[发明专利]一种基于磁检测的井中随钻导航方法

权利要求书

1.一种基于磁检测的井中随钻导航方法，其特征在于：按如下步骤操作：

步骤一、分别钻2个竖井，为探测井与目标井，将磁矢量探测器固定在钻头端，放入探测井的底部，将人工磁源放入目标井底部，给人工磁源通以电流产生感应磁场；

步骤二、调整通入人工磁源的电流，使探测井中的磁矢量探测器接收到磁感应信号；

步骤三、磁矢量探测器将接收到的信号传输到地面计算机，地面计算机根据接收到的磁感应强度在球坐标系下计算出钻头的位置，即钻头相对于人工磁源的距离，水平偏角和垂直偏角，并绘制出钻头平面投影图，显示中心偏移量；

步骤四、地面计算机根据计算出的偏移量和角度调整钻头钻探方向，使钻头朝向人工磁源方向前进；

步骤五、钻头在前进的过程中，每隔2～10分钟测量并计算一次偏移量和角度，随时对钻头方向进行校正，最终使水平井与直井连通。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁检测的井中随钻导航方法，其特征在于：步骤一中所述的人工磁源由缠绕在条状铁磁体上的线圈构成，磁矢量探测器采用Mag611型高温三轴磁通门探头,工作温度可达215℃。

3.根据权利要求1所述的一种基于磁检测的井中随钻导航方法，其特征在于：步骤三中所述的地面计算机计算出钻头的位置，具体步骤是：

①、将人工磁源看做磁偶极子模型，其在空间任一点产生的磁感应强度与一环形电流产生磁场相同,人工磁源在空间任一点P产生的磁感应强度三分量B_x,B_y,B_z球坐标系表示为:

其中μ为空间磁导率，θ为水平偏角，为垂直偏角，r为空间任一点P到磁源中心的距离，I为电流强度，n为线圈匝数，R为线圈半径；

②、磁矢量探测器获得B_x,B_y，B_z信号，然后计算出θ，r大小，就确定钻头相对于目标井的位置；

③、用(2)式除以(1)式，得到B_y/B_x=tanθ，进行反三角运算得到(4)式：

θ=tan-1ByBx(0<θ<π)---(4)]]>

用（2）式除以（3）式，相对于距离r，线圈半径R的大小可忽略，得到（5）式：

利用三角函数二倍角公式代入（5）式得到（6）式：

④对（6）式利用三角代换辅助角公式Asinα+Bcosα=A2+B2sin(α+arctan(B/A)),]]>整理后得到（7）式：

对（7）式求反三角，最终得到垂直偏角的表达式（8）

⑤已知垂直偏角的大小后，利用（3）式求得距离r的表达式（9）

其中μ,I,R,n都为已知常数；得到了钻头在空间任一点（θ，r）位置理论表达式，只要知道磁三分量信息就可算出钻头相对于人工磁源的位置；

将磁探测器获得的磁三分量信号输入计算机，根据上述计算公式计算出钻头与目标井的距离r,水平偏角θ，垂直偏角