Способ определения искривления ствола скважины в процессе бурения и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области бурения. Цель изобретения - повышение точности определения зенитного искривления ствола скважины. Для это го одновременно регистрируют амплитуды поперечных колебаний бурильной колонны (БК) по двум взаимно перпендикулярным осям. Дополнительно определяют отношение амплитуд поперечных колебаний БК, При этом постепенно изменяют направление ориентирования взаимно перпендикулярных осей. О величине зенитного искривления судят по максимальному отношению амплитуд. Устройство для осуществления способа содержит датчики 1 и 2 поперечных колебаний , установленные на ведуией трубе 3 БК, и кольцо 4 для ориентирования их по двум взаимно перпендикулярным осям, а также для вращения вокруг ведущей трубы 3. Сигналы с датчиков 1 и 2 поступают на входы иямерителя 5 отношения амплитуд. С хода измерителя 5 сигнал, пропорциональный отношению величин сигналов датчиков 1,2, поступает на экстремальный анализатор 6. Он определяет максимальное значение отношения величин сигналЬв. Это значение соответствует искривлению ствола скважины в зенитной плоскости, а его величина пропорциональна величине искривления. 2 с,п, ф-лы, 2 ил. ю (Л со 4 со 4; cpus.l

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (g>I 4 Е 2l В 47/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4175254/22-03 (22) 05,01.87 (46) 15,11,88. Бюл. Р 42 (71) Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Оренбургнефть" (72) Б.F..Àôàíàñüåâ, В.В.Сунцов и Е.К.Янин (53) 622.241.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 885547, кл, Е 21 В 47/02, 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ

СТВОЛА СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области бурения. Цель изобретения — повышение точности определения зенитного искривления ствола скважины. Для этого одновременно регистрируют амплитуды поперечных колебаний бурильной колонны (БК) по двум взаимно перпендикулярным осям. Дополнительно определяют отношение амплитуд поперечных

ÄÄSUÄÄ 1437494 колебаний БК, При этом постепенно изменяют направление ориентирования взаимно перпендикулярных осей. О величине зенитного искривления судят по максимальному отношению амплитуд.

Устройство для осуществления способа содержит датчики и 2 поперечных колебаний, установленные на ведущей трубе 3 БК, и кольцо 4 для ориентирования их по двум взаимно перпендикулярным осям, а также для вращения вокруг ведущей трубы 3. Сигналы с датчиков 1 и 2 поступают на входы измерителя 5 отношения амплитуд. С выхода измерителя 5 сигнал, пропорциональный отношению величин сигналов 3 датчиков I 2, поступает на экстремальный анализатор 6. Он определяет максимальное значение отношения вели- С чин сигналов. Это значение соответствует искривлению ствола скважины в зенитной плоскости, а его величина пропорциональна величине искривления.

2 с.п, ф-лы, 2 ил. 4ь

1437494

Изобретение относится к области бурения и предназначено для опредения величины зенитного искривления ствола наклонно направленных скважин в процессе бурения.

Целью изобретения является повышение точности определения зенитного искривления ствола скважины.

На фиг.1 показана структурная схе- IQ ма устройства для осуществления ñïîсоба определения искривления ствола скважины в процессе бурения; на фиг. 2 — распределение амплитуд поперечных колебаний бурильной колонны 15 в плоскости поперечного сечения.

Способ определения искривления ствола скважины в процессе бурения заключается в одновременной регистрации амплитуд поперечных колебаний бурильной колонны по двум взаимно перпендикулярным осям, определении отношения амплитуд поперечных колебаний бурильной колонны при постепенном изменении направления ориентирования взаимно перпендикулярных осей, при этом о величине зенитного искривления судят по максимальному отношению амплитуд.

При бурении вертикальных скважин долото, вращаясь на забое, генерирует поперечные колебания, распространяющиеся ло бурильной колонне, Средняя амплитуда этих колебаний в течение некоторого промежутка времени 35 одинакова по всем направлениям в плоскости поперечного сечения ствола скважины. А так как эти колебания распространяются по бурильной колонне, то и средняя амплитуда А„ попе- 40 речных колебаний верха бурильной колонны одинакова по всем направлениям в плоскости поперечного сечения бурильной колонны. Распределение амплитуд А„ поперечных колебаний по раз- 45 личным направлениям в плоскости попе" речного сечения бурильной колонны при бурении вертикальной скважины показа" ны схематически на фиг.2 (ограничено пунктирной линией К), 50

При искривлении ствола скважины долото, а также бурильная колонна в месте искривления ствола скважины, т.е. в месте искривления компоновки низа бурильной колонны, при работе с 55 отклонителем взаимодействует со стенками скважины в определенной плоскости. В результате этого взаимодействия среди поперечных колебаний бурильной колонны появляется составляющая, имеющая определенное направление (плоскополяризованная составляющая). При этом чем больше искривление ствола скважины, тем сильнее взаимодействие бурильной колонны и долота со стенками скважины, тем более выражена плоскополяризованная составляющая. Эта составляющая также передается по бурильной колонне и среди поперечных колебаний верха бурильной колонны со средней амплитудой А> появляется составляющая с амплитудой Апо. Амплитуды этих колебаний складываются и результирующая амплитуда равна их векторной сумме:

Ф ф +

Ао + Ала

Распределение амплитуд А - поперечных колебаний бурильной колонны по различным направлениям в плоскости поперечного сечения бурильной колонны приведено на фиг.2 (ограничено сплошной линией Ь). Направление плоскополяризованной составляющей колебаний совпадает с направлением оси Я, в этом же направлении модуль амплитуды А имеет максимальное значение А „„с и равен сумме модулей

А„и A„n! (Аеюеке) = (Ал) + (A„n) °

В направлении оси R, перпендикулярной оси Ц, модуль амплитуды А, имеет минимальное значение А „„„ и равен по величине An (А .„„„) (A „)

Отношение модулей амплитуд А по осям Ц и R имеет максимальное значеI

А макс ние равное

А и

Отношение амплитуд А по двум любым другим осям меньше величины

А мака

Аа

Колебания с амплитудой A не связаны с искривлением скважины. Амплитуда А колебаний зависит от степеоп ни искривления скважины. Так как колебания, поляризованные и неполяризованные, являются поперечными, то при изменении условий бурения их амплитуды изменяются пропорционально, пропорционально и их затухание.

А2 месс

Таким образом, отношение — — ——

Ап служит критерием искривления скважи3

14374 ны, это делает ненужным определение величины Ап„.

А

Для определения отношения — —— йл 5 необходимо зарегистрировать амплиту- ду поперечных колебаний по оси Р, в направлении которой А имеет максимальное значение А „„, и по оси R, в направлении которой А имеет минимальное значение, равйое А„. При таком положении осей регистрации амплитуды поперечных колебаний отношение регистрируемых амплитуд имеет максимальное значение. При любом дру- )5 гом положении указанных осей отношение амплитуд регистрируемых колебаAK мчкс ний меньше отношения — — — ——

А„

Величину искривления ствола скважины характеризует величина максимального отношения амплитуд поперечных колебаний бурильной колонны, регистрируемых по двум взаимно перпендикулярным осям. 25

Устройство для определения искривления ствола скважины в процессе бурения содержит датчики 1 и 2 поперечных колебаний, установленные на ведущей трубе 3, и кольцо 4 для ориентирования их по двум взаимно перпендикулярным осям, а также для враще« ния вокруг ведущей трубы 3, измеритель 5 отношения амплитуд сигналов, входы которого связаны с выходами датчиков I 2, и экстремальный анализатор 6, вход которого связан с выходом измерителя 5 отношения амплитуд.

Устройство работает следующим об- 40 разом, Сигналы с датчиков 1,2, установленных на ведущей трубе 3 бурильной колонны, поступают на входы измери 1 теля 5 отношения амплитуд. С выхода 45 измерителя 5 отношения амплитуд сигнал, пропорциональный отношению величин сигналов, поступающих с датчиков 1,2, поступает на экстремальный

94 анализатор 6. При постепенном поворачивании кольца 4, а значит, и осей ориентирования датчиков 1,2 вокруг оси бурильной колонны на угол не менее 180 сигналы, снимаемые с датчиков, изменяются по величине, изменяется и величина их отношения, т.е. изменяется и сигнал, поступающий на вход экстремального анализатора 6.

Экстремальный анализатор 6 определяет максимальное значение отношения амплитуд регистрируемых сигналов.Это значение соответствует величине искривления ствола скважины в зенитной плоскости, Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ определения искривления ствола скважины в процессе бурения, заключающийся в одновременной регистрации амплитуд поперечных колебаний бурильной колонны по двум взаимно перпендикулярным осям, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности определения зенитного искривления ствола скважины, дополнительно определяют отношение амплитуд поперечных колебаний бурильной колонны, при этом постепенно изменяют направление ориентирования взаимно перпендикулярных осеи, а о величине зенитного искривления судят по максимальному отношению амплитуд, 2, Устройство для определения искривления ствола скважины в процессе бурения, содержащее датчики поперечных колебаний, ориентированные по двум взаимно перпендикулярным осям, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения зенитного искривления ствола скважины, оно снабжено измерителем отношения амплитуд сигнагзв, входы которого связаны с выходами датчиков, и экстремальным анализатором, связанным с выходом измерителя отношения амплитуд.

1437494

Составитель В, Петрушин

Техред Л. Сердюкова

Редактор М.Бандура

Корректор Н,Король

Заказ 5865/30

Тираж 531

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 11(-35, Раушская наб., д. 4/5

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