本發(fā)明涉及地下資源鉆采工程，是一種井下電流聚集與衰減模擬裝置和模擬方法。

背景技術(shù)：

1、救援井技術(shù)是解決鉆井平臺發(fā)生井噴、著火等問題的主要技術(shù)，如何精確測控救援井與事故井的相對位置已成為救援井作業(yè)的核心技術(shù)。

2、傳統(tǒng)的測斜工具以及測距技術(shù)由于累計誤差的產(chǎn)生很難滿足測控精度的要求，測距誤差不僅探測深度的增加而增加，而且還受到事故井套管的干擾，越接近事故井套管測距誤差越大。

3、近些年，基于低頻注入電流的主動磁測距技術(shù)在救援井方面取得了重大突破，該測距技術(shù)避免了累計誤差，大幅度提高了測距精度。其中，以wellspot導(dǎo)向工具為代表的測距系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于救援井的救援作業(yè)。

4、目前，國內(nèi)針對該技術(shù)的研究僅在理論和算法上取得了一定的成果，但是仍未實現(xiàn)對現(xiàn)場實際情況的模擬，無法針對不同參數(shù)進(jìn)行全面的模擬實驗，為后續(xù)現(xiàn)場試驗提供理論支持。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種井下電流聚集與衰減模擬裝置和模擬方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有技術(shù)未能實現(xiàn)對現(xiàn)場實際情況的模擬，無法針對不同參數(shù)進(jìn)行全面的模擬實驗從而為后續(xù)現(xiàn)場試驗提供理論支持的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種井下電流聚集與衰減模擬裝置，包括：

3、供電模塊，用于產(chǎn)生交變電流；

4、安裝座，安裝座具有安裝腔，安裝腔內(nèi)填充有能夠?qū)щ姷牡谝惶畛湮锪希?/p>

5、測試模塊，測試模塊包括事故井套管和救援井套管，事故井套管和救援井套管均位于安裝腔內(nèi)并插設(shè)在第一填充物料內(nèi)，且事故井套管和救援井套管的導(dǎo)電率均大于第一填充物料的導(dǎo)電率，事故井套管上設(shè)置有多個能夠檢測電流大小的檢測組件；

6、電極組件，電極組件與供電模塊相連，電極組件包括第一電極和第二電極，第一電極和第二電極均設(shè)置在第一填充物料內(nèi)，并且能夠與供電模塊、測試模塊形成閉合回路；供電模塊產(chǎn)生的交變電流經(jīng)第一電極擴散至第一填充物料，然后聚集在事故井套管的外周。

7、下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：

8、上述檢測組件可為非接觸式電流表，多個檢測組件套設(shè)在事故井套管上，并沿事故井套管的長度延伸方向間隔排布；和/或，救援井套管的長度小于事故井套管的長度，救援井套管與事故井套管之間具有第一預(yù)設(shè)距離。

9、上述第一填充物料在安裝腔內(nèi)的端面可為填充端面，事故井套管和救援井套管靠近安裝座開口的一端均與填充端面齊平；和/或，還包括第一電纜、第二電纜以及第三電纜，第一電纜的一端與供電模塊相連，第一電纜的另一端通過第二電纜與第一電極連接，第二電極通過第三電纜與供電模塊連接。

10、還可包括底座，安裝座可拆卸地安裝在底座上，底座遠(yuǎn)離安裝座的一側(cè)設(shè)置有滾輪，滾輪上設(shè)置有剎車機構(gòu)。

11、還可包括封堵模塊，封堵模塊包括封堵凸起、把手和排料口，排料口設(shè)置在安裝座底部的側(cè)壁上，封堵凸起安裝在排料口內(nèi)，把手設(shè)置在封堵凸起遠(yuǎn)離排料口的一側(cè)。

12、本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過以下措施來實現(xiàn)的：一種井下電流聚集與衰減模擬方法，包括以下步驟：

13、提供一種井下電流聚集與衰減模擬裝置，該井下電流聚集與衰減模擬裝置為上述的一種井下電流聚集與衰減模擬裝置；

14、將測試模塊、第一填充物料以及電極組件裝入安裝腔內(nèi)，并使測試模塊與電極組件、供電模塊形成閉合回路，開啟供電模塊，使供電模塊產(chǎn)生的交變電流經(jīng)第一電極擴散至第一填充物料，然后聚集在事故井套管的外周；

15、獲取各檢測件的檢測值，計算并擬合曲線分析數(shù)據(jù)。

16、下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案之二的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：

17、還可包括以下步驟：

18、使第一電極與事故井套管在水平方向的相對位置保持不變，然后使第一電極沿縱向移動多次，每次移動的距離均為第二預(yù)設(shè)距離l1，獲取各檢測組件的檢測值，其中，第二預(yù)設(shè)距離l1的取值范圍為45cm-55cm；

19、或者，使第一電極相對于安裝座底部的距離保持不變，然后使第一電極沿橫向移動多次，每次移動的距離均為第三預(yù)設(shè)距離，獲取各檢測組件的檢測值，其中，第三預(yù)設(shè)距離l2的取值范圍為7.5cm-90cm；

20、或者，使第一電極的位置保持不變，然后多次增大或者減小供電模塊輸出的電流強度，每次增大或者減小的電流強度的數(shù)值均為a，獲取各檢測組件的檢測值，其中，a的取值范圍為8a-60a。

21、將上述測試模塊裝入安裝腔內(nèi)之前，可在事故井套管上每隔第四預(yù)設(shè)距離l3畫一個刻度線，其中，第四預(yù)設(shè)距離的取值范圍為8cm-12cm。

22、將上述測試模塊和電極組件裝入安裝腔內(nèi)時，具體可包括以下步驟：

23、將事故井套管放入安裝腔內(nèi)并使其處于豎直狀態(tài)；向安裝腔內(nèi)灌裝第一填充物料，并且當(dāng)?shù)谝惶畛湮锪瞎嘌b至刻度線所在位置處時，在事故井套管上的相應(yīng)位置設(shè)置一個檢測組件；

24、繼續(xù)向安裝腔內(nèi)灌裝第一填充物料，當(dāng)?shù)谝惶畛湮锪瞎嘌b至第一預(yù)設(shè)位置時，將第一電極放入安裝腔內(nèi)，并使第一電極的中心軸線與事故井套管的中心軸線之間的距離為第五預(yù)設(shè)距離；

25、繼續(xù)向安裝腔內(nèi)灌裝第一填充物料，當(dāng)?shù)谝惶畛湮锪瞎嘌b至第二預(yù)設(shè)位置時，將救援井套管以豎直狀態(tài)放入安裝腔內(nèi)；

26、繼續(xù)向安裝腔內(nèi)灌裝第一填充物料，直至救援井套管完全沒入第一填充物料內(nèi)；將第二電極埋入第一填充物料內(nèi)。

27、獲得實驗數(shù)據(jù)后，可利用公式計算得到兩井的間距以及事故井上各點的磁場強度，計算公式為：

28、

29、其中，

30、

31、

32、

33、式中：d為電流分界點到套管上電流峰值所在刻度的距離；αc為救援井測段的平均井斜角°；re為事故井套管等效均勻地層圓柱體的半徑；σe為地層電導(dǎo)率；σc為套管電導(dǎo)率；rc為套管半徑；hc為套管管壁厚度；h為磁場強度；μ0為真空磁導(dǎo)率；z為電流沿事故井套管向下流動的距離；iz為沿事故井套管z處向下流動的電流；r為事故井軸線與救援井中探管的間距；hz為事故井套管內(nèi)電流iz在電流密度峰值處產(chǎn)生的磁場強度。

34、本發(fā)明的井下電流聚集與衰減模擬裝置能夠?qū)崿F(xiàn)基于低頻注入電流的主動磁測距技術(shù)在救援井方面的相關(guān)理論模型進(jìn)行驗證，該模擬裝置中的事故井套管和救援井套管的設(shè)置是根據(jù)所要模擬的鉆井現(xiàn)場的事故井和救援井的實際尺寸進(jìn)行等比例縮小，檢測組件能夠?qū)κ鹿示坠苌系碾娏鲝姸冗M(jìn)行自動檢測。可以通過在橫向或縱向移動第一電極，以改變第一電極相對于事故井套管的位置。這樣能夠得到事故井套管上電流的變化規(guī)律，得到交變磁場的強度變化規(guī)律，進(jìn)而得到事故井套管與救援井套管之間的相對位置變化規(guī)律。在實際鉆救援井的過程中，能夠為現(xiàn)場試驗提供理論支持，以使作業(yè)人員能夠精確測控救援井與事故井的相對位置，提高工作效率。本發(fā)明的井下電流聚集與衰減模擬方法通過得到特定情況下事故井套管上電流的變化規(guī)律，進(jìn)而能夠反映注入電流強度的變化對于事故井套管上電流的影響，從而能夠為實際的現(xiàn)場救援井鉆井提供有利的理論指導(dǎo)，減少不必要的操作步驟，從而降低了成本。