丛式井邻井间距磁定位方法研究
发布时间：2021-05-19 00:00
丛式井可以有效地提高油田最终采收率并保证单井原油产量,磁定位钻井技术是丛式井精细控制技术之一,而邻井间距离的定位又是丛式井精细控制技术的核心。目前,我国尚未有自主研发、技术完善的丛式井磁定位技术应用于其邻井防碰测距领域,而国外已经研发出相应的测控仪器并应用于实际钻井工程。本文在深入分析现有邻井间距磁定位技术原理及其优缺点的基础上,围绕主动型丛式井磁定位钻井防碰探测技术展开研究,针对海上钻井平台和陆地井工厂应用场景,提出两种新型的主动型邻井测距方案,分别为非对称正反磁源激励的丛式井邻井间距磁定位方法和电流激励的丛式井邻井间距磁定位方法,并对相应的井间定位信号检测算法进行了研究。首先,分别详细阐述这两种方法的设计方案及工作原理。其次,利用磁偶极子构造法揭示了铁质套管周围磁场分布规律,设计铁质套管分割方法,分别推导出它们各自的邻井测距公式。再次,通过数值模拟分别研究影响这两种邻井测距方法测量结果的各种因素,并总结出其中的规律。最后,分别概括出两种邻井测距方案的适用范围,其中第一种方案适用于正钻井周围存在一口已钻井的情况,第二种方案适用于正钻井周围存在多口已钻井的情况。针对非对称正反磁源激励的...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点
第1章 绪论
1.1 论文研究背景及意义
1.2 磁定位防碰技术国内外研究现状
1.2.1 PMR和 Mag Trac系统
1.2.2 SWG系统
1.2.3 MGT系统
1.2.4 RMRS系统
1.2.5 WT系统
1.3 微弱信号检测算法国内外研究现状
1.3.1 非实时定频信号频率估计方法
1.3.2 实时定频信号频率估计方法
1.3.3 已知噪声条件下变频信号频率估计方法
1.3.4 未知噪声条件下变频信号频率估计方法
1.4 主要研究内容及论文结构安排
第2章 非对称正反磁源激励的丛式井邻井间距磁定位方法
2.1 新型非对称磁源结构及其测距原理
2.2 非对称正反磁源周围无套管时的磁场分布
2.2.1 单个磁源在探测点的磁场分布
2.2.2 非对称正反磁源在探测点的合成磁场
2.2.3 非对称正反磁源在探测点的合成磁场模拟实验
2.3 非对称正反磁源周围有套管时的磁场分布
2.3.1 磁源周围磁场分布规律
2.3.2 套管磁化磁场计算
2.4 探测点到邻井的距离计算
2.4.1 探测点到邻井的距离计算公式
2.4.2 套管单元分割方法
2.5 邻井测距影响因素分析
2.5.1 双磁源间距h对测量结果的影响
2.5.2 磁源磁矩m对测量结果的影响
2.5.3 磁源D-探测点距离系数k对测量结果的影响
2.5.4 套管的相对磁导率μ1对测量结果的影响
2.5.5 套管的尺寸对测量结果的影响
2.5.6 邻井夹角α对测量结果的影响
2.6 本章小结
第3章 正反磁源激励的丛式井邻井间定位信号检测算法
3.1 概述
3.1.1 非对称正反磁源激励定位信号特点
3.1.2 正弦信号的DFT谱分析概述
3.2 FFDFT插值算法
3.2.1 FFDFT插值算法原理
3.2.2 DFT算法和FFDFT插值算法对比
3.3 ASIQ-Rife插值算法
3.3.1 Rife、Quinn和改进Quinn(IQuinn)插值算法原理
3.3.2 高斯噪声对Rife和 Quinn插值算法的影响
3.3.3 ASIQ-Rife插值算法原理
3.4 算法性能分析
3.4.1 克拉美罗下限(CRLB,Cramer-Rao Lower Bound)
3.4.2 算法仿真
3.5 本章小结
第4章 电流激励的丛式井邻井间距磁定位方法
4.1 电流激励的丛式井邻井间距磁定位原理
4.2 探测点到邻井的距离计算
4.2.1 套管上电流分布
4.2.2 套管上磁场计算
4.3 邻井测距影响因素分析
4.3.1 可控电流源幅值I0对测量结果的影响
4.3.2 可控电流源频率f对测量结果的影响
4.3.3 邻井夹角α对测量结果的影响
4.3.4 地层电阻率ρ对测量结果的影响
4.3.5 已钻井套管深度z对测量结果的影响
4.4 多频电流激励丛式井组邻井间距磁定位原理
4.4.1 当邻井铁质套管放置在绝缘介质中时
4.4.2 当邻井铁质套管放置在非绝缘介质中时
4.5 本章小结
第5章 电流激励的丛式井邻井间距磁定位模拟装置设计及实验
5.1 激励信号的优选
5.1.1 方波概述
5.1.2 正弦波概述
5.1.3 最优化过零方波设计
5.2 接收端信号处理算法
5.2.1 多频电流过零方波激励信号处理算法
5.2.2 算法仿真研究
5.3 系统模拟装置设计及实验
5.3.1 系统模拟装置设计
5.3.2 模拟实验及结果分析
5.4 本章小结
第6章 结论及展望
6.1 结论
6.2 存在的问题及展望
附录 专业术语汉英对照表
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
学位论文数据集
本文编号：3194714
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点
第1章 绪论
1.1 论文研究背景及意义
1.2 磁定位防碰技术国内外研究现状
1.2.1 PMR和 Mag Trac系统
1.2.2 SWG系统
1.2.3 MGT系统
1.2.4 RMRS系统
1.2.5 WT系统
1.3 微弱信号检测算法国内外研究现状
1.3.1 非实时定频信号频率估计方法
1.3.2 实时定频信号频率估计方法
1.3.3 已知噪声条件下变频信号频率估计方法
1.3.4 未知噪声条件下变频信号频率估计方法
1.4 主要研究内容及论文结构安排
第2章 非对称正反磁源激励的丛式井邻井间距磁定位方法
2.1 新型非对称磁源结构及其测距原理
2.2 非对称正反磁源周围无套管时的磁场分布
2.2.1 单个磁源在探测点的磁场分布
2.2.2 非对称正反磁源在探测点的合成磁场
2.2.3 非对称正反磁源在探测点的合成磁场模拟实验
2.3 非对称正反磁源周围有套管时的磁场分布
2.3.1 磁源周围磁场分布规律
2.3.2 套管磁化磁场计算
2.4 探测点到邻井的距离计算
2.4.1 探测点到邻井的距离计算公式
2.4.2 套管单元分割方法
2.5 邻井测距影响因素分析
2.5.1 双磁源间距h对测量结果的影响
2.5.2 磁源磁矩m对测量结果的影响
2.5.3 磁源D-探测点距离系数k对测量结果的影响
2.5.4 套管的相对磁导率μ1对测量结果的影响
2.5.5 套管的尺寸对测量结果的影响
2.5.6 邻井夹角α对测量结果的影响
2.6 本章小结
第3章 正反磁源激励的丛式井邻井间定位信号检测算法
3.1 概述
3.1.1 非对称正反磁源激励定位信号特点
3.1.2 正弦信号的DFT谱分析概述
3.2 FFDFT插值算法
3.2.1 FFDFT插值算法原理
3.2.2 DFT算法和FFDFT插值算法对比
3.3 ASIQ-Rife插值算法
3.3.1 Rife、Quinn和改进Quinn(IQuinn)插值算法原理
3.3.2 高斯噪声对Rife和 Quinn插值算法的影响
3.3.3 ASIQ-Rife插值算法原理
3.4 算法性能分析
3.4.1 克拉美罗下限(CRLB,Cramer-Rao Lower Bound)
3.4.2 算法仿真
3.5 本章小结
第4章 电流激励的丛式井邻井间距磁定位方法
4.1 电流激励的丛式井邻井间距磁定位原理
4.2 探测点到邻井的距离计算
4.2.1 套管上电流分布
4.2.2 套管上磁场计算
4.3 邻井测距影响因素分析
4.3.1 可控电流源幅值I0对测量结果的影响
4.3.2 可控电流源频率f对测量结果的影响
4.3.3 邻井夹角α对测量结果的影响
4.3.4 地层电阻率ρ对测量结果的影响
4.3.5 已钻井套管深度z对测量结果的影响
4.4 多频电流激励丛式井组邻井间距磁定位原理
4.4.1 当邻井铁质套管放置在绝缘介质中时
4.4.2 当邻井铁质套管放置在非绝缘介质中时
4.5 本章小结
第5章 电流激励的丛式井邻井间距磁定位模拟装置设计及实验
5.1 激励信号的优选
5.1.1 方波概述
5.1.2 正弦波概述
5.1.3 最优化过零方波设计
5.2 接收端信号处理算法
5.2.1 多频电流过零方波激励信号处理算法
5.2.2 算法仿真研究
5.3 系统模拟装置设计及实验
5.3.1 系统模拟装置设计
5.3.2 模拟实验及结果分析
5.4 本章小结
第6章 结论及展望
6.1 结论
6.2 存在的问题及展望
附录 专业术语汉英对照表
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
学位论文数据集
本文编号：3194714
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