Способ определения пространственного положения буровых скважин

 

Изобретение относится к буровой технике и позволяет удешевить работы за счет использования однотипного оборудования для измерения параметров внутри скважины . Для этого задают опорную аксидальную плоскость и определяют пространственное положение оси скважины в начальной точке, в которой устанавливают по меньшей мере три датчика пути. Фиксируют положение датчиков относительно опорной плоскости Затем перемещают датчики по скважине вдоль ее стенок параллельно оси и измеряют пройденные ими пути между поперечными сечениями скважины в начальной и текущей точках. По соотношениям измеренных путей определяют пространственное положение оси скважины в текущей точке. Для определения положения каждой последующей точки за начальную принимают предыдущую точку. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 47/022

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4633867/03 (22) 09.01.89 (46) 07.04.91. Бюл. hb 13 (71) Фрунзенский политехнический инсти ò (72) Г.А. Тюняев и Е.В. Индейкин (53) 622.241.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 4488280, кл. Е 21 В 47/022, 1973, Авторское свидетельство СССР . N 1213181, кл. Е 21 В 47/022, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ БУРОВЫХ

СКВАЖИН (57) Изобретение относится к буровой технике и позволяет удешевить работы за счет использования однотипного оборудования

Изобретение относится к буровой технике, в частности к определению пространственного положения обсаженных буровых скважин.

Цель изобретения — расширение области применения за счет обеспечения исследования горизонтальных скважин и упрощение способа за счет использования однотипного оборудования для измерения параметров внутри скважины, На фиг, 1 изображена скважина, искривленная в пространстве; на фиг, 2 — схема,, поясняющая расчет параметров.

Способ определения пространственного положения буровых скважин основан на заданий опорной плоскости и определении пространственного положения оси скважины в начальной точке, например в ее устье, причем за опорную принимают апсидаль„.,5Q„, 1640391 А1 для измерения параметров внутри скважины. Для этого задают опорную аксидальную плоскость и определяют пространственное положение оси скважины в начальной точке, в которой устанавливают по меньшей мере три датчика пути. Фиксируют положение датчиков относительно опорной плоскости.

Затем перемещают датчики по скважине вдоль ее стенок параллельно оси и измеряют пройденные ими пути между поперечными сечениями скважины в начальной и текущей точках. По соотношениям измеренных путей. определяют пространственное положение оси скважины в текущей точке.

Для определения положения каждой последующей точки за начальную принимают предыдущую точку. 2 ил. ную плоскость, и осуществляется следующим образом. В поперечном сечении скважины в начальной точке устанавливают по меньшей мере три датчика пути, фиксируют их положение относительно опорной плоскости, перемещают датчики по скважине вдоль ее стенок параллельно оси, измеряют и фиксируют пройденные ими пути между поперечными сечениями скважины в начальной и текущей точках и по их соотношениям судят о пространственном положении оси скважины в текущей точке, причем для определения положения каждой последующей точки за начальную принимают предыдущую точку.

При использовании трех датчиков пути способ реализуется следующим образом.

Задают прямоугольную неподвижную систему координат(НСК) OXYZ, где Π— не1640391

„с sin 11 S3i — S2i + sin i S ii — S3l +sin i $2I — S ii соз pil S3i — S21 + со$ р21 S1i S3i +со$ pdi S21 — S1l

S1l $2!

2 sin, i+pii — sin i+pal

S1l — $3(2 sin i + рц — sin i ++1

S2l $31

1 — cos cos

Лаi — — arctg где соз Й (sin у1 — tg 2 ) — sin Й (1 — cos 3 ) sin p которая фиксированная точка пространства, Х вЂ” горизонтальная ось, ориентированная на репер, OZ- вертикальная ось(фиг. 1), Определяют координаты начальной точки оси скважины, например устья, в НСК вЂ” Хр, Ур, Zo и ориентацию оси в этой точке (измеряют угол наклона Ор и азимутальный угол ар). В начальной точке оси скважины Ор задают прямоугольную подвижную систему координат (ПСК) ОрХУ2, где оси ОрУ и ОрЕ лежат в апсидальной плоскости, причем ось

Ор Y — касательная к оси скважины, Устанавливают в поперечном сечении скважины (плоскость ОрХ2) три датчика 1 — 3 пути (фиг. 1); фиксируют их положение относительно

2 sin i + ср21 — з1п i + pal

Ri = — — 2з1п(ф+р11) =

$11 S2l

) 1 — 2sin (р + щ ) = — — 2$1п (pl + pal )

$3(yl

Затем вычисляют координат точки по следующим фомулам:

Используя вычисленные значения координат точки 01 в НСК вЂ” Х1, У1, Z1 и навигационные параметры — 61,-юь, задают в точке

01 ПСК вЂ” 01XYZ таким же образом, как в точке Ор, В ычислЯют Углы PI1, Pat . Уз1, определяющие положение датчиков 1-3 s поперечном сечении скважины в точке относительно опорной плоскости 01ZY по следующим формулам, полагая 1=0: ф 1! + 1 = / I I + Л ф, ф 2I + 1 = @21 + Лф, P3i+1 =Pu+hP, где hp =P — Pi, 1

2 sin pI sin 2 у — tg 9 sin y г

cos +1 sin а

81 агстд

Таким образом, по показаниям датчиков 1-3 пути вычисляют параметры Х1 ° У1, Z1, Я, а1 †.определяющие пространственное положение оси скважины в первой текущей точке 01 и углы р11, 21,рт1 опорной плоскости (Ор YZ), определяют углы р1е, pzo, р1о (фиг. 2), Перемещают датчики

1-3 вдоль стенок скважины параллельно ее оси 0101+1, измеряют и фиксируют пройден5 ные ими пути Sip, $2о, $3о между поперечными сечениями в начальной Ор и первой текущей 01 точках. Ось скважины на этом участке представляется в виде дуги окружности Ор01, постоянного радиуса йр с цент10 ральным углом рр, лежащей в плоскости, перпендикулярной ОрХЕ и образующей в плоскостью ОрХУ угол Pg (фиг. 2), Параметры дуги Ор01 вычисляют по следующим .формулам, полагая 1=0:

XI+1 = R (1 — соз у ) cosp;

У +1 = Rl sing;

Zl+1 =Ri(1 — cosуi) slnpi;

20 X i +1 = Х; + Х i +1 cos а +

+ (Y i +1 соз 61 — Z i +1 sin 61 ) sin W;

Yi+1 =% — Xi+1 з1па +

+(Vi+1 соз 61 — Zi+1 $1п 61 ) соза, Z l + 1 = Zl + Y I +1 sin Q + Z I + 1 cos 6l

Затем вычисляют угол наклона и азимута в точке по следующим формулам;

61+ 1 = arcs in (sin 6I cos у + cos Я sin pi Х

X з1п y ); а +1 =e+he, 30 фиксирующие положение датчиков в поперечном сечении скважины в этой точке (плоскость 01XZ) относительно опорной плоскости (01YZ). Принимая точку 01 за начальную и повторяя приведенные ранее

35 операции, определяют пространственное .положение второй текущей точки оси скважины 02, полагая 1=1. И так далее для последующих точек 1=2,3,...,k-1, При использовании числа датчиков 4

40 повышается надежность предлагаемого способа. При четырех датчиках возможны четыре варианта (С4 =4) измерительных систем по три датчика в каждой 1, 2, 3; 1, 2, 4;

1, 3, 4; 2, 3, 4, При выходе из строя одного

45 датчика система остается работоспособной, так как для определения пространственного положения скважины достаточного показаний трех датчиков пути, Формула изобретения

50 Способ определения пространственного положения буровых скважин, эаключа1640391

Р: г.2

Составитель Ю.Лупичева

Техред М.Моргентал Корректор И.Муска

Редактор М.Бланар

Заказ 1006 Тираж 374 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ющийся в том, что задают опорную апсидальную плоскость и определяют пространственное положение оси скважины в начальной точке, отличающийся тем, что, с целью удешевления работ эа счет при- 5 менения однотипного оборудования. в начальной точке устанавливают по меньшей мере три датчика пути, фиксируют их положение относительно опорной плоскости, перемещают датчики по скважине вдоль ее стенок параллельно оси, измеряют пройденные ими пути между поперечными сечениями скважины в начальной и текущей точках и по их соотношениям определяют пространственное положение оси скважины в текущей точке, причем для определения положения каждой последующей точки за начальную принимают предыдущую точку.,