Способ контроля направления искривления ствола скважины в процессе бурения и устройство для его осуществления

 

1. Способ контроля направления искривления ствола скважины в процессе бурения, основанный на использовании колебаний бурильной колонны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и обеспечения оперативности контроля, регулируют сигнал, отражаюицш изменение вектора смещения поперечных волн, распространяющихся в бурильной колонне, выделяют составляющую сигнала, вызванную изменением вектора линейно поляризованной вохшы, определяют направление зтого вектора, по которому судят о направлении искривления ствола скважины. (Л /I/ Ot Z 01 ГС Ог. а ел со 7

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1052653

Зад E 21 В 47/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х А8ТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И QTHPbiTHA (21) 3320401/22-03 (22) 23.№81 (46) 07.11.83. Бюл. И 41 (72) Б. E. Афанасьев и В. В. Сунцов (71) Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного ордена

Трудового Красного Знамени объединения

"Оренбургнефть" (53) 622.242 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 286890, кл. Е 21 В 47/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 791959, кл. E 21 В 47/04, 1980 (прототип). (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ

ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ В

ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ контроля направления искривления ствола скважины в процессе бурения, основанный на использовании колебаний бурильной колонны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и обеспечения оперативности контроля, регулируют сигнал, отражающий изменение вектора смещения поперечных волн, распространяющихся в бурильной колонне, выделяют составляющую сигнала, вызванную изменением вектора линейно поляризованной волны, определяют направление этого вектора, по которому судят о направлении искривления ствола скважины.

1052653

2, Устройство для контроля направления искривления ствола скважины в процессе бурения, содержащее датчики поперечных колебаний, расположенные. во взаимно перпендикулярных плоскостях, полосовые усилители, о т л и ч а ю щ е еся тем,,что оно снабжено накопительно-суммирующим запоминающим блоком, при этом выход первого датчика поперечных колебаний подключен к входу первого полосового усилителя, выход последнего подключен к первому входу накопигельно-суммирующего запоминающего блока, а выход второго датчика поперечных колебаний подключен к входу второго полосового усилителя, выход которого подключен к второму входу накопительно-суммирующего запоминающего блока.

Изобретение относится к бурению, в частности к способам и устройствам по контролю эа направлением искривления ствола скважины

Известен способ определения искривления буровой скважины путем измерения параметров акустических сигналов, который реализуется устройством, состоящим из приемных акустических преобразователей, соединенных с входами многоканальной приемной аппаратуры, выходы которой соединены с входами автоматического регистратора (1).

Недостатками известного решения являются низкая точность определения искривления и сложность его реализации.

Известен также способ бурения направленных скважин путем изменения нагрузки (Р) и числа оборотов вала турбобура (n) в зависимости от азимута (э-) и угла наклона скважины (qL), о которых судят по ампли тудным и фазовым отношениям продольных (Ар) и поперечных (A») колебаний зем. ной поверхности и бурильной колонны, используя зависимости

Я

P» f, f3 g g при п=сопМ;

"5О

4р р,,,Ы

Вп вид которых . устанавливают экспериментально применительно к конкретным условиям бурения, и при этом известно устройство, реализующее данный способ 12).

Недостатком известного способа и устройства бурения направленных скважин является погрешность измерения направления, вызванная использованием экспериментальных зависимостей Ф 1, f, полученных при бурении определенной, например опорно-технологической, скважины, для бурения других скважин. .Другим недостатком является отсутствие оперативности контроля, так как изменение искривления будет зафиксировано только после ухода азимута или угла наклона скважины в нежелательном направлении, а корректировка направления приведет к дополнительным затратам мощности и времени бурения.

Кроме того, известное решение отличается

5 сложностью технической реализации, так как требует использования большого количества различных устройств со сложными функциональными связями между ними.

Цель изобретения — повышение точности и обеспечение оперативности контроля за направлением искривления ствола скважины в процессе бурения.

Указанная цель достигается тем, что и верх ней части бурильной колонны регистрируют

15 сигнал, отражающий изменение вектора смеще-. ния поперечных волн, распространяющихся в бурильной колонне, выделяют составляющую сигнала, вызванную изменением вектора смещения линейно поляризованной волны, опред .=20 ляют направление этого вектора, по которому судят о направлении искривления ствола скважины.

Устройство для контроля направления искривления ствола скважины в процессе бу25 рения, содержащее датчики поперечных колебаний и полосоиые усилители, снабжено нако. пительно-суммирующим запоминающим блоком,. при этом выход первого датчика поперечных колебаний подключен к входу первого полосового усилителя, выход последнего подключен к первому входу накопительно-суммирую щего запоминающего блока, а выход второго датчйка поперечных колебаний подключен к входу второго полосового усилителя, выход которого подключен к второму входу нако35 пительно-суммирующего запоминающего блока.

Способ основан на - îì,,что при бурении наклонно направленных скважин на долото в плоскости забоя действует отклоняющая сила

40 Р от, которая вызывает искривление ствола скважины, При наличии искривления ствола скважины и (или) при использовании какихлибо отклоняющих устроиств Р ит имеет опре105265

Карбачинская

Составитель И.

Техред Т,Фанта

Редактор С. Пекарь

Корректор И. Эрдеии

Заказ 8815/24 Тираж 603

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 / 5

Подписное

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

3 деленное направление. 11ри работе лолота на забое скважины долото генерирует поперечные волны, т. е. работает как волновой излучатель, а так как наличие отклоняющей силы

Р т нарушает осевую симметрию излучателя, то поперечная волна, генерируемая долотом, становится линейно поляризованной, а это значит, что в каждом поперечном сечении бурильной колонны вектор смещения поперечной волны Я нс меняет своего положения относительно нанравлення действия отклоняющей силы Р, . Но по бурильной колонне распро страняются волны, генерируемые многими источниками, например возникающие от работы турбобура, наземного оборудования и т. д.

Таким образом, на устье скважины имеется суперпозиция поперечных волн, вызывающих изгибные (поперечные) колебания бурильной колонны.

С помощью преобразователей колебаний в верхней части бурильной колонны регистрируют сигнал, отражающий изменение вектора смещения поперечных волн, распространяющихся по бурильной колонне, выделяют составляющую сигнала, вызванную изменением вектора смещения линейно поляризованной волны Б, определяют направление этого вектора, по которому судят о направлении искривления ствола скважины..

На чертеже представлена принципиальная

30 схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство состоит из устанавливаемых в плоскости поперечного сечения бурильной колонны 1 датчиков 2 и 3 поперечных колебаний, ориентированных по осям 00 н 00 с помощью специальной рамки 4, при этом выход датчика 2 подключен к входу полосового усилителя 5, выход последнего подключен к первому входу накопительно-суммирующего запоминающего блока 7, а выход датчика 3 подключен к входу полосового усилителя 6, выход которого подключен к второму входу накопительно-суммирующего запоминающего блока 7.

Устройство работает следующим образом. 45

В верхней части бурильной колонны 1 в плоскости ее поперечного сечения по осям 00з

3 4 и 00 с помощью рамки 4 устанавливают дат чики 2 и 3 поперечных колебаний. Датчики преобразовывают в электрический сигнал составляющие по осям 00 и 00 поперечных колебаний верха бурильной колонны, вызван. ные распрост,,анением по колонне поперечных волн. Сигналы с датчиков 2 и 3 подаются на входы полосовых усилителей, где производится их усиление и фильтрация. Применение полосовых усилителей обусловлено тем, что из всей регистрируемой датчиками полосы частот необходимо выделить полосу частот, включающую в себя составляющие сигналов по осям

00., и 00, вызванные распространением линейно поляризбванной волны, генерируемой долотом. Но даже в оставшейся полосе частот присутствуют составляющие сигналов, вызван-.. ных не только линейно поляризованными волнами, но и волнами, векторы смещения которых быстро и беспорядочно меняют свое направление. Для определения направления век. тора линейно поляризованных волн используется накопительно-суммирующий запоминающий блок 7, на входы которого поступают усиленные и отфильтрованные составляющие сигналов по осям 00 и 00> с блоков 5иб.

Накопительно-суммирующий запоминающий блок 7 выполняет операции векторного сложения отфильтрованных составляющих сигналов, накопления и запоминания полученной информации, а также выделение полезной информации (отображение векторов линейно поляризованных волн) на фоне помех.

Измеряя угол между прямой, по которой ориентировано отображение вектора линейно поляризованной волны и направлением Юг—

Север, определяют направление искривления ствола скважины.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность определения направления бурения и обеспечивает оперативный контроль за этим направлением, что позволяет предотвратить искривление ствола в нежелательном направлении, а значит, приведет к ликвидации непроизводительных затрат энергии буро. вой и времени бурения на перебуривание при корректировке направления искривления.