丛式井上部竖直井段套管周围磁场分析

摘要

近年来，丛式井和加密井技术得到广泛应用，井与井之间距离越来越小，套管之间磁干扰现象明显，导致测斜数据失真，井眼交碰事故时有发生，如何对测斜数据进行修正，避免丛式井上部井眼碰撞已成为关键问题。现有的防碰技术主要包括防碰扫描法、交碰概率分析等，它们很大程度上都依赖于测斜数据的精确性，而磁性测斜仪的测量很容易受到外加磁场源的影响，尤其是邻井套管的影响。基于套管周围磁场判断正钻井相对于邻井位置的方法叫做被动防碰法，关于这种防碰方法，恰当的磁场模型较少，相关的实验数据也比较欠缺。开展本课题的研究，一方面是邻井套管会影响磁性测斜仪的测量精度，另一方面也为基于邻井套管磁场分布规律的井眼防碰预警技术提供支撑。 基于上述原因，本文首先通过有限元软件对单根套管周围磁场分布规律进行了研究，分析单根无剩磁套管在三维空间中磁场强度随方位角、横向距离、纵向距离的变化规律，对单根套管在三维空间中的磁场分布情况形成全面的认识；结合现场及实验数据得出套管中剩磁普遍存在的结论，并估算套管表面剩磁的取值范围约为1倍~60倍地磁场大小，分析有剩磁时单根套管周围叠加磁场的影响范围及程度，研究结果表明，剩磁主要分布在套管端部，对地磁场的影响范围约为11.2倍套管半径。提出在丛式井防碰预警及磁定位技术中两个重要的敏感因素距离与方位，通过回归分析方法，结合多种算例建立磁场强度随距离、方位变化的函数模型，可以根据给定纵向距离时的磁场变化，推算其相对于邻井套管的横向距离和方位。对丛式井上部竖直井段多根垂直套管进行有限元模拟，研究结果表明，套管之间产生较明显的干扰，且干扰后的叠加磁场影响范围明显增大；通过模拟现场实际施工过程中待钻井位置磁场强度沿竖直方向、东西方向和南北方向的变化规律，为丛式井施工的各个阶段提供有效的磁参数指导；通过比较丛式井组中已钻井套管周围磁场的分布规律与单根套管周围磁场的分布规律，发现当套管半径较小，表面剩磁较小时，邻井套管的磁干扰范围和干扰程度均非常有限。对多根全尺寸套管周围的磁场进行了实验测试，并对套管周围的磁场分布规律进行了全面分析，为之前两章垂直套管周围磁场的有限元分析提供了依据。

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