[发明专利]一种双螺线管组随钻电磁测距导向系统

权利要求书

1.一种双螺线管组随钻电磁测距导向系统，其特征在于，该系统主要由双螺线管组短节、改装的MWD、地面显示系统及地面设备等组成。

2.如权利要求1所述的双螺线管组短节，其特征在于，主要由两段螺线管组和传感器模块组成，全长5～6米，直径为60毫米，由钻杆或爬行器下入到已钻井中。

3.如权利要求2所述的两段螺线管组，其特征在于，每段螺线管组又由两列相互正交的螺线管组成，长1米左右，直径为60毫米，两段螺线管组分别位于双螺线管组短节的两端。为了保护螺线管组，可以在螺线管与无磁骨架的缝隙中灌入环氧树脂，放入一个无磁外壳中。

4.如权利要求2所述的传感器模块，其特征在于，主要由三轴磁通门传感器和三轴加速度传感器组成，用来探测双螺线管组短节所在井深位置的地磁场矢量和重力场矢量，以计算双螺线管组短节自身的摆放姿态。

5.如权利要求1所述的改装的MWD，其特征在于，在井下传感器模块与传统的MWD多了一个三轴交变磁场传感器和微处器。改装的MWD安装在钻头后传统MWD所在位置。

6.如权利要求5所述的微处器，其特征在于，微处理器上面固化有数据分析及邻井间距计算程序，邻井间距计算程序包括邻井平行间距计算方法和邻井连通计算方法，可以通过分析传感器检测到的两组不同频率的磁信号，计算改装的MWD到双螺线管组短节的相对位置。

7.如权利要求6所述的邻井连通计算方法，其特征在于，将改装的MWD检测到的两组不同频率的三轴磁场感应强度的幅值代入以下几式：

|B_v|＝|B_x|sin(A_hx)+|B_y|cos(A_hx)

|B_w|＝|B_z|

|B_z|＝-(|B_x|cos(A_hx)+|B_y|sin(A_hx))

|BR|=|Bw|2+|Bv|2]]>

C1≡|B1R||B1Z|]]>

C2≡|B2R||B2Z|]]>

u=3C1-9C12+84]]>

v=3C2-9C22+84]]>

R=uvdu-v]]>

z1=vdu-v]]>

z2=udu-v]]>

其中：|B_x|、|B_y|、|B_z|代表交变磁场传感器X、Y和Z轴检测到的磁场感应强度波形的振幅。可求得邻井平行间距R和Z₁、Z₂。将R和Z₁、Z₂代入下式：

cos(2α)=(2R2-Z2)2+(R2+Z2)2|Bw|2-|Bv|2(2R2-Z2)2-(R2+Z2)2|Bw|2+|Bv|2]]>

可得在两段螺线管处单位矢量到单位矢量夹角的值α₁、α₂，因此

α=12(α1+α2)]]>

由以上求得的R、Z₁、Z₂和α就可确定改装的MWD与双螺线管组短节的相位置关系。然后，结合改装的MWD与钻头和双螺线管组短节与连通点的空间位置关系，即可计算钻头到连通点的相对位置。