùàþò ìàãíèòî÷óâñòâèòåëüíûé ìàòåðèàë âáëèçè âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà.
Èçìåíÿþò îïòè÷åñêèé îòêëèê âîëîêîííîãî ñâåòîâîäà ñ ïîìîùüþ ìàãíèòî÷óâñòâèòåëüíîãî ìàòåðèàëà.
Èçìåíÿþò ñâîéñòâà ìàãíèòî÷óâñòâèòåëüíîãî ìàòåðèàëà ïóòåì åãî ïîìåùåíèÿ â ìàãíèòíîå ïîëå, ñîçäàâàåìîå ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì â ïðîâîäÿùåì ýëåìåíòå.
Ãåíåðèðóþò ïåðåìåííûé òîê è ñîçäàþò òå÷åíèå ïåðåìåííîãî òîêà âäîëü ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà.
Ââîäÿò òîê â ôîðìàöèþ, ïðè ýòîì ñòâîë öåëåâîé ñêâàæèíû ïðîõîäèò îò ñòâîëà âòîðîé ñêâàæèíû â ôîðìàöèþ.
Ïðèìåíÿþò èçìåðèòåëüíûé ïðåîáðàçîâàòåëü ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ, ðàñïîëîæåííûé â ñòâîëå âòîðîé ñêâàæèíû, äëÿ èçìåðåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ðàñïðîñòðàíÿþùåãîñÿ îò ïðîâîäÿùåãî ýëåìåíòà; è îïðåäåëÿþò óäàëåííîñòü ñòâîëà öåëåâîé ñêâàæèíû îò ñòâîëà âòîðîé ñêâàæèíû ñ ïîìîùüþ èçìåðåííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ è èçìåðåííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà.
Èçìåðÿþò ìàãíèòíîå ïîëå âî âðåìÿ ïðîâåäåíèÿ áóðîâûõ ðàáîò.
Ïðèìåíÿþò äàëüíîñòü äëÿ ïðèäàíèÿ íàïðàâëåíèÿ áóðîâîìó äîëîòó.
Ïåðåìåííûé òîê èìååò íèçêóþ ÷àñòîòó.
×àñòîòà ñîñòàâëÿåò îò ïðèáëèçèòåëüíî îò 1 äî 30 Ãö.
Ïðèñòóïàþò ê áóðåíèþ âòîðîé ñêâàæèíû; è, ïðåðûâàþò áóðåíèå äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ýòàïà âûïîëíåíèÿ èçìåðåíèé.
Пробуривают ствол скважины; приостанавливают бурение и измеряют электромагнитное поле; и продолжают бурение на основании измеренного электромагнитного поля и тока.
Изменяют оптический отклик волоконного световода с помощью магниточувствительного материала.
Изменяют свойства магниточувствительного материала путем его помещения в магнитное поле, создаваемое электрическим током в проводящем элементе.
Генерируют переменный ток и создают течение переменного тока вдоль проводящего элемента.
Применяют магнитное поле для создания деформации на волоконном световоде.
Определяют величину тока на основании деформации на волоконном световоде.
Определяют свойства на основании измененного оптического отклика.
Помещают сердечник датчика в магнитное поле и деформируют сердечник с помощью магнитного поля.
Создают деформацию волоконного световода в результате деформации сердечника.
Применяют магнитное поле для изменения оптического отклика волоконного световода.
Применяют магнитное поле для создания деформации на волоконном световоде.
Определяют величину свойства на основании деформации на волоконном световоде.
Измеренная величина свойства является величиной электрического тока.
Измеряют электрический ток на основании измененного оптического отклика.
Хотя были показаны и описаны различные варианты осуществления и способы, изобретение не ограничивается такими вариантами осуществления и способами, и следует понимать, что оно содержит все модификации и различные варианты, что должно быть очевидно для специалиста в данной области техники. Ввиду этого следует понимать, что изобретение не ограничивается конкретными раскрытыми формами. Напротив, изобретение охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативные варианты, соответствующие сущности и входящие в объем изобретения, определяемые прилагаемой формулой изобретения.
Реферат
Предложена дальнометрическая система для ствола скважины и способ, применяемые между стволами первой и второй скважин, причем данная система содержит измерительный преобразователь электромагнитного поля, расположенный в стволе второй скважины, электропроводящую обсадную трубу в стволе первой скважины, источник электрического тока, создающий электрический ток в проводящем элементе, и волоконно-оптический датчик, расположенный вблизи проводящего элемента. Протекание электрического тока вдоль проводящего элемента приводит к возникновению магнитного поля, которое измеряют с помощью измерительного преобразователя. Волоконно-оптический датчик содержит сердечник, чувствительный к магнитному полю, в котором он расположен. Чувствительный сердечник изменяет оптические свойства оптического световода, принимающего форму датчика, причем эти измененные оптические свойства могут быть применены для определения величины электрического тока в месте расположения датчика. Величина тока и измеренное магнитное поле могут быть применены для определения расстояния между стволами первой и второй скважин. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 7 ил.
