李峰飛　葉吉華　陽(yáng)文學(xué)（.中海油研究總院，北京 0008；.中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，廣東深圳　58067）

電磁探測(cè)定位系統(tǒng)及其在救援井設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

李峰飛1葉吉華2陽(yáng)文學(xué)2
（1.中海油研究總院，北京 100028；2.中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，廣東深圳518067）

由于井眼軌跡不確定性的存在，要實(shí)現(xiàn)救援井與事故井的連通必須借助相應(yīng)的探測(cè)定位工具，因此電磁探測(cè)定位系統(tǒng)的研究對(duì)于救援井方案設(shè)計(jì)及作業(yè)具有重要意義。研究分析了電磁探測(cè)定位系統(tǒng)的基本原理，分析了電磁探測(cè)定位系統(tǒng)事故井套管匯集電流計(jì)算方法及其流動(dòng)分布特征；研究了救援井與事故井之間相對(duì)距離及相對(duì)方位的計(jì)算方法；結(jié)合電磁探測(cè)定位系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，研究分析了事故井套管參數(shù)、切入角、井斜角、地層等參數(shù)對(duì)電磁探測(cè)定位系統(tǒng)測(cè)量效果及應(yīng)用的影響；以電磁探測(cè)定位系統(tǒng)研究分析為基礎(chǔ)，完成了南海某超深水井救援井設(shè)計(jì)中測(cè)距及連通相關(guān)工作?？梢詾榫仍姶盘綔y(cè)定位系統(tǒng)研制提供相應(yīng)的理論基礎(chǔ)，并為救援井電磁探測(cè)定位系統(tǒng)在救援井設(shè)計(jì)、作業(yè)中的應(yīng)用提供參考。

救援井；電磁探測(cè)定位；距離；方位

救援井技術(shù)經(jīng)歷了從最原始的打減壓井泄壓，到目前直接連通事故井實(shí)施動(dòng)態(tài)壓井的快速發(fā)展。軌跡測(cè)量技術(shù)及軌跡計(jì)算方法誤差的存在，導(dǎo)致井眼軌跡存在相應(yīng)的不確定性，給救援井直接連通事故井帶來(lái)較大困難，必須依賴專門(mén)的探測(cè)定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)事故井的定位［1-3］。

2010年美國(guó)墨西哥灣漏油事件后，國(guó)內(nèi)外一般要求深水鉆井設(shè)計(jì)具備救援井設(shè)計(jì)方案以控制嚴(yán)重事故發(fā)生。2013年中海油南海某超深水井水深達(dá)2 454.4 m，要求設(shè)計(jì)完善的救援井方案。因未針對(duì)救援井探測(cè)定位工具進(jìn)行過(guò)專門(mén)研究，在進(jìn)行救援井方案設(shè)計(jì)過(guò)程中面臨測(cè)距工具選型、測(cè)距作業(yè)方案設(shè)計(jì)等多項(xiàng)難題。針對(duì)該井救援井方案設(shè)計(jì)中相關(guān)問(wèn)題，結(jié)合國(guó)家重大專項(xiàng)26中救援井電磁探測(cè)定位工具研制課題，筆者對(duì)救援井電磁探測(cè)定位系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究和分析，分析了電磁探測(cè)系統(tǒng)的基本原理，研究了救援井和事故井相對(duì)距離、方位的計(jì)算方法，研究了切入角、井斜角等鉆井參數(shù)對(duì)于電磁探測(cè)定位系統(tǒng)的影響，并將部分研究成果用于指導(dǎo)該井救援井方案設(shè)計(jì)。通過(guò)本文的研究可以解決深水救援井方案設(shè)計(jì)中測(cè)距相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，并為我國(guó)自主研發(fā)救援井電磁探測(cè)定位系統(tǒng)提供理論和應(yīng)用支撐。

1　救援井電磁探測(cè)定位系統(tǒng)研究

國(guó)外一般使用Wellspot系列工具進(jìn)行救援井和事故井的探測(cè)定位，引導(dǎo)救援井連通事故井實(shí)施壓井并最終控制事故井。2010年美國(guó)墨西哥灣漏油事故救援井作業(yè)即采用了該工具。Wellspot系列工具包含標(biāo)準(zhǔn)工具、電磁場(chǎng)梯度測(cè)量工具RGR和近鉆頭測(cè)距短節(jié)WSAB，其中標(biāo)準(zhǔn)工具和RGR工具可以通過(guò)裸眼下入救援井進(jìn)行測(cè)量，也可以通過(guò)鉆柱內(nèi)下入救援井進(jìn)行測(cè)量。RGR、WSAB基于標(biāo)準(zhǔn)Wellspot工具研制，均具有梯度測(cè)量模式和標(biāo)準(zhǔn)工作模式，其中梯度測(cè)量模式主要用于近距離高精度測(cè)量。工具性能參數(shù)及應(yīng)用模式見(jiàn)表1所示［4-11］。

表1　電磁探測(cè)定位系統(tǒng)

1.1救援井電磁探測(cè)定位系統(tǒng)基本原理

救援井電磁探測(cè)定位系統(tǒng)主要由地面系統(tǒng)、發(fā)射電極、測(cè)量單元、電纜4部分組成。通過(guò)井下發(fā)射電極向地層注入低頻大電流交流電，該電流將以球狀對(duì)稱向外發(fā)射并最終流向布置在井口附近的接收電極，形成回路。由于事故井中套管（鉆桿、落魚(yú)）導(dǎo)電率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地層的導(dǎo)電率，注入地層的部分電流將在套管上匯集，形成沿事故井套管向上或向下流動(dòng)的匯集電流。該電流產(chǎn)生以事故井套管為中心的環(huán)形交變電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)的方向及大小分別遵循安培定則和畢奧-薩伐爾定律。救援井中的測(cè)量單元檢測(cè)該電磁場(chǎng)通過(guò)電纜傳輸至地面，進(jìn)行計(jì)算分析后即可獲得救援井和事故井之間相對(duì)的距離和方位，引導(dǎo)救援井連通事故井［10-11］。

1.2事故井套管匯聚電流計(jì)算模型

對(duì)該模型做出如下假設(shè)：（1）地層均勻且導(dǎo)電性均勻；（2）套管直徑不變，導(dǎo)電性均勻，無(wú)限長(zhǎng)；（3）套管半徑遠(yuǎn)小于救援井至事故井的距離R；（4）發(fā)射電極距離較遠(yuǎn)可以忽略不計(jì)。

假設(shè)無(wú)套管存在時(shí)，在距離發(fā)射電極R處，電流密度j0，電勢(shì)φ0，電場(chǎng)E0有如下關(guān)系

對(duì)于有套管的情況，設(shè)σf、σc、σcy分別為地層、套管、等效套管電導(dǎo)率，r0、t分別為套管半徑及壁厚，re為事故井套管等效地層半徑，Rcy為套管等效圓柱體半徑，且Rcy= r0，則有

以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以事故井套管軸線為Z軸構(gòu)建坐標(biāo)系。結(jié)合電場(chǎng)相關(guān)計(jì)算理論，在距離O點(diǎn)下方距離z處源電勢(shì)U（z）有如下關(guān)系［12-15］

式（6）、（7），I（0λRcy）、K（0λRcy）分別表示零階第1類(lèi)和第2類(lèi)變形貝塞爾函數(shù)，I（1λRcy）、K（1λRcy）分別表示零階第1類(lèi)和第2類(lèi)變形貝塞爾函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，λ為沿Z軸方向的波數(shù)。對(duì)于事故井套管沿軸線z處的電場(chǎng)E（z）有

則對(duì)于事故井套管沿軸線z處的電流I（z）有

在實(shí)際測(cè)距作業(yè)過(guò)程中，Rcy≤R，λε有如下近似計(jì)算

設(shè)x=λR，將式（11）帶入式（8），結(jié)合式（5）、（10）進(jìn)行化簡(jiǎn)后則

設(shè)σc=10（7Ω·m）–1，σf=5（Ω·m）–1。以?244.47 mm套管為例，取r0=122 mm，t=12 mm。取I0=20 A時(shí)，R分別為20 m、40 m、60 m、80 m；取R=50 m時(shí)，I0分別為1 A、5 A、10 A、20 A。兩種情況下，對(duì)式（12）進(jìn)行積分后繪制匯集電流沿事故井套管軸線分布（圖1、圖2）。

圖1　距離對(duì)匯集電流的影響

圖2　發(fā)射電流對(duì)匯集電流的影響

由圖1、2可知，事故井匯集電流沿O點(diǎn)分別向上向下流動(dòng)，在套管兩端趨于0，對(duì)稱分布；R越大匯集電流越??；I0越大匯集電流約大，呈線性關(guān)系。以R=50 m，I0=20 A為例，套管匯集電流最大約在O點(diǎn)下方100 m處，最大匯集電流約550 mA。

1.3救援井與事故井相對(duì)距離及方位計(jì)算

救援井及事故井空間位置關(guān)系如圖3所示，對(duì)測(cè)量單元建立XYZ空間坐標(biāo)系，X、Y軸位于測(cè)量單元法平面上，Z軸沿測(cè)量單元軸線。測(cè)量單元包含1個(gè)三軸加速度傳感器和1個(gè)三軸磁通門(mén)傳感器，傳感器分別沿X、Y、Z三軸布置。

圖3　救援井與事故井空間位置關(guān)系計(jì)算模型

由畢奧-薩法爾定律，沿事故井套管軸線Z流動(dòng)的匯集電流I（z）在測(cè)量單元處產(chǎn)生相應(yīng)的電磁場(chǎng)H（z）如式（13）所示，μ為真空磁導(dǎo)率

圖3中，n1、n2=分別表示測(cè)量單元及事故井軸線方向的單位矢量；H為事故井套管上感應(yīng)電流I在測(cè)量單位軸線處所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，矢量r為電磁場(chǎng)H?的法向矢量，Hp為H在測(cè)量單元法平面上的分量；G?為重力矢量，Gp為重力矢量在測(cè)量單元法平面上的分量；a為由測(cè)量單元指向事故井軸線的矢量，其方向可用于表示救援井和事故井之間的相對(duì)方位關(guān)系。對(duì)各矢量進(jìn)行矢量運(yùn)算，則

結(jié)合式（14），考慮空間矢量分解關(guān)系，救援井和事故井之間相對(duì)位置矢量r有

由式（12）計(jì)算獲得理論匯集電流大小，然后結(jié)合式（14）~（20），對(duì)各矢量進(jìn)行分解合成，即可計(jì)算獲得救援井與事故井之間的相對(duì)距離|r|。

結(jié)合各矢量空間位置關(guān)系，H⊥n1，H⊥r，H⊥a，Hd⊥a，由上述關(guān)系，則：a⊥Hp。繪制各矢量在測(cè)量單元法平面上的關(guān)系如圖4所示。

Hx、Hy、Gx、Gy分別為磁通門(mén)傳感器和加速度傳感器測(cè)得的磁場(chǎng)分矢量?Hp和重力分矢量Gp在X軸和Y軸上的分量

圖4　測(cè)量單元法平面

圖中θ1、θ2有如下關(guān)系

聯(lián)合式（21）~（26），求θ1、θ2

由式（27）、（28）計(jì)算獲得θ1和θ2后：首先，由θ1確定測(cè)量單元的空間位置；然后，根據(jù)θ2確定Hp 的方向，并按照右手螺旋法則順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°即可計(jì)算獲得救援井與事故井的相對(duì)方位。

2　電磁探測(cè)定位系統(tǒng)應(yīng)用分析

由式（27）、（28）可知救援井和事故井相對(duì)方位可通過(guò)磁通門(mén)傳感器及加速度傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算獲得。在現(xiàn)有傳感器精度下，一般可以獲得±3°的相對(duì)方位誤差，滿足救援井作業(yè)需要。

由式（20）可知，電磁探測(cè)定位系統(tǒng)受匯集電流大小及磁通門(mén)傳感器測(cè)量精度影響，在一定距離之外磁通門(mén)傳感器將無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量電磁信號(hào)。在實(shí)際測(cè)距作業(yè)中，越遠(yuǎn)探測(cè)到事故井將越有利于后期的定向及連通作業(yè)。為優(yōu)化救援井測(cè)距作業(yè)，需要對(duì)救援井電測(cè)探測(cè)定位系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中可能的影響因素進(jìn)行分析。

2.1切入角及井斜角的影響

2.1.1切入角的影響取σc=107（Ω·m）–1，σf=5（Ω·m）–1，r0=122 mm，t=12 mm，I0=20 A，R=30 m，L=30 m，取切入角α為0°、30°、60°、90°。研究切入角對(duì)匯集電流和最大探測(cè)距離的影響。隨著切入角α的增加，在保持測(cè)量單元與事故井距離位置不變的情況下發(fā)射電極將遠(yuǎn)離事故井，所能引起的匯集電流將逐漸減小。隨切入角α增加，電磁場(chǎng)H在測(cè)量單元法平面產(chǎn)生的磁場(chǎng)分量Hp將逐漸減小，當(dāng)α=90°時(shí)，由于電磁場(chǎng)在測(cè)量單元法平面無(wú)分量將導(dǎo)致其測(cè)距距離為0。隨切入角增加電磁測(cè)距系統(tǒng)最大探測(cè)距離將逐漸減小，在救援井測(cè)距作業(yè)過(guò)程中一般要求救援井以較小的切入角靠近事故井并最終實(shí)現(xiàn)連通，一般要求不超過(guò)45°。

2.1.2井斜角的影響電磁探測(cè)定位工具通過(guò)電纜下入救援井，當(dāng)救援井井斜超過(guò)一定角度后無(wú)法將工具下至井底進(jìn)行探測(cè)定位作業(yè)。因此，救援井鉆井作業(yè)一般要求井斜不超過(guò)60°以滿足測(cè)距工具下入要求。

2.2目標(biāo)套管的影響

取σc=107（Ω·m）–1，σf=5 （Ω·m）–1，t=12 mm，I0=20A，R=30 m，L=30 m，α=0°，分析?177.8 mm、?244.47 mm、?339.7 mm 等3種規(guī)格套管上匯集電流沿軸線Z的分布如圖5所示。以?244.47 mm套管為例，其他條件不變，分析壁厚t=10、12、13 mm時(shí)匯集電流沿軸線Z的分布如圖6所示。

圖5　套管尺寸對(duì)匯集電流的影響

圖6　套管壁厚對(duì)匯集電流的影響

由圖5及圖6可知，目標(biāo)套管半徑越到，壁厚越大所能匯集的電流也越大，越利于探測(cè)。如救援井作業(yè)條件允許一般以更大的套管段作為探測(cè)目標(biāo)。

2.3其他參數(shù)的影響

2.3.1測(cè)量點(diǎn)距目標(biāo)根部長(zhǎng)度的影響在實(shí)際測(cè)距作業(yè)中，事故井套管長(zhǎng)度有限，其根部在發(fā)射電極下方長(zhǎng)度不可能無(wú)限長(zhǎng)，這將對(duì)電流的匯集產(chǎn)生相應(yīng)的影響。以最大探測(cè)距離50 m為例，繪制隨著根部長(zhǎng)度變化最大探測(cè)距離變化如圖7所示。由圖可知，為保證良好的測(cè)量效果，初始測(cè)量點(diǎn)宜選擇在目標(biāo)根部以上400 m。在實(shí)際救援井設(shè)計(jì)及作業(yè)時(shí)，應(yīng)盡量保證事故井套管在測(cè)距段有足夠的長(zhǎng)度。

圖7　端部距離對(duì)最大探測(cè)距離的影響

2.3.2地層特性的影響地層電導(dǎo)率在正常范圍對(duì)探測(cè)距離影響不大。但是，當(dāng)鉆遇不均勻或含有磁鐵礦地層時(shí)，會(huì)導(dǎo)致匯集電流計(jì)算不準(zhǔn)確和電磁場(chǎng)測(cè)量異常，最大探測(cè)距離及測(cè)量精度都將大大降低。因此，在救援井設(shè)計(jì)及作業(yè)時(shí)測(cè)距段應(yīng)盡量避開(kāi)類(lèi)似地層。

2.3.3鉆井液類(lèi)型的影響由于油基鉆井液導(dǎo)電性較差，導(dǎo)致發(fā)射電極注入地層電流減小，將減小工具的最大測(cè)量距離約一半左右。為保證良好的探測(cè)效果，救援井測(cè)距作業(yè)段宜選用水基鉆井液。

3　在南海某超深水井救援井方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

南海某超深水井水深2 454.4 m，設(shè)計(jì)井深4 000 m，?339.7 mm套管設(shè)計(jì)下深3 840 m。設(shè)計(jì)無(wú)落魚(yú)情況下以?339.7 mm套管為探測(cè)目標(biāo)的救援井設(shè)計(jì)方案。結(jié)合前文研究?jī)?nèi)容，完成了該超深水井備用救援井方案測(cè)距及連通方案設(shè)計(jì)。

3.1連通點(diǎn)分析

對(duì)于電磁探測(cè)定位工具必須以連續(xù)的套管、落魚(yú)作為探測(cè)目標(biāo)。如圖8，連通點(diǎn)位置主要有2種選擇：當(dāng)有全井段目標(biāo)時(shí)，設(shè)計(jì)連通點(diǎn)在噴層頂部附近；當(dāng)無(wú)全井段目標(biāo)時(shí)，設(shè)計(jì)連通點(diǎn)在事故井最后一層套管鞋或落魚(yú)根部。該超深水井備用救援井方案無(wú)落魚(yú)，以?339.7 mm套管作為電磁測(cè)距工具的探測(cè)目標(biāo)。因此，設(shè)計(jì)連通點(diǎn)為?339.7 mm套管鞋。

3.2測(cè)距作業(yè)方案設(shè)計(jì)

3.2.1測(cè)距工具選擇結(jié)合選擇連通點(diǎn)，設(shè)計(jì)救援井軌跡以5°左右的切入角接近事故井，滿足電磁探測(cè)定位工具對(duì)切入角及井斜角的要求。考慮救援井連通成功率，選擇RGRⅡ和WSAB工具完成測(cè)距作業(yè)。由表1，RGRⅡ因探測(cè)距離遠(yuǎn)負(fù)責(zé)前期遠(yuǎn)距離尋找。接近事故井套管后，選擇RGRⅡ配合WSAB使用，提高探測(cè)精度，引導(dǎo)救援井連通事故。

3.2.2測(cè)距方案設(shè)計(jì)將測(cè)距作業(yè)分為2個(gè)階段：前期遠(yuǎn)距離測(cè)距和近距離測(cè)距。前期遠(yuǎn)距離測(cè)距階段選用RGRⅡ工具，主要負(fù)責(zé)在相對(duì)距離較遠(yuǎn)時(shí)尋找事故井套管，并引導(dǎo)救援井接近事故井至9 m左右。近距離測(cè)距階段選用RGRⅡ和WSAB配合使用，主要負(fù)責(zé)引導(dǎo)救援井連通事故井，此時(shí)可以直接將RGRⅡ通過(guò)鉆柱內(nèi)部下入配合WSAB近鉆頭短節(jié)實(shí)現(xiàn)近鉆頭和鉆柱內(nèi)測(cè)距，避免將整個(gè)鉆柱起出簡(jiǎn)化測(cè)距流程，同時(shí)使用WSAB短節(jié)提高測(cè)量精度。

結(jié)合測(cè)距工具的基本原理，設(shè)計(jì)前期遠(yuǎn)距離測(cè)距間隔30 m左右，近距離測(cè)距間隔10 m左右。因單純的RGRII測(cè)距需要將鉆具全部提出井底，所需時(shí)間較長(zhǎng)，因此設(shè)計(jì)RGRII工具測(cè)距作業(yè)不超過(guò)5次。WSAB模式下，無(wú)需提出全部鉆具，較RGRII模式可以節(jié)省大量的測(cè)距時(shí)間，同時(shí)為避免提前連通可視現(xiàn)場(chǎng)工況適當(dāng)增加測(cè)距次數(shù)。

圖8　連通點(diǎn)選擇

根據(jù)上述思路，結(jié)合該超深水井與備用救援井井眼軌跡設(shè)計(jì)，在救援井3 350 m處兩井相對(duì)井距約50 m，設(shè)計(jì)此處為初始測(cè)距點(diǎn)。共設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)距作業(yè)15次，其中RGRII測(cè)距作業(yè)5次， WSAB配合RGRII測(cè)距作業(yè)10次，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)情況可適當(dāng)增加或減小測(cè)距作業(yè)次數(shù)。

3.3連通方案選擇

實(shí)現(xiàn)救援井與事故井之間的連通主要的方案有：直接連通（進(jìn)裸眼、鉆穿套管）、射孔連通、壓裂連通、定向射孔+壓裂連通。結(jié)合救援井測(cè)距作業(yè)，設(shè)計(jì)不同工況下連通方案設(shè)計(jì)選擇圖板如表2所示。

以該超深水井救援井設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)以?339.7mm套管鞋為連通目標(biāo)，屬于套管段連通，易選擇直接或射孔連通。針對(duì)該救援井方案選擇了救援井電磁探測(cè)定位工具實(shí)現(xiàn)事故井的定位，同時(shí)設(shè)計(jì)了非常完善的測(cè)距作業(yè)方案，因此選擇直接連通方式作為該超深水井的首先連通方案。

表2　救援井連通方案選擇

4　結(jié)論

（1）救援井與傳統(tǒng)定向井本質(zhì)上的不同主要是增加了測(cè)距作業(yè)、連通作業(yè)和壓井作業(yè)，其中測(cè)距作業(yè)是救援井作業(yè)的核心，直接關(guān)系到救援井成功與否。目前常用的測(cè)距工具為電磁和靜磁探測(cè)定位工具，電磁探測(cè)定位系統(tǒng)以其大的測(cè)量距離和測(cè)量精度在實(shí)際的救援井作業(yè)中得到更為廣泛的應(yīng)用。

（2） 針對(duì)救援井電磁測(cè)距工具的基本原理和應(yīng)用分析進(jìn)行了詳細(xì)研究，推導(dǎo)了電磁探測(cè)定位工具距離測(cè)量和方位計(jì)算的方法，分析了切入角、地層、套管、鉆井液類(lèi)型等參數(shù)對(duì)于電磁探測(cè)定位工具應(yīng)用的影響。并結(jié)合實(shí)際工況分析了，從電磁探測(cè)定位作業(yè)角度考慮在救援井設(shè)計(jì)和作業(yè)中的注意事。

（3）結(jié)合所研究的救援井電磁測(cè)距工具，分析了救援井軌跡、連通點(diǎn)選擇、測(cè)距工具選擇、測(cè)距作業(yè)流程設(shè)計(jì)等，所研究?jī)?nèi)容在南海超深水井備用救援井方案設(shè)計(jì)中獲得成功應(yīng)用。

［1］BP. Deepwater horizon accident investigation report［R］. 2010-09.

［2］羅伯特 D 格雷斯，著. 井噴與井控手冊(cè)［M］.高振果，譯.北京：石油工業(yè)出版社， 2006-07.

［3］楊興幕，于國(guó)華. 應(yīng)用LWD/MWD逼近測(cè)量技術(shù)加快救援井鉆井作業(yè)進(jìn)度［J］.國(guó)外測(cè)井技術(shù)，2003，18（3）：33-36.

［4］中國(guó)海洋石油公司質(zhì)量健康安全環(huán)保部.墨西哥灣事故案例分析——BP公司對(duì)“4.20”深水地平線號(hào)事故調(diào)查報(bào)告［R］. 2010.

［5］WRIGHT J W. Advancements in technology and application engineering make the relief well a more practical blowout control option ［J/OL］. http://www. jwrco.com.

［6］WRIGHT J W. Emergency management tools such as prior remedial contingency planning and a designated task force help those responsible for emergencies perform critical tasks confidently, effectively and efficiently ［J/ OL］. http://www.jwrco.com.

［7］WILLIAM L, Towle J N. LWD/MWD Proximity techniques for relief well projects［J/OL］. http://www. scientificdrilling.com.

［8］JOULES Burn. BP’s deepwater oil spill-making the connection – also hurricane effects – and open thread ［J/ OL］. http://www.theoiddrum.com, 2010-06.

［9］Scientific Drilling. Case study MagTraC intercept –reliefwell-blowout-middle east ［EB/OL］. http://www. scientificdrilling.com, 2011.

［10］Vector Magnetics . Vector Magnetics Brochure ［EB/ OL］. http://www.vectormagnetics.com.

［11］Halliburton-Sperry Drilling. A Comparison of Active and Passive Magnetic Ranging Techniques in a Relief Well Application ［EB/OL］. http://www.halliburton.com.

［12］吳瑤，毛劍琳，李峰飛，等.深水油氣勘探救援井精確探測(cè)技術(shù)研究［J］.石油鉆采工藝，2014，36（4）：26-29.

［13］李翠，高德利，刁斌斌，等.基于三電極系救援井與事故井連通探測(cè)系統(tǒng)［J］.石油學(xué)報(bào)，2013，34（6）：1181-1187.

［14］KUCKES A F, LAUTZENHISER T, NEKUT A G, et al. An electromagnetic survey method for directionally drilling a relief well into a blown out oil or gas well［R］. SPE 10946, 1983.

［15］TARR B A, KUCKES A F, AC M V. Use of new ranging tool to position a vertical well adjacent to a horizontal well［R］. SPE 20446, 1992.

〔編輯付麗霞〕

Application of electromagnetic detection and location system in the design of relief well

LI Fengfei1, YE Jihua2, YANG Wenxue2
（Research Institute of CNOOC, Beijing 100028, China; 2. Shenzhen Branch of CNOOC, Shenzhen 518067, China）

Due to uncertainties of wellbore track, appropriate detection and location tools must be used to connect the relief well and the accident well. Thus, the research of electromagnetic detection and location system is important to the design and operation of relief wells. This paper studies the basic principle of electromagnetic detection and location system (EDLS) and analyzes the calculation method of casing collection current in accident wells using the EDLS and its distribution characteristics; the paper also investigates the calculation methods of relative distance and relative direction between the relief well and the accident well; in combination with the practical applications of the EDLS, the effects of casing parameters, cutting angle, hole drift angle, and formation and other parameters in the accident well on the measurement effects and applications of the EDLS are analyzed; building on the analysis of the EDLS, the distance measurement and connection in the design of a super deepwater relief well in the South China Sea is finished. This paper can provide a theoretical basis for the development of EDLS for relief wells and offer a reference for the application of EDLS in the design and operations of relief wells.

relief well; electromagnetic detection and location; distance; direction

TE53

A

1000 – 7393（2015） 01 – 0154 – 06

10.13639/j.odpt.2015.01.040

“十二五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)“深水鉆完井技術(shù)”（編號(hào)：2011ZX05026-001）。

李峰飛，1983年生。2010年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）鉆井工程專業(yè)，現(xiàn)從事鉆完井相關(guān)研究工作，高級(jí)工程師。電話：010-84525497。E-mail：liff2@cnooc.com.cn。

2014-11-30）

引用格式：李峰飛，葉吉華，陽(yáng)文學(xué). 電磁探測(cè)定位系統(tǒng)及其在救援井設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2015，37（1）：154-159.