ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ РАССТАНОВКА ДЛЯ ОПЕРАЦИЙ ПОДЗЕМНОЙ МАГНИТНОЙ ДАЛЬНОМЕТРИИ

1. Электромагнитная расстановка, имеющая конфигурацию, предназначенную для использования в подземной буровой скважине, которая содержит:
по существу, цилиндрический немагнитный корпус, выполненный для размещения в подземной буровой скважине;
по меньшей мере, первый и второй электромагниты, размещенные в корпусе, разнесенные по оси и, по существу, соосные друг с другом; и
электрический модуль, имеющий конфигурацию, обеспечивающую электрический ток постоянной полярности для, по меньшей мере, первого электромагнита, электрически соединенный, по меньшей мере, с первым электромагнитом и предназначенный для подключения к источнику электрического тока.
2. Электромагнитная расстановка по п.1, в которой электрический модуль содержит диодный мост.
3. Электромагнитная расстановка по п.1, содержащая первый, второй и третий электромагниты.
4. Электромагнитная расстановка по п.1, предназначенная для генерирования спектра магнитного поля, содержащего (i) один магнитный диполь при подаче электрического тока, имеющего первую полярность, и (ii) по меньшей мере, одну пару противоположных магнитных полюсов при подаче электрического тока, имеющего вторую противоположную полярность.
5. Электромагнитная расстановка по п.1, в которой немагнитный корпус содержит, по меньшей мере, один центратор, предназначенный для центрирования корпуса в подземной буровой скважине.
6. Электромагнитная расстановка по п.1, в которой каждый из электромагнитов содержит магнитно-проницаемый сердечник, имеющий длину в интервале значений от примерно 4 до примерно 16 футов (1,22-4,89 м), с обмоткой от примерно 2000 до примерно 16000 витков электрического проводника.
7. Электромагнитная расстановка по п.1, в которой первый и второй электромагниты электрически соединены последовательно.
8. Электромагнитная расстановка, имеющая конфигурацию, предназначенную для использования в подземной буровой скважине, которая содержит:
по существу, цилиндрический немагнитный корпус, выполненный с возможностью размещения в подземной буровой скважине; и
по меньшей мере, первый и второй электромагниты, размещенные в корпусе, разнесенные по оси и, по существу, соосные друг с другом;
при том, что расстановка имеет конфигурацию, позволяющую генерировать первый спектр магнитного поля при подаче электрического тока, имеющего первую полярность, и отличный от него второй спектр магнитного поля при подаче электрического тока, имеющего вторую противоположную полярность, причем первый спектр магнитного поля содержит один магнитный диполь и второй спектр магнитного поля содержит, по меньшей мере, одну пару противоположных магнитных полюсов.
9. Электромагнитная расстановка по п.8, дополнительно содержащая диодный мост, электрически соединенный с, по меньшей мере, первым электромагнитом, имеющий конфигурацию, обеспечивающую электрический ток постоянной полярности для, по меньшей мере, первого электромагнита.
10. Электромагнитная расстановка по п.8, содержащая первый, второй и третий электромагниты.
11. Электромагнитная расстановка по п.8, в которой немагнитный корпус содержит, по меньшей мере, один центратор, предназначенный для центрирования корпуса в подземной буровой скважине.
12. Электромагнитная расстановка по п.8, в которой каждый из электромагнитов содержит магнитно-проницаемый сердечник, имеющий длину в интервале значений от примерно 4 до примерно 16 футов (1,22-4,89 м), с обмоткой от примерно 2000 до примерно 16000 витков электрического проводника.
13. Сборный тросовый скважинный инструмент, имеющий конфигурацию, предназначенную для использования в подземной буровой скважине, который содержит:
по существу, цилиндрический немагнитный корпус, выполненный с возможностью размещения в подземной буровой скважине;
по меньшей мере, первый и второй электромагниты, размещенные в корпусе, разнесенные по оси и, по существу, соосные друг с другом;
отрезок одножильного кабеля, выполненный с возможностью обеспечения электрического соединения между размещенным на поверхности источником питания и электромагнитами; и
электрический модуль, электрически подключенный между отрезком одножильного кабеля и, по меньшей мере, первым электромагнитом, позволяющий обеспечивать электрическим током постоянной полярности, по меньшей мере, первый электромагнит, независимо от обеспечиваемой источником питания полярности источника питания.
14. Инструмент по п.13, в которой электрический модуль содержит диодный мост.
15. Инструмент по п.13, которая имеет конфигурацию, позволяющую генерировать спектр магнитного поля, содержащий (i) один магнитный диполь при подаче электрического тока, имеющего первую полярность, и (ii) по меньшей мере, одну пару противоположных магнитных полюсов при подаче электрического тока, имеющего вторую противоположную полярность.
16. Инструмент по п.13, в которой каждый из электромагнитов содержит магнитно-проницаемый сердечник с длиной в интервале значений от примерно 4 до примерно 16 футов (1,22-4,89 м), имеющий обмотку от примерно 2000 до примерно 16000 витков электрического проводника.
17. Инструмент по п.13, в которой первый и второй электромагниты электрически соединены последовательно.
18. Способ выполнения измерений для буровой скважины относительно целевой скважины, включающий следующие этапы:
(a) размещение в целевой скважине электромагнитной расстановки, содержащей множество размещенных на некотором расстояние по оси электромагнитов, которая имеет конфигурацию, позволяющую генерировать магнитное поле, имеющее (i) первый рисунок при подаче электрического тока первой полярности, и (ii) второй рисунок при подаче электрического тока второй противоположной полярности;
(b) возбуждение электромагнитной расстановки электрическим током первой полярности с возможностью создания магнитного поля, имеющего первый рисунок вокруг целевой скважины;
(c) проведение измерения первого вектора магнитного поля датчиком магнитного поля, размещенным в буровой скважине;
(d) возбуждение электромагнитной расстановки электрическим током второй полярности с возможностью создания магнитного поля, имеющего второй рисунок вокруг целевой скважины;
(e) проведение измерения второго вектора магнитного поля датчиком магнитного поля, размещенным в буровой скважине; и
(f) обработку первого и второго векторов магнитного поля, измеренных на стадиях (c) и (e), для определения, по меньшей мере, расстояния между датчиком магнитного поля и электромагнитной расстановкой.
19. Способ по п.18, в котором первый рисунок содержит один магнитный диполь и второй рисунок содержит, по меньшей мере, одну пару противоположных магнитных полюсов.
20. Способ по п.18, в котором этап (f) дополнительно включает обработку первого и второго векторов магнитного поля в комбинации с соответствующими первой и второй математическими моделями, связывающими векторы магнитного поля, по меньшей мере, с расстоянием между датчиком магнитного поля и электромагнитной расстановкой.
21. Способ проведения измерений для буровой скважины относительно целевой скважины, по существу, в режиме реального времени в процессе бурения скважины, включающий этапы:
(a) размещение в целевой скважине электромагнитной расстановки, содержащей множество размещенных на некотором расстоянии по оси электромагнитов, которая имеет конфигурацию, позволяющую генерировать магнитное поле, имеющее (i) первый рисунок при подаче электрического тока первой полярности, и (ii) второй рисунок при подаче электрического тока второй противоположной полярности;
(b) возбуждение электромагнитной расстановки электрическим током первой полярности с возможностью создания магнитного поля, имеющего первый рисунок вокруг целевой скважины;
(c) проведение измерения осевого компонента первого вектора магнитного поля датчиком магнитного поля, размещенным в буровой скважине, во время бурения буровой скважины;
(d) возбуждение электромагнитной расстановки электрическим током второй полярности с возможностью создания магнитного поля, имеющего второй рисунок вокруг целевой скважины;
(e) проведение измерения осевого компонента второго вектора магнитного поля датчиком магнитного поля, размещенным в буровой скважине, во время бурения; и
(f) обработку осевых компонентов первого и второго векторов магнитного поля, измеренных на стадиях (c) и (e), для определения по меньшей мере расстояния между датчиком магнитного поля и электромагнитной расстановкой по существу в реальном масштабе времени в процессе бурения.
22. Способ по п.21, в котором первый рисунок содержит один магнитный диполь и второй рисунок содержит, по меньшей мере, одну пару противоположных магнитных полюсов.
23. Способ по п.21, в котором стадия (f) дополнительно включает обработку первого и второго векторов магнитного поля в комбинации с соответствующими первой и второй математическими моделями, связывающими векторы магнитного поля по меньшей мере с расстоянием между датчиком магнитного поля и электромагнитной расстановкой.