技術領域

本發明屬于地下資源鉆采工程技術領域，具體地，涉及一種用于救援井與事故井連通探測系統的電流信號發射源井下三電極系。

背景技術

近年來，海上鉆井平臺原油泄漏事故的頻繁發生造成了嚴重的生態災難和極壞的社會影響。救援井是在海上與陸地鉆井中發生油氣井著火或井噴事故時經常采用的處理事故方法，其基本原理為在事故井附近的安全區域打一口定向井，使其井眼軌跡與事故井井眼軌跡在地層的某個層位匯合，將高密度的鉆井液或水泥通過救援井注入事故井，以達到油(氣)井滅火或制服井噴的目的。2010年4月20日，墨西哥灣井MC252#1發生井噴導致長達數月的深海鉆井原油泄漏，不僅使BP公司遭受了巨額經濟損失，而且造成嚴重生態災難和社會影響。在此次事故中BP公司采用了多種處理泄油事故的應急措施后，最終利用救援井的壓力測試作業獲得處理泄油事故的最后勝利，救援井技術在國內外再次受到廣泛關注。目前，救援井仍是徹底解決漏油問題的最可靠方法。

由于井眼軌跡的不確定性，救援井與事故井鄰井距離和方位的精確探測是救援井技術成功的關鍵環節之一。而且，事故井井口附近一般比較危險，為了保證人員和鉆井設備的安全，救援井的井口位置一般距事故井井口位置幾百米甚至更遠。為了使救援井與事故井相交，救援井的井眼軌跡一般比較復雜，這也加劇了在需要連通位置處事故井與救援井相對位置的不確定性。為了精確探測救援井到事故井的相對位置，保證救援井與事故井連通，應采用特殊的救援井與事故井鄰井距離探測技術。目前國外研制的Wellspot工具已基本滿足救援井與事故井精確連通的工程需求。由于事故井井口附近一般會著火或釋放有毒氣體，傳統用于鄰井距離電磁測距的旋轉磁場測距導向系統(Rotating?Magnet?Ranging?System，簡稱RMRS)和電磁引導工具(Magnetic?Guidance?Tool，簡稱MGT)等的探測工具無法置入事故井中，而Wellspot導向工具的信號發射源和信號測量設備均置于救援井中，可以在救援井中直接探測救援井與事故井之間的距離以及救援井其相對于事故井軸線的方位，因此該工具可以引導救援井與事故井在設計的井深處相交，其在國外的救援井與事故井的連通中已經得到了廣泛應用。

Wellspot導向工具是一種控制救援井與事故井連通的高效工具，目前國外所設計的Wellspot導向工具的核心技術仍被保密和壟斷，我國在這方面仍缺少深入研究。Wellspot導向工具主要由信號發射源電極和信號接收器探管組成。該導向工具的電極一般設計為單電極，其注入地層的電流會以球形對稱的形式向地層中發散，這就導致從該電極流出的電流有一部分會沿救援井井軸方向流動，事故井套管上不能聚集相對更多的電流。因此，本發明者特研究設計了“一種基于三電極系的救援井與事故井連通探測系統”(發明專利申請號：2012104202052026.5)，本發明即是有關該探測系統的電流信號發射源井下三電極系，其能有效增加信號發射源注入地層電流的大小，進一步增加事故井套管上聚集的低頻交變電流，從而使救援井中的探管可以檢測到由事故井套管上聚集的低頻交變電流產生的相對更大的低頻交變磁場，易于增加救援井與事故井連通探測系統的測距范圍。

發明內容

為克服現有技術的缺陷，本發明提供一種用于救援井與事故井連通探測系統的電流信號發射源井下三電極系，該井下三電極系可以提高電流信號發射源注入地層電流的強度，易于增加救援井與事故井連通探測系統的測距范圍，適用于深井連通定向鉆井工程；井下三電極系包括一個主電極和兩個屏蔽電極，通過地面供電設備分別為主電極和屏蔽電極供電，在有效提高電流信號發射源注入地層電流的強度的同時，使得三個電極上的電位趨于相等，此時沿井下三電極系縱向的電位梯度為零，能夠保證從主電極流出的電流不會沿救援井井軸方向流動，使得更多的電流從主電極流入地層然后在事故井套管上聚集。

為實現上述目的，本發明采用下述方案：

電流信號發射源井下三電極系，包括：上馬龍頭、下馬龍頭、電極系外殼、電極系推靠支撐機構、電極傳導單元，上馬龍頭、下馬龍頭分別將電極系外殼的上端、下端封閉；電極系推靠支撐機構位于電極系外殼內，推動電極傳導單元的開合。

相對于現有技術，本發明具有如下優勢：井下三電極系能有效增加信號發射源注入地層電流的大小，進一步增加事故井套管上聚集的低頻交變電流，從而使救援井中的探管可以檢測到由事故井套管上聚集的低頻交變電流產生的相對更大的低頻交變磁場，易于增加救援井與事故井連通探測系統的測距范圍，使該探測系統更適用于深井連通定向鉆井工程。

附圖說明