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

 

Изобретение относится к бурению. Цель изобретения - повышение точности определения направления искривления ствола скважины. Сигналы от установленных в плоскости поперечного сечения бурильной колонны 1 датчиков 2 и 3 поперечных колебаний направленного действия с помощью специальной рамки 4 передают через полосовые усилители 5 и 6 на входы накопительно-суммирующего запоминающего блока 7 и по его показаниям определяют положение плоскости, в которой происходит искривление ствола скважины. Одновременно выходы датчиков 2 и 3 подключают через дополнительные полосовые усилители 8 и 9 и коммутирующие цепи реле времени 10 к входам графопостроителя 11. Посредством последнего определяют изменение величины и направления регистрируемых параметров колебания (смещение, скорость или ускорение) бурильной колонны в плоскости ее поперечного сечения в течение одного периода и по ним судят о направлении искривления ствола скважины. 2 с.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2 (51) 4 Е 2 i В 47/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г. Tr г !,)! 1, .), 1

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

\ 1 (61) 1052653 (21) 4342795/23-03 (22) 14. 12.87 (46) 15. 10.89. Бюл. Ê- 38 (7i) Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Оренбургнефть" (72) Е.К.Юнин, В.В.Сунцов и Б.Е.Афанасьев (53) 622.242 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1052653, кл. E 21 В 4?/02, 1981. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ

ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к бурению.

Цель изобретения — повышение точности определения направления искривления ствола скважины. Сигналы от установленных в плоскости поперечного сече2 ния бурильной колонны 1 датчиков 2 и 3 поперечных колебаний направленного действия с помощью специальной рамки

4 передают через полосовые усилители

5 и 6 на входы накопительно-суммирующего запоминающего блока 7 и по его показаниям определяют положение плоскости, в которой происходит искривление ствола скважины. Одновременно выходы датчиков 2 и 3 подключают через дополнительные полосовые усилители 8 и 9 и коммутирующие цепи реле времени

i0 к входам графопостроителя 11. Посредством последнего определяют изменение величины и направления регистрируемых параметров колебания (смещение, скорость или ускорение) бурильной колонны в плоскости ее поперечного сечения в течение одного периода и по ним судят о направлении искривления ствола скважины. 2 с.п.ф-лы, 5 ил.

1514919

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

Цель изобретения — повышение точ5 ности определения направления искривления ствола скважины.

На фиг.1 изображена схема устройства, реализующего предлагаемый сто- 1О соб контроля; на фиг.2 — схема механизма действия отклоняющей силы на характер работы долота на забое; на фиг.3 — траектория колебаний бурильной колонны; на фиг.4 — годограф век- 15 тора ускорения колебаний бурильной колонны; на фиг. 5 — годограф вектора скорости этих колебаний.

Способ основан на том, что при бурении долото является излучателем по- 2р перечных волн, распространяющихся в

1 .бурильной колонне. При наличии отклоняющей силы нарушается осевая симметрия излучателя.,При этом изменение величины и направления параметров„ .25 характеризующих изменение вектора сме= щения поперечных колебаний, связано с направлением действия отклоняющей силы.

При искривлении ствола скважины на долото действует отклоняющая сила, направление действия которой совпадает с осью У (фиг.2). В результате вра щения долота и взаимодействия его с забоем на него действует переменный вращающий момент, вследствие чего долото перекатывается по стенке скважины около точки C по дуге d — е. Тогда продольная ось долота Q перемещается вокРуг оси скважины О по дуге а — в. 40

Амплитуды этих перемещений не постоянны, поэтому а, в, d, е (фиг.2) не фиксированы. Следовательно, среди поперечных колебаний оси долота выделяются колебания по дуге а — в. Поперечные колебания долота,„ не изменяя свое-

ro направления, передаются на устье скважины по бурильной колонне, поэтому нз устье скважины присутствуют колебания бурильной колонны, вызванные перемещением долота по дуге а — в. 50

Траектория этих колебаний приведенана фиг.3. Эта траектория является годографом вектора смещения поперечных колебаний продольной оси. бурильной колонны..Форма годографа и направле- 55 ние его построения отражают характер изменения вектора смещения по величине и направлению. Этот годограф на-,рав4 лен выпуклостью в направлении действия отклоняющей силы.

Годограф вектора ускорения этих колебаний имеет форму, изображенную на фиг.4. Он расположен выпуклостью в направлении, противоположном направлению действия отлоняющей силы.

Годограф вектора скорости этих же колебаний имеет форму, показанную на фиг.5. Направление построения. этого годографа на крайних участках его пересечения с осью Х, обозначенное стрелками m и и противоположно направлению действия отклоняющейся силы.

Формы и (или) направления построения векторов смещения, скорости и ускорения поперечных колебаний бурильной колонны, т.е.характер их изменения по величине и направлению, однозначно определяют направление действия отклоняющей силы, В развитие способа по прототипу дополнительно определяют изменение величины и направления регистрируемого параметра (смещения, скорости или ускорения), колебаний бурильной колонны в плоскости ее поперечного сечения в течение одного периода и по ним судят о направлении искривления ствола скважины.

Способ реализуют следующим образом.

Определяют положение плоскости, в которой происходит искривление ствола скважины, затем строят годограф регистрируемого параметра с регистрацией направления построения годографа. По характеру изменения величины и направления регистрируемого вектора, т.е. по.форме и направлению построения его годографа, определяют азимут, лежащий в плоскости искривления ствола скважины.

Способ реализуют с помощью устройства, изображаемого на фиг,1.

Устройство состоит из устанавливаемых в плоскости поперечного сечения бурильной колонны 1 датчиков 2 и

3 поперечных колебаний направленного действия с помощью специальной рамки

4, полосовых.усилителей 5 и б накопительно-суммирующего запоминающего блока 7, дополнительных полосовых усилителей 8 и 9, реле 10 времени с коммутирующими цепями и быстродействующим графопостроителем 11, регистрирующим направление построения графика. При этом выходы датчиков 2 и 3 по1514919 перечных колебаний бурильной колонны ,подключены через дополнительные полосовые усилители 8 и 9 и коммутирующие цепи реле 10 времени к входам быстро 5 действующего графопостроителя 11.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно находится положение вертикальной плоскости У, в которой 10 распространяется выделенная поляризованная волна. В этом направлении устанавливается датчик 2, а датчик 3 устанавливается в перпендикулярном направлении. В зависимости от принципа действия датчиков 2 и 3 они преобразуют один из параметров поперечных колЕбаний (смещение, скорость или ускорение) в электрический сигнал, про-, порциональный величине регистрируемо- 20

ro параметра. Так как датчики 2 и 3 являются датчиками направленного действия, то они разделяют регистрируемый параметр на две взаимно перпендикулярные составляющие. Сигнал с дат-25 чика 2 поступает на вход полосового усилителя 8, настроенного на частоту выделенной поляризованной составляющей, а с датчика 3 — на вход усилителя

9. Каждый усилитель выделяет и.усиливает составляющую регистрируемого параметра колебаний в определенной полосе частот. Реле 10 времени подключает выходы усилителей 8 и 9 к входам быстродействующего графопостроителя

11 на время от 2 до 6 периодов регист35 рируемых колебаний. Ограничение времени коммутации необходимо для того, чтобы многократно повторяющиеся фигуpbI строящиеся графопостроителем 11 40 не затемняли друг друга. Графопостроитель 11 геометрически складывает регистрируемые составляющие и строит годограф векторной суммы этих составляющих. В зависимости от принципа действия датчиков 2 и 3, т.е. в зависимости от регистрируемого параметра, графопостроитель строит годограф с соответствующей формой и направлением построения. Направление построения также регистрируется. Среди построенных фигур выбирается участок, соответствующий одному периоду регистрируемых колебаний, и по форме и направлению его построения приблизительно определяется азимут искривления

55 ствола скважины. Точное значение азимута определяет положение вертикальной плоскости, Практически устройство реализуется следующим образом.

В качестве датчиков 2 и 3 используют, например, датчики ускорений, акселерометры типа ИС-598А. В качестве усилителей 8 и 9 используют усилители, например, типа ИС-1269, снабженные узкополосными фильтрами. Реле времени выбирают с регулируемым време" нем коммутации цепей от 0,05 до

0,15 с, с электромагнитным реле в качестве коммутирующего элемента. В качестве быстродействующего графопостроителя используют, например, запоминающий осциллограф типа С8-13. С усилителя 8 сигнал подается на вертикально-отклоняющие пластины электроннолучевой трубки осциллографа, а с усилителя 9 — на горизонтально-отклоняющие пластины. Для определения направления построения годографа яркость луча электронно-лучевой трубки модулируют пилообразным напряжением, снимаемым с генератора, входящего в состав осциллографа. Вследствие этого электронный луч на экране электронно-лучевой трубки осциллографа составляет пунктирный след, при этом яркость и толщина каждого штриха убывает в направлении построения фигуры на экране.

Предлагаемое устройство позволяет определить изменение величины и направления регистрируемого параметра и по характеру этих изменений однозначно судить об азимуте искривления ствола скважины.

Формула изображения

1. Способ контроля направления искривления ствола скважины в процессе бурения по авт.св. Р 1052653, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения направления искривления ствола скважины, дополнительно определяют изменение величины и направления регистрируемого параметра колебаний бурильной колонны в плоскости ее поперечного сечения в течение одного периода и по ним судят о направлении искривления ствола скважины.

2. Устройство для контроля направления искривления ствола скважины в процессе бурения по .авт.св.N 1052653, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения, t 514919 (уиР4

Составитель В. Сидоров

Техред П.Олийнык Корректор С,Шекмар

Редактор Е.Копча.

Заказ 6205/34 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 направления искривления ствола скважины, оно снабжено двумя дополнительными полосовыми усилителями, реле времени с коммутирующими цепями и графопостроителем, при этом выходы

I датчиков поперечных колебаний бурильной колонны подключены через дополнительные полосовые усилители и коммутационные цепи реле времени к входам графопостроителя.