Способ определения искривления ствола скважины относительно центра забоя

 

1243 А

СОК)3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Ц9) (И) .. З«51) Е 21 В ««7/0? .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЛВТОЕСИОМ СРЙД ЕЛ 7ВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНий И ОтНРЪТИй (21) : 337302«)Л2-03 (22) 23 12 81 (:««6 ) 30.10.83.. -Бюл. У:««О

{72); Г."Д.бондаренко и.. S. Ä,ááéäàðåíêî (Я:): 622 2)Z.7(М8.8) .. (%6) 1., Авт ркж- видетИьстЫ Са

, 2,:: Николаенко: S. Ã;:, C.îëðåüåâ-.8:,H.

Иаркшейдерские.рабаты «ц и,; сооруже» иии: вертйкалвнь)к- стииФо®. .M., "-Нед.-; ра" q 1977 с. МО-191 (прототип) .

j (51«) 57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕН ИСКРИВ» ЛЕНИЙ СТВОЛА СКВАМИНИ.ОТНОСЙТЕЛЬН9

ФНТРА:ЗА56Я; эаключаюцийся в тои, что центр забоя определяют с помощье излучателя и приемника, о т л- и ч а- ю щ и Й с я тем, что, с целью йовьмения точности определения искрйвления в сложных гйдрогеояоги ческйх условиях, . устанавливают дюполнительныи приемник и основной с. излучателем на одинаковом расстоянии от устья скважины по направлению север-юг,:измеряют соответственнб углы между каждым приемником и иззу- чателем, а по полученным данным определяют центр забоя.

1051243

l1;3g>C 1>(. T c H èñ Относит с. Я к Горному делу и касается способов для определения искривления стволов шахт и скважин, проходимых в сложных гидрогеологических условиях.

Известен способ контроля за направлением бурения скважины, основанный на использовании вспомогательных скважин, включающий регистрацио пространственных координат вспомогательных скважин по их глубине и определение местонахождения забоя буримой скважины путем излучения и регистрации упругих волн с помощью излучателей и приемников колебаний, причем в процессе бурения скважины осуществляют непрерывный спуск во вспомогательных скважинах излучателей и приемников синхронно с движением бурового инструмента (1) .

Недостатками указанного способа являются потребность в рядом пробу. ренных скважинах, необходимость в определении их кривизны в пределах всей глубины вновь буримого ствола и необходимость определения координат местоположений измерительной аппаратуры, непрерывно опускаемой в рядом пробуренные скважины, одновременно и со скоростью подвигания рабочего органа во вновь буримой скважине, а также то, что даже по одинаковым породам упругие волны распространяются с различной скоростью в зависимости от различных факторов и в особенности от направления терщиноватости (клеважа), иээа чего снижается точность замеров, а следовательно, точность проведения стволов по трассе, а также увеличивается стоимость и продолжительность сооружения ствола.

Иэвествн также способ контроля за искривлением буримой скважины, заключающийся в использовании специальных гироскопических приборов.

Однако из-за малого внутреннего диаметра элементов буровой колонны исключается возможность проведения инклинометрии внутри колонны. По-этому контроль за исключением скважины чаще всего сводится к определению ее кривизны после бурения на конечную глубину или по интервалам через каждые 30 м в процессе бурения скважины в специальной замерочной колонне труб. Для этого через каждые 30 м необходимо демонтировать

10 !

35 буровую колонну, а в скважину опускают специальную замерочную колонну, состоящую из обсадных труб, в которой выполняется инклинометрия. После инклинометрии эамерочную колонну де" монтируют, в скважину опускают буровую колонну и продолжают бурение (2) .

Однако оба способа контроля ивэффективны, так как в первом случае скважину, пробуренную на конечную глу« бину вслепую с неизвестным искривлением выпрямить не представляется возможным, а контроль по второму способу хотя и позволяет поинтервально определить положение скважины в пространстве и принять меры по искривлению кривизны, однако трудоемок, увеличивает продолжительность бурения и имеет большую стоимость измерительных работ.

Цель изобретения - повышение точности определения искривления в сложных гидрогеологических условиях.

Указанная. цель достигается тем, что согласно способу определения величины искривления ствола скважины относительно центра забоя, заключающемуся в том, что центр забоя определяют с помощью расположенных в стволе излучателя и приемника, устанавливают дополнительный приемник и основной с излучателем на одинаковом расстоянии от устья скважины по направлению север-юг, измеряют соответственно углы между приемниками и излучателем, а по полученным данным определяют центр забоя.

Предлагаемый способ позволяет более точно дистанционно, не выдавая буровой орган на поверхность, определить координаты центра поперечного сечения ствола шахты или буровой скважины на любой глубине, пробуренных в любых гидрогеологических условиях.

На фиг. 1 показан ствол шахты, проходимый способом бурения, вертикальный разрез; на фиг. 2 — отвес, продольный разрез; на фиг. 3 -. ствол на исследуемой отметке, поперечный разрез.(A и  — расположение отвесов, 0 - расположение источника излучения на штанге (центр забоя исследуемого поперечного сечения скважины).

1О 1243

Устройство для реализации предлагаемого способа включает буровой рабочий орган 1 с вмонтированным в его штангу излучателем 2, отвесы 4, выполненные полыми (фиг. 3) и подвешенные к прицепному устройству 5 подъемного . каната 6 с помощью рымболта 7, вмонтированного в крышку съемного стакана 8. Причем отвесы

4 подвешены в точках с известными координатами, зафиксированными с помощью струи (не показаны), определяющих направление север-.юг, западвосток.

Герметичность внутреннего объема каждого отвеса 4 обеспечивается с помощью резиновых прокладок 9, сальника 10, раструба 11, через который вовнутрь отвеса введен многожильный кабель. Внутри каждого отвеса 4 размещены излучатели 12, приемник,13 излучения, установленный на поворотном отсчетном барабане 14 с приводом, например сельсином, управляемые дистанционно с дневной поверхности.

Наземная часть аппаратуры (не показана) состоит из единого блока питания и управления приборами, вмонтированными в отвесы 4, и излучающего устройства 2.

Способ осуществляют следующим образом.

В предлагаемом способе определения величины искривления ствола шахты и скважин работы выполняются в следующем порядке: вначале проходят устье ствола под кондуктор обычным способом, измеряя его вертикальность известными способами и отвесами. После этого подвозят к кондуктору рабочий орган 1 буровой установки, монтируют в центре его верхней части излучающее устройство 2, опускают рабочий орган 1 на забой, заполняют кондуктор глинистым раствором 3 и начинают бурить ствол короткими заходками оптимальной длины. После того, как ствол пробурят на глубину первой оптимальной заходки, останавливают рабочий орган 1, прекращают подачу глинистого раствора в ствол, осуществляют измерение искривления предлагаемым способом, включающим следующие операции.

Над устьем ствола шахты или скважины натягивают в горизонталь-ной плоскости и закрепляют две взаимно перпендикулярные струны с тем, чтобы найти точку проектного местоположения вертикальной оси ствола шахты или скважины (фиг. 2).

Включают дистанционно в работу весь комплект аппаратуры, расположенной как в стволе, так и на поверхности и с ее помощью фиксируют местоположение двух отвесов 4 на исследуемой глубине и излучающего устройства 2 и определяют абсолютное значение углов с u Jh (фиг. 2).

Строят на планшете треугольник

А08 по абсолютным величинам углов ф и и расстоянию между точками А и В (точки подвески отвесов),По этому треугольнику определяют абсолютное значение и направление отклонения центра забоя О ствола от проектных координат заложения на исследуемой глубине. 3 том случае, если центр забоя или поперечного сечения ствола окажется на прямой АВ, необходимо перевесить отвесы и поместить их в стволе в точках С и D с известными координатами и повторить все вышеописанные операции в той же последо. вательности.

Выключают аппаратуру, выдают отвесы 4 из ствола и включают в работу буровую установку.

Устройство работает следующим образом.

Вначале необходимо приостановить буровую установку и в том числе грязевой насос, подающий глинистый раствор в ствол. Затем, не выдавая рабочий орган 1 из забоя ствола или скважины, опускают к нему два отвеса 4, над устьем натягивают в известных координатах две струны (не показаны), одну — с севера на юг, а вторую — с востока на запад. Закрепляют их так, чтобы отмеченные на них точки А, В, С, 0 (фиг. 2) находились в известных координатах. Затем подъемный канат 6 (фиг. 3) одного отвеса закрепляют так, чтобы при успокоенном отвесе канат 6 соприкасал-ся с точкой А, а канат другого отве" са — с точкой В . После этого включают аппаратуру устройства, дистанцион. но ориентируют направленный излучатель одного отвеса на приемник другого отвеса и, например, по максимуму излучения еще раэ убеждаются, что отвесы успокоились, фиксируют

1Î51243

Ю нулевое, отсчетное положение шкал приборов и поворотного барабана 14.

Затем из точек А и В отыскивают (также по направлению максимума излучения) местоположение излучающеrî устройства 2, находящегося . у рабочего органа 1, т.е. в центре поперечного сечения. ствола на исследуемом: уровне, снимают показания отсчетного поворотного барабана 14 на каждом отвесе 4, т.е. регистрируют абсолютное значение двух -углов о и Р -треугольника АВО. (фиг. 2}, а; также абсолютные значения длин сторон АО и ВО треугольника (фиг.2), и по полученным данным. определяют координаты центра Поперечного сечения ствола, а также величину искрйвлеыия. Затем выключают аппаратуру, выдают отвесы из .ствола,.включают. в работу буровую установку и в за- . висимости от вычисЛенных координат забоя ствола принимают необходимые меры к тому, чтобы рабочий орган 1 разрабатывал породу в. забое по" за-. данному проектному направлению.

Предлагаемые способ и уст.ройство, позволяющие, не выдавая бу-, ровой рабочий орган на поверхность, осуществлять контроль эа направ- . . Ю лением и определять величину откло-. нения стволов шахт и скважин, .в срав" нении с известными способами и устройствами, например, использующими специальные гидроскопические приборы и требующими для осуществления контроля обязательной выдачи рабоче. го бурового органа на.поверхность, позволяют сократить сроки и трудо-, вые затраты на сооружения шахтных стволов и скважин, что в конечном счете приведет к значительному сокращению продолжительности строительства целых шахт и рудников

Экономический эффект. от использования предлагаемых способа и устройства получен путем сокращвния трудовых и энергозатрат на проходку стволов большого диаметра.

8 се, стволы, пройденные бурением, имеют искРивления отклонения стенок ствола от проектного паложвния, Величина этмх искривлений изменяется от 5" до 30 см и более, и..аави ; сит .от гещкйических и технических факторов.: Помимо искривления ствола.:(его,йородных стенок) искривления, имеет и сами крепи, которые возводятся в пробуреиных стволах, .заполйвй пв.-11ромывочНой жидкостьюгликистни: рас еюром.

Искривления ствола: и крепи при ее возведении приводят к умеиьае-, нию. свободного сечения ствЬла, что иногда вйнуждает изменять:проектные габариты и расположение подъемных сосудов -или изйенять: назначение ствола, а такае к проектным зазорам между породными стенками ствола и наружной поверхностью крепи, что вызывает осложнение при спуске-погружении крепи.

1 05.1243

Редактор А.Власенко,. Техред И.Тепер Корректор А.Повх

° Ю ЮМ Ь М Ю «еа

Заказ 8630/33 -. Тираж 663 .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делаи.изобретений и открмтий

113035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д. М/5

ЮЮ ЮЮЮФЬФЮфЬ

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4