Способ предупреждения искривления ствола вертикальной скважины в процессе бурения

Способ предупреждения искривления ствола вертикальной скважины в процессе бурения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области бурения скважин и позволяет повысить точность и надехгность предупреждения искривления ствола скважины в процессе бурения. Для этого на верху бурильной колонны регистрируют частоту продольных и поперечных колебаний, возникающих на забое скваяданы. Частоту продольнь1х колебаний регистрируют с задержкой во времени , равной разности времени распространения поперечных и продольных колебаний по бурильной колонне. При появлении в спектрах регистрируемыхколебаний составляющих с .одинаковой частотой, что свидетельствует об искривлении ствола скважины, изменяют технологические параметры бурения (нагрузку на долото и (или) скорость вращения бурового снаряда) так, чтобы в спектрах колебаний отсутствовали составляющие с одинаковыми частотами . 1 ил. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5g 4 Е 21 В 47/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3956223/22-03 (22) 23,09.85 (46) 30,01,87, Бюл. N -4 (71) Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Оренбургнефть" (72) Б.Е.Афанасьев, В.В.Сунцов и А.Г.Калинин (53) 622.241.7(088,8) (56) .Калинин А.Г,. Искривление буровых скважин. M.: Гостоптехиздат, 1963, с. 64-70.

Авторское свидетельство СССР

¹,1086140, кл. Е 21 В 47/02, 1983. (54). СПОСОБ ПРЕДУПРЕЩЦЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА ВЕРТИКАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к области бурения скважин и позволяет повысить точность и надежность предупреждения искривления ствола скважины в процессе бурения, Для этого на верху бурильной колонны регистрируют частоту продольных и поперечных колебаний, возникающих на забое скважины. Частоту продольных колебаний регистрируют с задержкой во времени, равной разности времени распространения поперечных и продольных колебаний по бурильной колонне. При .появлении в спектрах регистрируемыхколебаний составляющих с одинаковой частотой, что свидетельствует об искривлении ствола скважины, изменяют технологические параметры бурения (нагрузку на долото и (или) скорость вращения бурового снаряда) так, чтобы в спектрах колебаний отсутствовали составляющие с одинаковыми частотами. 1 ил.

1286755

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к способам борьбы с искривлением ствола скважин °

Целью изобретения является повышение точности и надежности предупреж— дения искривления ствола скважины в процессе бурения.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Способ заключается в том, что учитываемым критерием является совпадение частот продольных и поперечных колебаний. Частота является единственным параметром колебаний, который не изменяется при распространении колебаний в реальной среде в отличие, например от энергии или амплитуды.

В проЦессе бурения вертикальной скважины направление статической нагрузки на долото совпадает с осью ствола скважины. При отклонении ствола скважины в сторону возникает переменная сила взаимодействия долота с забоем, вектор которой раскладывается на продольную составляющую,действующую в направлении продольной оси инструмента, и перпендикулярную к ней поперечную составляющую. Следовательно, зта сила вызывает как продольные, так и поперечные, колебания низа бурильной колонны с одной и гой же частотой.

Поэтому возникновение на забое одновременно поперечной и продольной составляющей колебаний с одинаковой частотой является признаком начала искривления ствола скважины. С забоя ф на устье скважины колебания передаются без изменения частоты, но так как скорость распространения продоль ных колебаний по бурильной колонне выше скорости распространения поперечных колебаний, то последние достигают устья скважины с запаздыванием относительно первых. А так как многие составляющие колебаний не устойчивы: возникают и исчезают через короткие интервалы времени и (или) плавно изменяют частоту, то на устье скважины частоте продольных колебаний может не соответствовать та частота поперечных колебаний, которая соответствовала им на забое. Поэтому, чтобы при регистрации иа устье скважины поперечным колебаниям соответствовали те же продольные колебания, что и на забое, продольные колебания на устье скважины p(гистрируют с задержкой, равной разности времени распространения поперечных и продольных колебаний от забоя до устья скважины, определяемой по ф(»рмуле т (род. поп, т (,)

К рр<>д М по

10 где с — время задержки;

Ь вЂ” глубина забоя скважины; скорость распространения продольных колебаний по бурильной колонне;

15 Х„„ скорость распространения поперечных колебаний.

Если в спектрах регистрируемых колебаний появляются составляющие с с одинаковой частотой, то технологи20 ческие параметры бурения, например нагрузка на долото и (или) скорость вращения бурового снаряда, изменяют так, чтобы в спектрах продольных и поперечных колебаний бурильной колонны отсутствовали составляющие с одинаковыми частотами.

Способ реализуется с использованием общепромышленной измерительной аппаратуры.

30 Устройство содер»кит датчик продольных колебаний 1, датчик 2 поперечных колебаний, устанавливаемых на верху бурильной колонны, линию задержки 3, усилители-анализаторы

4 и 5, индикатор равенства частот 6, который вырабатывает команду на регулирование технологических парамет ров. Выход датчика 1 подключен к входу линии задержки 3, выход кото40 рой подключен к усилителю-анализатору 4. Выход цатчика 2 подключен к входу усилителя-анализатора 5. Выходы усилителей-анализаторов 4 и 5 под ключены к входу индикатора равен45 ства, частот 6, Устройство работает следующим образом, Сигнал с датчика 1 поступает на вход линии задер» ки 3, где задержи50 вается на время (.. С выхода линии задержки сигнал поступает на вход усилителя-анализатора 4. С датчика

2 сигнал поступает на усилитель-анализатор 5, В усилителях-анализаторах 4 и 5 сигналы усиливаются и разделяются по частотам. При совпадении частот сигналов, поступающих на входы усилителей-анализаторов 4 и 5, на их выходах появляются идентичные

1286755!

15

3=v- ., ВНИИПИ Заказ 7692 32 Тираж 532

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сигналы, которые подаются на входы индикатора равенства част6т 6, Если на входы индикатора 6 поступают идентичные сигналы, то на его выходе появляется сигнал на изменение технологических параметров бурения

При практической реализации способа в качестве датчиков 1 и 2 использовались пьезоэлектрические датчики ИС598, в качестве линии задержIl ки — магнитофонная приставка Нота304" с дополнительно установленной воспроизводящей головкой с возможностью перемещения ее относительно универсальной головки на расстояние где — расстояние перемещения дополнительной воспроизводящей головки 20 скорость перемещения магнитной ленты; время задержки.

В качестве усилителей-анализаторов использовались усилители ИС1269 25 и. анализаторы спектра С4-53, включенные последовательно. Индикатором равенства частот является логический элемент И

Исследования подтвердили, что 30 при искривлении ствола скважины наблюдается совпадение хотя бы одной из частотных составляющих поперечных и задержанных во времени продольных колебаний, распространяющихся от забоя по бурильной колонне. Например, при бурении скважины на глубине забоя 1200 м зенитный угол не превьш|ал

2 15, при этом совпадений частот продольных и поперечных колебаний практически не наблюдалось, При углублении скважины с 1200 до !350 м наблюдались одновременно как в спектре поперечных, так и в спектре продольных колебайий частоты 60 Гц и (или) 11О Гц. При этом зенитный угол возрос с 2 15, до 5 15 . При изменении нагрузки на долото так, чтобы исчезли составляющие поперечных и продольных колебаний бурильной колонны с одинаковыми частотами, темп искривления ствола скважины не превышал 0,5 на 100 м проходки. о

Аналогичного эффекта добиваются изменением и других технологических параметров бурения (числа оборотов низа бурильного инструмента, количества -промывочной жидкости и др.), влияющих на интенсивность искривления скважины.

Формула изобретения

Способ предупреждения искривления ствола вертикальной скважины в процессе бурения, включающий регистрацию на верху бурильной колонны продольных и поперечных колебаний, возникающих на забое скважины, и изменение технологических параметров бурения в зависимости от указанных колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности предупреждения искривления ствола скважины в процессе бурения, регистрируют- частоты продольных и поперечных колебаний, при этом частоту продольных колебаний регистрируют с задержкой во времени, равной разности времени распространения поперечных и продольных колебаний по бурильной колонне, а технологические параметры бурения изменяют до исключения в спектрах продольных и поперечных колебаний составляющих с одинаковой частотой.