井中磁场三分量梯度测量对井外磁性体定向、定位的方法

摘要

本发明提出了一种井中磁场三分量梯度测量对井外磁性体定向、定位的方法，该方法包括对井外磁性体进行定向和对磁性体进行定位两大步骤。本发明采用水平磁场梯度异常的定向方法，它不受非磁原理测斜不准带来的背景场干扰，可全方位对井外磁性矿体进行定向，不仅适用于钻孔南北方向的磁性体定向，还可以很好的对钻孔东西方向磁性体进行定向，解决了水平磁异常受井斜方位欠准，对钻孔东西方向磁性体不能定向的难题。

主权项

一种井中磁场三分量梯度测量对井外磁性体定向的方法，其步骤包括：步骤A、对井外磁性体进行定向：A1，通过安装有上、下三分量磁测元件的下井探管在钻井中测量井轴方向的轴向磁场三分量与轴向重力三分量，并将轴向磁场三分量转换为大地坐标的垂向磁场三分量，所述垂向磁场三分量包括磁场水平分量H_x上、H_y上、H_x下、H_y下和磁场垂直分量Z_上、Z_下，具体方法为：将两组指向相同的三分量磁测元件分别安装于下井探管中的上、下部，将下井探管伸入钻井中，通过两组三分量磁测元件实测得到井轴方向的轴向磁场三分量M_x上、M_y上、M_z上和M_x下、M_y下、M_z下以及轴向重力三分量g_x上、g_y上、g_z上和g_x下、g_y下、g_z下；通过下述公式将轴向磁场三分量M_x上、M_y上、M_z上和M_x下、M_y下、M_z下转换为垂向磁场三分量H_x上、H_y上、Z_上和H_x下、H_y下、Z_下：式中，H_x上、H_y上和H_x下、H_y下分别为上、下水平磁场分量，H_x上、H_x下指向井斜方位，Z_上、Z_下分别为上、下垂直磁场分量；g_上和g_下为重力加速度值，A2，通过步骤A1测得的垂向磁场三分量求取磁场三分量垂向梯度，所述磁场三分量垂向梯度包括水平磁场垂向梯度H'_x、H'_y和垂直磁场垂向梯度Z'，计算公式如下：式中，Δh为下井探管中上、下两组三分量元件间的距离；A3，通过步骤A2所得的水平磁场垂向梯度求取水平磁场垂向梯度矢量的模量以及梯度矢量与井轴方向的夹角，计算公式如下：水平磁场垂向梯度矢量：水平磁场垂向梯度矢量的模量：水平磁场垂向梯度矢量的方位角：式中，θ为水平磁场垂向梯度矢量与井轴的夹角；φ为井轴方位角；梯度矢量与井轴方向的夹角：A4，求取磁异常区井轴方向的方位角，具体方法包括：(1)当钻井为斜井时，在邻近井中磁异常区的磁正常区内选定测点，由实测测点的水平磁场分量，求得井轴方向的方位角；通过方位角与实测测点的深度，求得井轴方位角随深度的变化率Δ，进而求取异常区各测点井轴方向的方位角；(2)当钻井为直井时，令水平磁场分量H_x所在方位为井轴方向，并通过H_y与H_x的比值求取井轴方向的方位角。A5，对磁性体定向：先求取各测点水平磁场垂向梯度矢量的方位角，在各测点中，选定模量最大的方位角，其相反方向即为磁性体的定向方向；步骤B、对磁性体定位；B1，将井中实测的各测点水平磁场垂向梯度分别进行定向投影，分别求取各测点定向方向和垂直于定向方向的水平磁场垂向梯度；B2，通过各测点定向方向和垂直于定向方向的水平磁场垂向梯度以及步骤A2中垂直磁场垂向梯度求取总场梯度投影矢量T'_⊥、T'_||以及投影矢量的倾角α_⊥、α_||；B3，绘制各测点的总场梯度投影矢量T'_⊥的平剖图；选取各测点中最大的投影矢量T'_⊥，通过其倾角α_⊥的反方向来对磁性体进行定位。