● 摘要
复杂结构井是21世纪国际石油工业的前沿与关键技术，现代几何导向钻井技术正是适应复杂结构井的需要而在近几年有了很大的进展，但仍难以满足高可靠，高精度，抗干扰的需求。本课题源于“RMRS（Rotating Magnetic Ranging System）交变磁场导向定位系统”这一中国石油化工集团部级课题，针对复杂结构井的导向定位需求，开展有源导向测距方法研究，通过在近钻头端提供低频交变磁场信号，并在目标靶区进行磁场信号采集与处理，得以计算出钻头与目标靶点间的方位和距离偏差，进而提供必要的钻井工程数据，指导钻进操作，最终实现准确钻进目标靶区的目的。该课题涉及惯性导航、随钻测井、有源引导等多个领域的技术问题，将航空航天导航技术与钻井工程相结合，有源引导技术与传统磁导向技术相结合，常规测井技术与随钻测量技术相结合，从而实现多学科领域的融合，尝试形成新的方法和技术。论文的研究内容如下：以连通井应用为研究背景，分析低频交变磁场空间传播特性，揭示利用交变磁场特征进行导向定位的物理机理。建立数学模型，提出导向定位算法，设计有效测量方案。针对所建数学模型搭建系统框架，设计并实现各个子系统，实现各模块电路硬件。根据系统平台，建立系统误差模型，提出传感器校准方法，进行实时补偿，为精度指标的提出提供依据。搭建仿真验证平台对研究结论进行验证，完成数据采集与算法验证工作，以满足样机的运行和解算。课题的研究将形成新的具有自主知识产权的复杂结构井精确导向方法，为解决国家重大科技专项“大型油气田及煤层气开发”的瓶颈问题提供必要的理论基础和技术支撑。目前，已成功搭建实验室测试平台，完成采集处理工作，验证了算法的可行性，为系统的进一步完善提供了有力依据。