Устройство для контроля пространственного положения ствола скважины в процессе бурения

Устройство для контроля пространственного положения ствола скважины в процессе бурения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАИИЕ

ЙЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 735753 (6I) Дополнительное к авт. свил-ву (51)М. Кл.

Е 21 B 47/02

9 01 V1/40. (22) Заявлено 16.05.77 (21) 2487260/22-03 с присоединением заявки №

Государственный квинтет (23) Приоритет по делан нзобретеннй н отхрытнй

Опубликовано 25.05.80. Бюллетень № 19 (53) УДK 550.832.

4(088.8 ) Дата опубликования описания 27.05.80

A. М. Ясашин, В. Н. Рукавицын, О» Л. Кузнецов, Д. А. Крылов, В. Б. Зырянов и Б. И. Яблоновский (72) А вторы изобретения

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт буровой техники и Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (7I) Заявители (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОСТРАН ГОВЕННОГО:

ПОЛОЖЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ В ПРОЦ-ССЕ БУРЕНИЯ ,I

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для определения искривления ствола скважины в процессе бурения.

Известны устройства для контроля пространственного положения ствола сква5 жины в процессе бурения, содер>кащие датчики азимута и угла наклона скважины, расположенные непосредственно в нижней части бурильной колонны и свя-, 10 занные с регистрирующей аппаратурой, находящейся на поверхности, посредством электрического канала связи $1), Такие устройства обладают низкой надежностью так как датчики испытывают

15 значительные перегрузки при бурении и требуют изменения конструкции ряда узлов нижней части бурильной колонны.

Кроме того, осуществление надежного электрического канала связи осложняет го процесс проводки наклоннонапт>авленных скважин»

Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля цростран2 ственного положейия ствола скважины в процессе бурения, содержащее наземные ,датчики упругих колебаний, датчик глубины скважины, блок усиления, блок фильм рации, блок сравнения амплитуд и блок регистрации (21 .

Однако такое устройство обладает низкой точностью определения пространственного положения ствола скважины, связанной с использованием только кинематических или динамических характеристик регистрируемых упругих колебаний, и сложностью выделения сигнала прямой волны от забоя скважины на фоне помех.

Целью изобретения является повышение точности определения пространственного положения ствола скважины путем одновременного измерения кинематических и динамических характеристик упругих колебаний.

Это достигается тем, что устройство снабжено преобразователем аналог-код, запоминающим устройством, коммутаторо -1, блоком регулируемой временной задер>кки.

3, 7357 53 ф множительным устройством, интегратором, чения в устье скважины. Информация о блоком выделения максимума, блоком глубине скважины поступает с датчика 6. синхронизации, блоком памяти и блоком Электрические сигналы от датчиков 1-5 вычисления координат, причем выходы поступают через блок усиления 7, блок блока фильтрации через преобразователь фильтрации 8, осущес:твляющий фидьтрааналог-код и датчик глубины и через шпо продольных и поперечных колебаний бдок синхронизации подключены к заломи- в соответствии с числом оборот в оротов породонающему устройству, выходы которого разрушающего инструмента. и преобразочерез коммутатор и последовательно вклю- Ватель 9 аналог-код в запоминающее ус ченный блок регулируемой временной за- 1р Ройство 10. При помощи коммутатора 11 держки подключены к входу множитель- иэ запоминающего устройства 10 выбираного устройства, ко второму входу кото- ютсЯ сигналы, соответствУющие однотипрого подключен выход коммутатора не- ным колебаниям от пары датчиков, один посредственно, а выход множительного, иэ которых постУпает непосредственно устройства через интегратор: подключен )5 mà вход множительного Устройства 14, к Входу блока вьщеления максимума, один а дрУгой через блок 13 РегУлиРУемой ,з В дов корож непжредвенно, à вРеменной з деР и QoP rM сигналом дру и через блоки- .и ро-э ии и р — мож быть си 5(4 д --а1

1 .гулируемой временной задержки подсое- на бурильной колонне иди сигнал любого динены к блоку памяти, с которым непос- 20 из наземных датчиков в зависимости от редственно связаны блок сравнения ампли» выбРанной методики вычислениЯ координат туд и блок вычисления координат, а также забоя. С выхода устРойства 14 резульзапоминающее устройство и коммутатор .. тиРУющий сигнал1ф)1 (С- ) поступает через блок синхронизации, a:âûxîä блока на вход интегратора 15,:Вычис иющего памяти подключен к блоку регистрации. 25 фУнкцию взаимной коррелиции сигналов

На чертеже дана функциональная схема Ðr, При помощи блока 16 определяется предлагаемого устройства. момент, когда задержка, задаваемая блоУстройство содержит датчик 1 Упругих ком 13, соответствует $? кодеб максе коле аний на колонне и датчики 2-5 уп- В этот момент блок 13, связанный с ругих колебаний на поверхности земли, 30 блоком 16 через блок синхронизации 12, например трехкомпонентные сейсмопри- вырабатывает импульс, соответствующий емники, позволяющие регистрировать макс, который поступает в блок продольные и поперечные колебания, дат- памяти 17. В блок 17 поступает также чик 6 глубины скважины, например сель- выделенное блоком 16 значение Я. е ; макс. синный датчик перемещения бурильной м Палее блок 12, согласованный с б колонны блок о усиления 7, блок фильтра- 17, вырабатывает управляющий сигнал с локом ции 8, преобразователь 9 аналог-код на блоки 10 11 и, после чего производит .запоминающее устройство, например ма| ся вычисление и фиксация в блоке 17 нйтный регистратор 10; коммутатор 11, значений макс и я блок с и < макс Так вылок синхронизации 12, блок 13 регули- 4р числяются все значения с максруемой временной задержки, множитель- Ь5 блок ное устройство 14, интегратор 15. Йосле этого сигналы соответств лок 16 выделения максимума, блок па- R макс-R макс выбира б

4ф 45 ь ираются иэ блока мяти 17,. блок 18 сравнения, амплитуд, памяти 17 и поступают в блок 18. реблок 19 Вычисления координат.и блок 45 зудьтат сравнения записывается в б р трации 20. памяти 17. Аналогично в блоке памяти исывается в лок устройство для контроля пространс1 накапливаются кинематические и динамивенного положения ствола скважины В процессе бурения работает следующим ний, зарегистрированных трехкомпоненто разом.

Уп ными сейсмопрйемниками. Блок 19 вычи— пругие колебания, возникающие на дения координат осуществляет независимое

ычисзабое в процессе бурения (непрерывные преобразование значений ФЯ макс— иди импульсные), после распространения по ФЯ g макс и результатов сравнения ампкодоине бурильных труб и в толще горных литуд для каждого типа волки в коордиию резудьтапород принимаются в верхней части колон- д наты забоя, а также коррекцию рез ны датчиком 1 и датчиками 2-5, уста-. тов вычислений путем введения едения попрановленными на дневной поверхности, Вок, уточняющих геоакустическую модель например, по двум взаимно перпендику- разреза скважины за счет по бо од ора значелярным направлениям с ценгром пересе- ний скоростей Dacrrn - -—

73 циентов затухания продольных и поперечных волн. Исходные значения скоростей распространения и коэффициентов затухания продольных и поперечных волн задаются на основании сейсмоакустической. модеии разреза в данном районе.

Вычисление координат производится путем рещенйя системы, 57 53 6

Вычисленные значения координат за-. боя поступают в блок памяти 17 и затем в блок 20, осуществляющий их регистрацию. Шаг измерений по глубине

5 выбирается, исходя из кошсретных условий. Глубина забоя вдоль ствола скважины устанавливается.по датчику глубины, связанному с блоком синхронизации 12.

20 где ьК ° = 4 ° г"

11 РЬ вЂ” при измерении кинематическйх параметров; — при измерении динамических параметров; — дисперсия опор- .2 ного сигнала со-. ответственно для продольныхипоперечных колебаний бурильной колон 30 не и горной породе; о — координаты забоя скважины в декартовой системе; — координаты назе - З5 мных датчиков; — номер наземных датчиков — расстояние от. забоя скважины до 40 опорного сейсмоприемника; — средняя скорость продольных (Р) и поперечных () 45 колебаний в среде и бурильной колоннев — коэффициенты затухания продоль- 50 ных и поперечных колебаний.в среде и бурильной колонне; — максимальное значение функции взаимной корреляции, Е D Я,; аВ

Устройство для контроля пространственного положения ствола скважины в процессе бурения, содержащее наземные датчики упругих колебаний, датчик глубины скважины, блок усиления, блок фильтрации, блок сравнения амплитуд и блок регистрации, .о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения пространственного положения ствола скважины путем одновременного измерения кинематических и динамических характеристик упругих колебаний, оно снабжено преобразователем аналогкод, запоминающим устройством, коммутатором, блоком регулируемой временной задержки, множительным устройством, интегратором, блоком выделения максимума, блоком синхронизации, блоком памяти н блоком вычисления координат, причем выходы блока фильтрации через преобра.зователь аналог-код и датчик глубины .и через блок синхронизации подключены

\ к запоминающему устройству, выходы которого через коммутатор и последовательно включенный блок регулируемой временной задержки подключены к входу множительного устройства, ко второму входу которого подключен выхоц коммутатора непосредственно, а выход множительного устройства через интегратор подключен к входу блока вьщеления максимума, один HG выходов которого непосредственно, а другой через блоки синхронизации и регулируемой временной а, e 4 кМ У4 (1„,) - (к; x ) + (v - v ) + z (R+aR„) -(к-x )+ (v-ь,} +z (И„Ä) =(a;x,) t(v v„) + z

E+aK< х -Х + -7 1- Х

Оперативный контроль пространственного положения ствола скважины в процессе бурения позволяет осуществить выбор оптимальных режимов бурения и тем са- . мым ускорить проходку скважины, а так- же избежать прихватов бурильной колонны и преждевременной усталости металла колонны. Особенно перспективно применение предлагаемого устройства при кустовом, наклонно-направленном и подводном бурении.

Формула изобретения

7357 53

7 за ержки подсоединены к блоку памятй, с которым непосредствешю связаны бло сравнения амплитуд и блок вычисления координат, а также запоминающее устройство и коммутатор через блок campoиизапии а выход блока памяти подключен к блоку регистрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Jh 252236, кл. Е 21 В 47/02, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

М 286890, кл. E 21 В 47/02, 1969 (прототил).

Составитель Н. Чижикова

Редактор Т. Смирнова Техред Ж. Кастелевич Корректор М. Иигула

Заказ 2385/24 Тираж 626 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4