Способ определения местоположения забоя скважины

 

Изобретение относится к промысловой геофизике, а именно к способам контроля пространственного положения долота бурового инструмента в скважине в процессе бурения. Целью изобретения является обеспечение непрерывности контроля искривления скважины и упрощение способа. Цель изобретения достигается за счет регистрации акустииеских сигналов от долота трехкомпонентными сейсмоприемниками, расположенными вокруг устья скважины, при равенстве частоты излучаемых сигналов резонансной часто,- те сейсмоприемников. При этом выполняют экстремальное регулирование скорости вращения долота по максимуму выходного сигнала дополнительного сейсмоприемника, установленного на устье скважины. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ё 1В

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (з1)5 G Ol V 1 40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

APH П НТ СССР

И АВТОРСКОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4724051/25 (22) 27.07.89 (46) 15,12,91. Бюл. и 46 (71) Производственное объединение

; "Пермнефтегеофизика" (72) Ю.П.Петров и Б.А.Семенов (53) 550.83 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1129333, кл. Е 21 В 47/00, 1984, Авторское свидетельство СССР

Р 840777, кл. G 01 V 11//4400, 1982, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к промысг ловой геофизике, а именно к спосооам контроля пространственного положения долота бурового ийструмента в,Изобретение относится к промысловой геофизике, а именно к способам контроля пространственного положения долота бурового инструмента в скважине в,процессе бурения.

Известен инклинометрический способ определения местоположения забоя скважины, заключающийся в регистрации электрических сигналов, уровень которых пропорционален величинам зенитного и азимутального углов скважины и которые передаются на поверхность земли по проводному каналу связи.

Недостатком известного способа является низкая производительность буровых работ из-за необходимости периодической остановки процесса,SU, 1 865 А1

2 скважине в процессе бурения. Целью изобретения является обеспечение непрерывности контроля искривления скважины и упрощение способа. Цель. изобретения достигается за счет регистрации акустических сигналбв от долота трехкомпонентными сейсмоприемниками, расположенными вокруг устья скважины, при равенстве частоты излучаемых сигналов резонансной часто.те сейсмоприемников. При этом выполняют экстремальное регулирование скорости вращения долота по максимуму выходного сигнала дополнительного сейсмоприемника, установленного на устье скважины. 1 з.п. ф-лы,;

1 ил. е бурения для определения местопрло" жения долота °

Известен также способ определенйя местоположения забоя скважины, являющийся наиболее близким к предлагаемому изобретению, который заключается в расположении на дневной поверхности вокруг устья скважины как ми, нимум двух сейсмоприемников, затем регистрации этими сейсмоприемниками, времени прихода прямой волны, воз-. никающей в момент резонанса, насту,пающего при равенстве частот выйужденных колебаний, вызванных работой долота бурового инструмента, и соб.ственных колебаний низа бурильной колонны, возникающих из-за произволь1698865 ного изменения нагрузки на буровой инструмент, Недостатком прототипа является сложность осуществления способа и невозможность непрерывной регистрации вследствие необходимости периодического (дискретного) измерения времени распространения колебаний от 1олота до сейсмоприемников.

Целью изобретения является обеспечение непрерывности контроля искривления скважины и упрощение спо1 соба.

Согласно предлагаемому способу определения местоположения забоя

1 кважины, заключающемуся в расположении вокруг устья скважины на дневной поверхности или под зоной малых скоростей как минимум двух основных сейсмоприемников, затем регистрации этими сейсмоприемниками поступающих от долота акустических сигналов и определении при помощи этих сигнаЛов пространственных координат долота в забое. Регистрацию осуществля -ют по трем пространственным компонентам при равенстве частоты посту пающих от долота акустических сигналов резонансной частоте сейсмоприем.ников, а определение пространственных координат долота в забое производят путем нахождения точки пересечения как минимум двух условных прямых линий, параметры которых находят на основании данных о местоположении сейсмоприемников и результатов регистрации акустических сигналов.

Цель, кроме того, достигается тем, что равенство частоты поступающих от до- 40 лота акустических сигналов резонансной частоты основных сейсмоприемников осуществляют экстремальным регулированием скорости вращения долота в забое по максимуму выходного сиг- 4 нала дополнительного сейсмоприемника, который до начала регистрации устанавливают на устье скважины и при этом настраивают его резонансную частоту на резонансную частоту основных сейсмоприемников.

На чертеже показана функциональная схема осуществления способа определения местоположения долота бурового инструмента в скважине, Способ осуществляют следующим образом.

Вокруг устья 1 скважины 2 на заданном расстоянии от этого устья располагают как минимум два трехкомпонентных основных сейсмоприемника 3 и 4 так, чтобы их соответствующие компонентыы и мели оди на ковую ори ента цию в пространстве. Кроме того, в устье 1, например, на колонне 5 устанавливают дополнительный (однокомпонентный) сейсмоприемник 6. При этом, -,. предварительно на стенде все основные сейсмоприемники 3 и 4 и дополнительный сейсмоприемник 6 настраивают так, чтобы они имели одинаковую собственную частоту, Выход установленного на устье 1 сейсмоприемника. 6 соединяют с входом экстремального регулятора 7, выход которого соединяют с управляющим входом регулирующего клапана

8, установленного на колонне 5 подачи жидкости в скважину 2. Выходы основных сейсмоприемников 3 и 4 соединяют с входами вычислительного устройства 9.

В процессе бурения долото 10 вырабатывает акустический сигнал. некоторой частоты, который с одной стороны достигает основных сейсмоприем-. ников 3 и 4, а с другой, распространяясь по бурильной колонне 5 и по движущейся в этой колонне жидкости, достигает устья 1 скважины, где дополнительнь1м сейсмоприемником 6 он . преобразуется в электрический сигнал.

При этом выходной сигнал сейсмоприемника 6 поступает на экстремальный регулятор 7. Последний, воздействуя на регулирующий клапан 8, осуществляет экстремальное управление давлением жидкости в бурильной колонне

5 и скоростью, вращения долота 10.

Экстремальное управление заключается в обеспечении оптимального статического режима работы объекта. При этом основным критерием оптимальности является обеспечение минимума или максимума заданной функции качества работы объекта при недостаточной априорной информации-о- характере ее изменений.

Экстремальный регулятор 7 осуществляет поиск максимума амплитудно-частотной характеристики по чувствительности, При этом регуляторь

7 формирует на клапан 8 управляющий сигнал по результатам измерения крутизны амплитудно-частотной ха- . рактеристики дополнительного сейсмоприемника 6 в каждой конкретной точке этой характеристики. Если пер5 1698865 вая производная амплитудно-частотной характеристики А = f (Q) по частоте положительна, то для достижения максимума регулятор 7 посред5 ством клапана 8 увеличивает давление жидкости, соответственно, скорость вращения долота 10 и частоту выра ба тыва емог о этим долотом а кустического сигнала, При переходе через максимум производная меняет свой знак. Таким образом, минимализируя абсолютную величину первой производной от амплитуды выходного сигнала сейсмоприемника 6 по частоте, регулятор 7 поддерживает давление жидкости в бурильной колонне 5 таким, что амплитуда А выходного сигнала сейсмоприемника является максимальной, что автоматически обеспечива — 20 ет равенство частоты колебаний, вызванных вращением долота 10, резонансной частоте сейсмоприемника 6. Поскольку у всех сейсмоприемников резонансная частота установлена одинако- 25 вой, то это обусловливает постоянное поддержание равенства поступающих от долота 10 а кусти чес ких си гналов резонансной частоте осыовных сейсмоприемников 3 и 4, что также Зр значительно повышает чувствительность и помехозащищенность регистрации, В зависимости от направления прихода акустического сигнала датчик каждой компоненты ос новного сейсмоприемника вырабатывает собственную

ЭлС индукции, пропорциональную проекции амплитуды колебаний на пространственные компоненты Х, Y и Z, Измеренные значения проекций передают 40 на вычислительное устройство 9, с помощью которого определяют векторную сумму этих проекций, Кроме того, в вычислительное устройство 9 дополнительно закладывают .информацию о по 45 ложении сейсмоприемников в выбранной системе координат.

Таким образом, вычислительное устройство 9 по каждому основному сейсмоприемнику 3 и 4 в каждый момент времени располаraет информацией о координатах места расположения сейсмоприемника и о проекциях амплитуды колебаний, вызванных работой долота

10, на пространственные компоненты

Х, Y u Z этого сейсмоприемника.Этой . информации достаточно для определения параметров условной прямой линии

11 или 12, проходящей через точку

6 расположения сейсмоприемника 3 или 4 и точку расположения долота 10 бурильного инструмента. При этом вычислительное устройство 9 производит определение координат точки пересечения условных прямых линий 11 и 12, которые оцновременно являются коор.цинатами места расположения долота 10 бурильного инструмента. Вычислительное устройство 9 также производит oIl-, ределение для каждой координаты места расположения долота 10 производной по времени, что дает информацию и о направлении бурения в каждый момент времени, Формула и зобр ет ения

1. Способ определения местоположения забоя с кважи ны, за ключающийся в размещении вокруг устья скважины не менее двух основных сейсмоприемников, регистрации сейсмоприемниками поступающих от долота акустических сигналов и определении по результатам регистрации пространственных координат забоя скважины, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целЪю обеспечения непрерывности контроля искривления скважины и упрощения способа, упомянутую регистрацию осуществляют по трем пространственным компонентам при равенстве частоты поступающих от долота акустических сигналов, резонансной частоте сейсмоприемников, а определение пространственных коорди:-ат долота в забое производят путем нахождения точек пересечения как минимум двух прямых линий, параметры . оторых находят по данным о местоположении сейсмоприемников и результатам указанной регистрации акустических сигналов.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что до начала регист-, рации на устье скважины устанавливают,цополнительный сейсмоприемник с резонанс ной част от ой, совпада ющей с резонансной частотой основных сейсмоприемников, при этом для обеспечения равенства частоты поступающих от долота акустических сигналов резонансной частоте основных сейсмоприемников выполняют экстремальное регулирование скорости вращения долота на забое по максимальному значению выходного сигнала дополнительного с ейсмоприемни ка . 1698865

Заказ 11, 396 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Узсгород, ул. Проектная, 4

Редактор А.Калениченко

\В ю

Составитель Н.Жукова

Техред Л. Олийнык Корректор И. Самборская