考虑地下磁矿脉影响的井眼方位角校正方法

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2025.02.007

摘要/Abstract

摘要：

为了提高磁方位角的测量精度，获得精确的磁偏角信息,通常需要构建更高精度的当地地磁模型。相较于全球地磁模型，当地地磁模型包含地下磁矿脉在地表引发的磁异常信息。由于地下磁矿脉的埋藏深度和规模不同，其对不同井深处磁偏角的影响也各不相同。因此，在中深井（Z井）方位角校正时，有必要考虑地下磁矿脉的影响。利用ANSYS Maxwell数值模拟软件，建立了考虑埋藏深度、规模磁矿脉影响的地磁场模型；通过数值模拟，并结合中深井的实际钻井眼轨迹，提出了一种方位角校正方法，并量化评估了地下磁矿脉对方位角和井眼轨迹的影响。结果表明，在磁矿脉埋深达到2 100 m时，地下磁矿脉对2 000 m 地层厚度内钻井方位角影响的偏移量约为0.6°；若考虑地下磁矿脉的影响，井眼轨迹难免会发生偏移，且偏移量随着井深的增加而增大，这可能会导致中深井脱靶等事故。因此，进行地下磁矿脉影响下的方位角校正对提高方位角测量精度、实现精准导向具有重要意义。

关键词: 随钻测量, 磁矿脉, 方位角, 中深井, 数值模拟

Abstract:

In order to improve the accuracy of magnetic azimuth measurement,it is often necessary to establish a more accurate local geomagnetic model to obtain precise magnetic declination information.Compared with global geomagnetic model, local geomagnetic model contains magnetic anomaly information caused by underground magnetic ore veins at the surface.Considering the different burial depths and sizes of underground magnetic veins,their effects on magnetic declination at different borehole depths differ significantly.Therefore,it is necessary to consider the correction of the azimuth angle of medium and deep wells under the influence of underground magnetic veins.Based on ANSYS Maxwell numerical simulation software,the geomagnetic field model under the influence of magnetic veins of different burial depths and sizes was established.Through numerical simulation method and actual drilled borehole trajectory of a medium?deep well (Z well),a method of azimuth correction was given to quantitatively analyse the influence of underground magnetic veins on the azimuth and borehole trajectory.The results of the study show that the effect of underground magnetic veins on the azimuth of drilling within the 2 000 m thickness stratum is about 0.6° under the condition that the magnetic veins are buried at a depth of 2 100 m.After considering the influence of underground magnetic veins,the borehole trajectory is inevitably offset,and the offset increases with the depth of the well,which may cause off?targeting and other accidents for medium and deep wells.Therefore,it is of great significance to consider that the azimuth correction under the influence of geomagnetic veins can strongly improve the azimuth measurement accuracy and realise accurate guidance.

Key words: Measurement while drilling(MWD), Vein of magnetic flux, Azimuth, Medium?deep well, Numerical simulation

中图分类号:

TE22

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图/表 11

图1 指北基准示意图

Fig.1 North reference schematic diagram

表1 岩石的磁性特征[18]

Table1 Characteristics of rock magnetic[18]

地层	岩体	平均密度/(g $⋅$ cm^-3)	平均磁化率×10⁵/SI
	上覆沉积岩	2.8	16.5
太古界	变粒岩	2.8	5 600.0
	片麻岩	2.8	780.0
	混合岩	2.8	13.6
	大理岩	2.8	18.4
侵入岩	闪长岩	2.6	5 332.0
	花岗闪长岩	2.6	1 374.2
	花岗岩	2.6	3 206.0
	玄武岩	2.7	1 250.0
	二长石	2.6	771.2

表1 岩石的磁性特征[18]

Table1 Characteristics of rock magnetic[18]

地层	岩体	平均密度/(g $⋅$ cm^-3)	平均磁化率×10⁵/SI
	上覆沉积岩	2.8	16.5
太古界	变粒岩	2.8	5 600.0
	片麻岩	2.8	780.0
	混合岩	2.8	13.6
	大理岩	2.8	18.4
侵入岩	闪长岩	2.6	5 332.0
	花岗闪长岩	2.6	1 374.2
	花岗岩	2.6	3 206.0
	玄武岩	2.7	1 250.0
	二长石	2.6	771.2

图2 几何模型

Fig.2 Geometric model

图3 某油田地区地层磁感应强度在深度方向的分布云图

Fig.3 The distribution of the magnetic induction intensity of the strata in the depth direction of a certain oilfield area

图4 磁感应强度随地层深度及地面宽度的变化曲线

Fig.4 Curves of magnetic induction intensity with the change of stratum depth and ground width

图5 方位角校正流程

Fig.5 Azimuth correction process

图6 Z井轨迹的垂直剖面图和水平投影图

Fig.6 Vertical profile and horizontal projection of Z well trajectory

图7 某油田地区地层6个深度处的磁偏角分布云图

Fig.7 Distribution of magnetic declination at six depths in the strata of an oilfield area

图8 Z井磁偏角差值和方位角随井深的变化

Fig.8 The variation of magnetic declination difference and azimuth angle of Z well with well depth

图9 磁矿脉对井眼轨迹的影响

Fig.9 The influence of magnetic ore vein on borehole trajectory

图10 Z井的原始井眼轨迹和校正井眼轨迹

Fig.10 Original wellbore trajectory and corrected wellbore trajectory of well Z

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