Способ направленного бурения скважин

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при вращательном бурении скважин/ требующих высокой точности проходки заданной траектории. Целью изобретения является повышение точности проколки. Способ предусмадривает предварительную установку вокруг устья скважины сейсмоприемников на одинаковом расстоянии от устья и контроль с их помощью местоположения ее забоя и величины этого отклонения путем регистрации импульсов, наносимых в процессе бурения отклоняющим элементом в виде подпружиненного ударника с храповиком. Моменты прихода одного и того -же сигнала к различным сейсмоприемникам сравнивают между собой и по времени прихода сигнала определяют направление отклонения оси скважины от проектного положения. Частоту нанесения ударов по стенке скважины принимают равной частоте вращения бурового става. В зависимости от величины отклонения изменяют место приложения усилия от отклоняющего элемента. 2 э.п. ф-лы, k ил.

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕаЪЬЛИН (g))g Е 21.В 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ОО ИЗОВРЕТЕНИ22М И ОТКРЫТИЯМ

APH ГКНТ СССР

1 (21) 4418195/63 (22) 27,64.88 (71) Иосковский геологоразведочный институтт им. С. Орджоникидзе (72) P.È. Кругликов, Л.Бв Собааеи .ков A.Î. Бухвров и О.Й. Круглииовв (53: 622,263.2 (888.8) (56) (. Лвторслов свилетелвстео СССР

И 71772. кл, Е 24 В 7/64, 1941.

2. As ayaeae свидетельство СССР

И 7%494, кл. Е 21 В 7/04, 1978. (54) СПОС66 ЙАПРАВЛЕНИОГ6 БУРЕНИЯ

СКВФЙИН (57) Иэебретенйв Относится к горной промывленнасти и монет быть использовано нрм враца гельном бурении. скважин, тр®буаерж аысокой тоююсти

ПРОХОДКИ ЭаДВНИОЙ тРаВКТОРИИ е ЦВЛЬЮ изобретения. является ение точ" ности щюкодки. Способ предусматриваI

f язобрвтфиие Относится K гОрйой промвааленности и может быть исполь» зовано при вращательном бурении. скважин, требующих высокой точности про- .ходки заданной траектории.

Известен способ направленного бурения глубоких скважин, заклвчающий-, ся в том, что к инструменту в процессе бурения прилагают постоянно действующее усилие, перпендикулярное к направлению подачи, а скорость подачи и число оборотов изменяют в зави- . симости от величины наклона скважи« ны (1). Ы 1740603 А1

2 ет предварительнув установку вокруг устья скважины сейсмоприемников на одинаковом расстоянии от устья и контроль с их помощью:местоположения ее забоя и величины .этого отклонения путем регистрации импульсов, наносимых в процессе бурения отклоняющим элементом в виде. подпружиненного ударника. с храповиком. Моменты прихода одного и.того ))(е сигнала к различным сейсмоприемникам сравнивают между собой и по времени прихода сигнала определяют направление отклонения оси скважины от проектного положения. Частоту нанесения ударов по стенке скважины принимают равной частоте вращения бурового става. В зависимости от величины отклонения изйеняют место приложения усилия от отклоняющего элемента. 2 s.n. ф-лы, 4 ил..

О

Недостатком данноГО способа яв- " :. О" ляется то, что велйчина параметров

Отклонения не учитывает влияния из- 6Э меняющейся в направлении подачи кре-AoCT88 пород. Поэтому -величина отклонения под дейсТвием Отклоняемого уси- .=

° иь лиЯ ар слеДоваТельнО р Точность flPo» лодки скважины определяется анизотропией горных пород, и бурение таким способом может привести к эабраковке из-за:недопустимых погрееностей направленности.

Наиболее близким к данному изобретению является способ приложения

3 174060

10 установки 5, при этом сейсмоприемникак буровой коронке перпендикулярно к оси скважины отклоняющего усилия, возникающего в результате изменения скорости подачи с частотой вращения инструмента, при этом фазу колебаний скорости подачи сдвигают относительно условной нулевой Фазовой точки на угол, соответствующий направлению отклонения (2}.

Недостатком данного способа является отсутствие оперативного конт-. роля отклонения в процессе работы, а также отсутствие возможности це3

4.

Способ осуществляется следующим образом.

На стенку скважины 1 воздействуют ударно-импульсным механизмом ". отклонения, расположенным в непосредственной близости от бурового инструмента 3, с частотой вращения бурового става. (буровой колонны) 4 буровой ми 6, 7, 8, 9, расположенными на поверхности земли в равном удалении от места бурения в южном, оеверном, западном и восточном направлениях, ре15

30

50 ленаправленного изменения траектории бурения, что может привести к большим отклонениям от заданной траектории.

Целью изобретения является повышение точности прсиодки.

Восставленная цель достигается тем, что в способе направленного бурения скважин, предусматривающем приложение ударно-импульсного усилия от отклоняющего элемента в призабойном пространстве скважины в процессе бурвния прй отклонении ее оси,от проектного положения с частотой нанесе» иия ударов, равной частоте вращения бурового става, s процессе бурения

:скважины осуществляют постоянный к жтроль местоположения ее забоя и величины его отклонения от проектного положения, для чего вокруг устья скважины предварительно устанавливают сейсмоприемники, с их помощью регистрируют импульсы от отклоняющего эявйента, сравнивают между собой моменты прихода одиого и того же сигнала к упюмянутым сейсмоприемнйкам и по времени прихода сигнала опреде ляет направление отклонения скважин от проектного положения, в зависи- . мости от которого изменяют место приусилия От отклоняющего зле мента, при этом в качестве последнего используют подпружиненный ударник с мрвповиком, а сейсмоприемники располагают на одинаковом расстоянии от устья скважины.

На фиг. 1 представлен схематически процесс направленного бурения в вертикальной плоскости; на фиг.2 - схе« матически процесс направленного бурения в горизонтальной плоскости; на фиг.3 - -функциональная схема устройства управления; на фиг.4 - чертеж механизма ударно-импульсного отклоне-, ния. гистрируют ударную волну, а усиленные сигналы посылают в устройство управления 10, где сравнивают време" на распространения противоположных направлений, определяют направление отклонения, формируют и синхронизируют сигнал управления механизмом 2 ударно-импульсного отклонения от устройства синхронизации 11, механически связанного с вращателем буровой установки 5.

Устройство управления 10 может состоять из усилителей 12, 13, 14, 15 сейсмических сигналов со всех четырех направлений, дискриминаторов уровней 16, 17, 18, 19, Формирователей времени распространения на триггерах 20, 21, 22, 3, схем сравнения

24, 25, 26, 27, схем сложения "8

29, схемы совпадения 30., триггеров состояния 31, 32, 33, дешифратора

34, схем совпадения 35, 36, 37, 38

39, 40, 41, 42, схемы сложения 43, усилителя 44 пускового реле.

Каждый из усилителей 12, 13, 14, 15 соответственно связан со своим сейсмоприемником 6-9. Усиленные сигналы с усилителей 12, 13, 14, 15 поступает на дискриминаторы уровня

16, 17, 18, 19, где фиксируется момент прихода ударной волны к сейсмоприемникам 6, 7, 8, 9. Сигналы с дйскриминаторов уровня 16, 17, t8, 19 поступают на триггеры 20, 21, 22, 23, где происходит Формирование им.пульсов, длительность которых равна времени распространения ударной волны от места приложения ударных отклоняющих усилий до всех мест регистрации. На схемах сравнения 24, 25, 26, 27 определяется знак. отклонения скважины, на схемах сложения 28,, 29 и схеме совпадения 30 при наличии отклонения в двум из четырех направлений, например, в южном и западном, 5 17 рмируется сигнал наличия такого тклонения. На триггерах состояния

31, 32, 33 а зависимости от наличия ,импульсов на выходе схем 24, 25, 26

27 и 30 устанавливается число соответствующее направлению отклонения скважины 1. Дешифратор 34, связанный с триггерами 31., 32, 33, выделяет одно из восьми отклонений: южное, югозападное, западное, западно-северное, северное, северо-восточное, восточное, юго-восточное. f а одном из выходов схем совпадения 35, 36, 37,38, 39, 40, 41, 42, на вторые выходы которых поступают импульсы от устройства синхронизации 11, появляется импульс управления механизмом 2, который, пройдя схему сложения 43, через усилитель 44 пускового реде запускает механизм 2.

Устройство синхронизации 11 механически связано с вращением буровой колонны 4 и вырабатывает 8 импульсоь синхронизации каждый кз ко» торых возникает при прохождении ме- ."ханизма 2 ударно-импульсного отклонения в одном из восьми направлений: южном, юго" западном, западном, северо-западном, северном, северо-восточном, восточном, ьго-восточном.

Йеханизм 2 ударно-импульсного отклонения может состоять из ударника

45, пружины 46, троса 47, барабана

48, храпового колеса 49, храповика

50, пускового реле 51. При вращении колонны.под действием сил трения производится вращение барабана 48, не котором жестко закреплены трос 47 . и храповое колесо 49, при этом трос

47 втягивает ударник 45 в центр .колонны 4 и сжимает пружину 46, При проходе из устройства управления -импульса с усилителя 44 пусковое реле 51. втягивает ..храповик 50. Ударник 45 под действием пружины 46 про.-. изводит удар о стенку скважины 1 и производит отклонение буровой колонны 4, Сигнал от ударника 45 регист1

40 603

6 рируется сейсмоприемниками 6-9, после чего определяют время прихода одного и того же сигнала к каждому из указанных сейсмоприемников. По времени прихода сигнала определяют направление отклонения оси скважины 1 .от проектного положения. Частоту нанесения ударов по стенкам скважины

1 принимают равной частоте вращения бурового става 4.

Формула изобретения

1. Способ направленного бурения скважин, предусматривающий приложение ударно-импульсного усилия от отклоняющего элементе в призабойном пространстве скважины в процессе бу20 рения при отклонении ее оси ьт проектного положения с частотой нанесе. ния ударов, равной частоте вращения бурового става, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаения точ25 ности проходки, в процессе бурения скважины осуществляют постоянный контроль местополмиения ее забоя и величины его отклонению от проектного положенил, для чего вокруг устья

Зр скважины предварительно устанавливают сейсмоприемники, с мх поекщью

° регистрируют ммпулкы от ьтклоняющего 3 H ; сравнивают между собой моменты прихода одного и того же сигнала к упомянутым сейсмоприемникам и

Э5 по времени прихода сигнала определяют направление отклонения скважины от проектного положения, в зависимости от которого изменяют место

4 приложения усилил от отклоняющего элемента.

2. Способ по п.2, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве отклоняющего элемента используют подпружиненныи ударник с храповиком.

3. Способ по п.1., о т- л и ч а юшийся тем, чу сейсмоприемники располагают на одинаковом расстоянии, от устья скважины.

174060) с фиг. д

4М4

1:остаеитеяь Н. Борц-Коипаиеец Р кт Я. Фе а Техред. И,Норгентал Корректор М. Иаксииишине

ФФВЮФ ВЮФЮЮ ВИ ВВЮЮФЮЮФВЙ44 еавеюввеефевеЕюееюююааюЮюававЕЕВавю Е Е

° вевеваеюавюевююеееееюю ааь ееююабюавююваеаее Закаэ 2934 Тираж Подписное ЭНИИПИ Государственного .комитета во- изобретекйяи и открытиям При ГХВТ СССР

113035, Иосква, 335, Рауаская наб., д. 4/5

° В ° ÍÂЮ ЭВЮВ4\В Ю ЮВМ Ы ЕЬВВВЮМВЮВЮ ЯВЮю

° Ю ЮФ

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, уа. Гагарина, 101