技術領域

本發明涉及石油開采安全保障領域，特別是涉及一種救援井與事故井連通探測系統及探測方法。

背景技術

在鉆井作業中，一旦發生井噴失控，不但會使油氣資源受到嚴重破壞，而且還易釀成火災，造成人員傷亡、設備毀壞、油氣井報廢和環境污染等惡性事故。其中，發生井噴事故的油井稱為事故井，為搶險控制事故井而設計施工的定向井稱為救援井。通常救援井與事故井有一定距離，在實際救援時，首先要探測事故井相對于救援井的距離和方位，然后使得事故井和救援井連通，最后從救援井向事故井注入高密度壓井液以控制事故井。顯而易見地，探測事故井相對于救援井的距離和方位是實施救援的首要技術之一。

目前，探測事故井相對于救援井的距離和方位主要有兩種方法，1)通過發射電極向地層中發射大功率脈沖電流一次場信號，由磁通門傳感器接收一次場信號及事故井套管上產生的二次場信號，并上傳至地面接收單元計算，以此來實現事故井探測定位。該方法雖然能夠在一定程度上實現對事故井的探測定位，但是該方法中的大功率電源較難實現，一次場激勵信號不容易獲得，且磁通門傳感器接收到的一次場和二次場信號頻率分量不完整，尤其不能接收到二次場中的高頻分量；另外，磁通門在接收遠距離微弱信號時易受到地磁信號和噪聲信號的影響，造成探測定位結果精度、分辨率降低。2)利用布置在地面和救援井中的三電極系向地層中注入低頻交變電流，利用井下探管探測事故井套管上匯聚的低頻交變電流產生的磁場，從而實現救援井與事故井的方位和距離確定。該方法雖然也能夠在一定程度上實現對事故井的探測定位，但是該方法的救援井中必需下套管，且電極系與救援井套管必須接觸良好才能向地層中注入低頻交變電流，實現所需條件較復雜，且事故井套管上匯聚的低頻交變電流很微弱，較難探測。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠對遠距離事故井進行準確探測定位的救援井與事故井連通探測系統及探測方法。

為實現上述技術目的，本發明采取以下技術方案：一種救援井與事故井連通探測系統，它包括一三分量磁芯探頭、一發射單元、一接收單元、一采集傳輸單元和一地面單元；所述三分量磁芯探頭、發射單元、接收單元和采集傳輸單元均設置在救援井中所述三分量磁芯探頭包括兩兩相互垂直的Z探頭、X探頭和Y探頭，所述Z探頭、X探頭和Y探頭均包括一發射線圈和一接收線圈；所述發射單元用于發射瞬變激勵信號，所述Z探頭、X探頭和Y探頭的發射線圈接收瞬變激勵信號同時并將瞬變激勵信號通過所述救援井擴散到所述事故井中產生Z向感應信號、X向感應信號和Y向感應信號，所述Z探頭、X探頭和Y探頭的接收線圈分別對應接收所述Z向感應信號、X向感應信號和Y向感應信號，并將接收的所述Z向感應信號、X向感應信號和Y向感應信號依次通過所述接收單元和采集傳輸單元傳輸給所述地面單元，所述地面單元根據所述Z向感應信號、X向感應信號和Y向感應信號計算所述事故井與所述三分量磁芯探頭的距離和方位并進行顯示。

所述Z探頭、X探頭和Y探頭的接收線圈和發射線圈分別均勻繞制在一磁芯上，所述Z探頭、X探頭和Y探頭的接收線圈和發射線圈均由銅加工制成。

所述發射單元包括主控芯片、驅動電路和輸出電路；所述主控芯片產生雙極性方波信號，并將雙極性方波信號中的瞬變激勵信號傳輸給所述驅動電路，所述驅動電路接收并對所述瞬變激勵信號進行功率放大后通過所述輸出電路傳輸給所述三分量磁芯探頭。

所述接收單元包括前置放大電路、濾波電路、可變增益放大電路；所述前置放大電路對所述三分量磁芯探頭傳輸的感應信號進行放大后傳輸給所述濾波電路，所述濾波電路對放大后的感應信號進行濾波、去除噪聲后傳輸給所述可變增益放大電路，所述可變增益放大電路根據早期、中期和晚期感應信號的幅度差異進行放大倍數調整，并根據所調整的放大倍數對其接收的感應信號再放大后傳輸給所述采集傳輸單元。

所述采集傳輸單元包括A/D轉換電路、主控芯片和脈沖耦合變壓器；所述A/D轉換電路將所述接收單元傳輸的感應信號轉換成數字信號后傳輸給所述主控芯片，所述主控芯片接收并對轉換成的數字信號進行編碼處理，經過編碼處理后的數字信號通過所述脈沖耦合變壓器傳輸給所述地面單元。