Устройство для выделения вибрацийдолота ha устье скважины

 

Союз Советскик

Социапистическиа

Республик

O Il N C A H g в п11846718

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное ы авт. саид-ву— (22) Заявлено 06. 07. 79 (2I )2792544/22-03 (51)M. Кл. с присоединением заявки J%

Гасударственный комитет

СССР (23}Приоритет

Опубликовано 15. 07. 81. Бюллетень М 26

Е 21 В 45/00 ла делан изобретений и открытий (53) УДК 622. 243. .5. 053 (088. 8) Дата опубликования описания 15.07.81 (72) Авторы изобретения

А. Г. Черемных и Ю. С. Зможин (71) Заявитель

Тюменский индустриальный институт

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ВИБРАЦИЙ

ДОЛОТА НА УСТЬЕ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к контролю забойных вибраций при бурении скважин.

Известно устройство дпя определения литологических характеристик

5 горных пород по вибрациям долота, включающее канал передачи информации по колонке бурильных труб, приемники колебаний на верхнем конце. бурильной колонны и полосовой фильтр, настроенный на частоту, кратную скорости вращения колонны (I).

Недостатком этого устройства является высокая погрешность измерений, обусловленная неопределенностью скорости вращения долота при наличии крутильных колебаний колонны бурильHb3x т руб .

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для передачи кодированной информации с забоя скважины одновременно по колонне бурильных труб и по буровому раствору,включающее приемники колебаний на верхнем конце бурильной колонны, блок фильтров и демодулятор (2 1.

Недостатком данного устройства является низкая помехоустойчивость при наличии импульсных помех в канале связи.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости при выделении вибраций долота на устье скважины.

Указанная цель достигается тем, что. устройство, включающее информационный канал связи, каналы воздействия на параметрический элемент долота по буровому раствору и колонне бурильных труб, задатчик колебаний давления промывочной жидкости, задатчик колебаний осевой нагрузки, приемник ме- ханических и гидравлических колебаний, блок фильтрации, демодулятор и блок регистрации, снабжено нормирующим блоком,ключевой схемой, анализатором спектра и .частотомером, при этом эадатчик колебаний давления промывоч846718

30 ной жидкости и задатчик кблебаний осевой нагрузки установлены на верх-. нем конце бурильной трубы, причем входы параметрического элемента долота связаны соответственно посредством канала воздействия по буровому раствору с задатчиком колебаний давления промывочной жидкости,посредством канала воздействия по колонне бурильных труб с заддтчиком 10 колебаний осевой нагрузки и информационного канала связи с приемником механических и гидравлических колебаний, выход которого подключен через последовательно соединенные блок

i5 фильтрации, нормирующий блок, демо— дулятор и ключевую схему к анализатору спектра, блоку регистрации и частотомеру, причем выход блока фильтрации подключен ко входу ключевой схемы, а входы демодулятора подключены соответственно к выходам задатчика колебаний давления промывочной жидкости и задатчика коле— баний осевой нагрузки.

На фиг.l показана блок-схема устройства для выделения вибраций долота на устье скважины; на фиг.2 модуль амплитудно-частотной характеристики параметрического элемента для различных значений давления и . осевой нагрузки.

Устройство содержит задатчики колебаний давления промывочной жид35 кости 1 и осевой нагрузки 2, которые . через канал 3 воздействия по бурова ; му раствору и колонну 4 бурильных труб соответственно соединены с параметрическим элементом 5, установ, 40 ленным в бурильную колонну над доло- том 6 и соединенным с информационным каналом 7 связи (гидравлическим и механическим), на выходе которого установлен приемник 8 механических

45 и гидравлических колебаний, выход которого соединен через блок фильтрации с нормирующим блоком 10, соединенным со входом демодулятора ll; с которым соединены также выходы за- . датчиков 1 и 2, и выход которого

50 соединен с одним из входов ключевой схемы 12, соединенной другим входом с выходом блока 9 фильтрации, а выкодом со входами анализатора 13 спектра, 55 блока 14 регистрации и частотомером

15, выходы которых соединены со входом ав тома тиз иро ванно и си с темы 16 управления процессом бурения.

4.

Колебания, создаваемые долотом 6 при бурении горных пород, передаются через параметрический элемент 5 и информационный канал 7 связи на приемник 8 гидравлических и механических колебаний, Низкий уровень этих колебаний препятствует их надежному приему в присутствии помех от бурового оборудования. Для повышения помехоустойчивости приема осуществляется изменение параметров колебаний, создаваемых долотом, по заданному закону. Это изменение осуществляется путем создания задатчикамн колебаний давления промывочной жидкости и осевой нагрузки 2 заданных колебаний давления промывочной жидкости в диапазоне 10-507 от номинального давления в нагнетательной линии и заданных колебаний .осевой нагрузки в диапазоне

+10 — 207 от номинальной в частотном диапазоне 0,5 — 1 Гц, Эти колебания, воздействуя на параметрический элемент 5, изменяют его амплитудночастотную характеристику (фиг.2), что приводит к заданному изменению параметров колебаний, создаваемых долотом 6 и принимаемых приемник..8 колебаний. В качестве параметрического элемента 5 может быть, например, использован турбобур с резино-металлической пятой, жесткость которой есть заданная функция от. величины, приложенной к ней, гидравлической и осевой нагрузки. Колебания, создаваемые долотом 6, с изменяющимися по заданному закону параметрами принимаются приемником 8 колебаний на устье скважины вместе с помехами от бурового оборудования.. Электрические сигналы от приемника 8 колебаний поступают на блох 9 фильтрации для исключения помех, создаваемых задатчиками .1 и 2 и далее на нормирукщий блок 10 (например, логарифмический усилитель) для получения управляющего сигнала с нормированной средней амплитудой. Этот сигнал демодулируется демодулятором II, управляемым сигналами от задатчиков 1 и

2 и вырабатывающим разрешающий сигнал, поступающий на логический вход ключевой схемы 12. На аналоговый вход этой схемы подается сигнал с выхода блока

9 фильтрации. При наличии разрешающего сигнала ключевая схема открывается и сигнал с ее выхода подается на анализатор 13 спектра, блок !4 регистрации, частотомер 13 и далее на

846718 автоматизированную систему. управления процессом бурения. При отсутствии разрешающего сигнала на логическом входе ключевой схемы 12 сигнал с ее аналогового входа не пропускается на ее выход. Поскольку разрешающий сигнал вырабатывается демодулятором

11 только при наличии у принятого сигнала изменений параметров, совпадающих с изменениями давления и осе- iO вой нагрузки, создаваемыми задатчиками 1 и 2, то ключевая схема 12 открыта только для сигналов, обладающих такими изменениями параметров, т.е. пропускает сигналы от долота 15 и не пропускает помехи, тем самым обеспечивая помехоустойчивый прием полезного сигнала.

В настоящее время при промышленном бурении глубоких скважин отсут- 2О ствуют средства контроля параметров режима работы долота на забое скважины и получения информации о разбуриваемых горных породах, что не позволяет оптимизировать процесс строительства скважин.

Предлагаемое устройство для вы. деления вибраций долота на устье скважины позволяет оперативно получать информацию о забойном процес- ЗО се. Результаты испытаний устройства на предприятиях Главтюменнефтегаза подтверждают технико-экономическую эффективность и высокую помехоустойчивость в условиях промыслового бу- . 35 рения. Только использование информации Ь наличии контакта долота с забоем при кустовом бурении наклонно направленных скважин дает экономический эффект 0,16 руб на 1 м проходки, 4О что при объеме бурения 5 млн. в год создает годовой экономический эффект по Главтюменнефтегазу 800 тыс.р.

Формула изобретения

Устройство для выделения вибраций 4s долота на устье скважины при бурении горных пород, включающее информационный канал связи, каналы воздействия на параметрический элемент долота по буровому раствору и колонне бурильных труб, задатчик колебаний .давления промывочной жидкости, задатчик колебаний осевой .нагрузки, приемник механических и гидравлических колебаний, блок фильтрации, демодулятор и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, оно снабжено нормирующим блоком, ключевой схемой, анализатором спектра и частотомером, при этом задатчик колебаний давления промывочной жидкости и задатчик колебаний осевой нагрузки установлены на верхнем конце бурильной трубы, причем входы параметрического элемента долота связаны соответственно посредством канала воздействия по буровому раствору с задатчиком колебаний давления промывочной жидкости, посредством канала воздействия по колонне бурильных .труб с эадатчиком колебаний осевой нагрузки и информационного канала связи с приемником механических и гидравлических колебаний, выход которого подключен через последовательно соединенные блок фильтрации, нормирующий блок, демодулятор и ключевую схему к анализатору спектра,блоку регистрации и частотомеру, причем выход блока фильтрации подключен ко входу ключевой схемы, а входы демодулятора подключены соответственно к выходам задатчика колебаний давления промывочной жидкости и задатчика колебаний осевой нагрузки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США У 3626482, кл; 175/25, 1972.

2, Патент США Ф 4027282, кл. 340-18, 1977.

8467 18

Фи.а,1 ъ4 фл

3»

Составитель Г. Данилова

Редактор Л. Повхан Техред И,Рейвес Корректор С. Корниенко

Заказ 543 3/43 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дейам изобретений и открытий

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

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