Способ определения места встречи долота с угольным пластом

 

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет с высокой точностью определять момент встречи долота с угольным пластом при бурении. Сущность изобретения: регистрируют одновременно упругие колебания в угольном пласте и в основной кровле этого пласта с помощью .сейсмоприемников, установленных в ранее пробуренной скважине, расположенной на расстоянии не более 5000 м от бурящейся скважины. Затем измеряют и сравнивают эти колебания между собой, а момент встречи определяют по превышению упругих колебаний в угольном пласте над колебаниями в основной кровле и по возрастанию скорости бурения. Способ позволит повысить производительность бурения на 15-20%. 1 ил. у Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 45/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

О

С>

ЬЭ

1 (21). 4927233/03 (22) 13.02.91 (46) 07.03.93. Бюл. N- 9 (71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной, промышленности (72) Л.В.Винокуров, Ю.Н.Камынин и Б.Л,Хоменко (56) 1. Ямщиков В.С. Волновые процессы в массиве горных пород. М.: Недра, 1984, с. 88-100.

2. Авторское свидетельство СССР М 402638, кл. Е 21 В 45/00, 1966. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА

ВСТРЕЧИ ДОЛОТА С УГОЛЬНЫМ ПЛАСТОМ

Изобретение относится к горной промышленности, в частности, предназначено для определения момента встречи долота с угольным пластом при бурении.

Цель изобретения — увеличение производительности труда. путем повышения точности определения момента встречи долота с угольным пластом.

Цель достигается тем, что регистрируют одновременно упругие колебания в угольном пласте и в близлежащих вмещающих горных породах, устанавливают в ранее пробуренной скважине, расположенной на расстоянии не более 5000 м от бурящейся скважины, первый сейсмоприемник в угольном пласте, а второй — в близлежащих вмещающих горных породах, например в основной кровле этого пласта, выпрямляют преобразованные и усиленные сигналы отдельно от.обоих сейсмоприемников, измеЫ2 1800012 А1 (57) Изобретение относится к горной промышленности и позволяет с высокой точностью определять момент встречи долота с угольным пластом ври бурении. Сущность изобретения; регистрируют одновременно упругие колебания в угольном пласте и в основной кровле этого пласта с помощью сейсмоприемников, установленных в ранее пробуренной скважине, расположенной на расстоянии не более 5000 м от бурящейся скважины. Затем измеряют и сравнивают эти колебания между собой, а момент встречи определяют bio превышению упругих колебаний в угольном пласте над колебаниями в основной кровле и по возрастанию скорости бурения. Способ позволит повысить производительность бурения на

15 — 20%. 1 ил, ряют и сравнивают эти сигналы между собой, а затем определяют момент встречи долота с угольным пластом ПЬ событию превышения сейсмического сигнала от первого сейсмоприемника над сейсмическим сигналом от второго сейсмоприемника за счет образования каналовых волн в угольном пласте и возрастанию скорости бурения за счет меньшей крепости угля по сравнению с вышележащими горными породами, Осуществление контроля момента, встречи долота с угольным пластом при бурении путем одновременной регистрации каналовых волн в угольном пласте и сейсмических колебаний в основной кровле этого пласта при помощи сейсмоприемников и сравнения этих колебаний по величине придают способу новые свойства, что составля- ет "существенные отличия", которые

1800012 позволяют определить момент вхождения долота в угольной пласт;

Известно (2), что угольный пласт представляет собой волноводную зону, в которой источник упругих колебаний (долото) образует каналовые волны (см. (2) с. 88 — 100).

При этом основная часть упругой энергии не выходит за пределы пласта, а распространяется внутри него. Следовательно, в момент проникновения долота в угольный пласт и его бурения первый сейсмоприемник, размещенный в угольном пласте, зарегистрирует гораздо большие по величине сейсмоколебания, чем второй сейсмоприемник, который расположен над угольным пластом в основной кровле, что в предложенном способе является основным признаком для определения момента встречи долота с угольным пластом при бурении.

Второй признак — увеличение скорости бурения, начиная с момента входа долота в угольный пласт, является вспомогательным, На чертеже показаны бурение скважины, каналовые волны в угольном пласте и функциональная схема устройства, реализующего способ, где 1 — массив горных пород, 2-угольный пласт, 3 — пробуренная скважи на, 4 — буровой станок, 5 — бурящаяся скважина, 6 — долото, 7 — каналовые волны, 8 и

9 — первый и второй сейсмоприемники, 10 и

11 — усилители, 12 и 13 — выпрямители, 14— компаратор и 15 — индикатор.

Первый сейсмоприемник 8 соединен с усилителем 10, который соединен с выпрямителем 12, соединенным .с первым входом компаратора 14. Второй сейсмоприемник 9 соединен с усилителем 11, соединенным с выпрямителем 13, который соединен с вторым входом компаратора 14, выход которого соединен с индикатором 15.

Физические предпосылки предлагаемого способа определения скорости вращения заключаются в следующем. Известно, что, при бурении скважины до входа в угольный пласт сейсмические колебания, возникающие на забое скважины, распространяясь в массиве горных пород, отражаются от границы с угольным пластом, т,е, сейсмические колебания в угольном пласте малы по cpasнению с сейсмоколебаниями в массиве горных пород, лежащем д угольным пластом.

При входе долота в угольный пласт и в течение всего времени его бурения сейсмоколебания, возникающие при этом, отражаются от границы с массивом, распространяясь в угольном пласте, представляя собой волноводную зону. Эти сейсмические волны, называемые каналовыми, имеют значительно большую амплитуду, чем волны в массиве.

Учитывая физику процесса в момент пере40

35 хода бурового инструмента из горной породы в угольный пласт, разработан предлагаемый способ.

Способ осуществляется следующим образом, Для исследуемого участка в пробуренной ранее скважине устанавливают сейсмоприемник 9 в угольном пласте 2, а сейсмоприемник 8 — в основной кровле угольного пласта. При бурении горного массива до входа долота 6 в угольный пласт 2 сейсмоколебания, идущие от забоя скважины, принимаются сейсмоприемниками 8 и 9, соответственно усиливаются, выпрямляются и сравниваются компаратором 14. При этом поскольку от сейсмоприемника 9, расположенного в угольном пласте, сигнал меньше сигнала от сейсмоприемника 8, расположенного в кровле, то с компаратора поступает сигнал на индикатор 15 о том, что бурение проводится по горной породе. При бурении угольного пласта, сейсмоколебания в нем больше, чем в основной кровле.

Следовательно, сейсмоприемник 9 регистрирует сигнал больше, чем сейсмоприемник

8. Эти преобразованные сигналы сравниваются компаратором. При этом сигнал иэ угольного пласта (от сейсмоприемника 9) больше, чем из вышележащего горного массива (от сейсмоприемника 8), поэтому с ком- паратора 14 поступает сигнал на индикатор

15 о том, что приступили к бурению угольного пласта. При этом скорость бурения возрастает.

По возрастанию сейсмосигнала. полученного из угольного пласта, и возрастанию скорости бурения при этом определяют момент встречи бурового инструмента с угольным пластом.

При оценке специалистов внедрение предложенного способа позволит повысить производительность разведработ угольных пластов на 20 .

Формула изобретения

Способ определения места встречи долота с угольным пластом, включающий регистрацию возникающих в буря щейся скважине в процессе бурения упругих колебаний, распространяющихся во вмещающих горных породах. сейсмоприемником, расположенным в ранее пробуренной скважине, преобразование их в электрический сигнал и усиление. отличающийся тем, что. с целью повышения точности определения встречи долота с угольным пластом при бурении, бурящуюся скважину располагают на расстоянии не более 5000 м от ранее пробуренной скважины и. одновременно с регистрацией упругих колебаний во вмеща1800012

Составитель Л.Винокуров

Техред М.Моргентал Корректор И.Муска

Редактор

Заказ 1144 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина. 101 ющих породах регистрируют упругие колебания в угольном пласте вторым сейсмоприемником. расположенным в ранее пробуренной скважине в угольном пласте, преобразуют.их в электрический сигнал и 5 усиливают, усиленные сигналы от обоих сейсмоприемников выпрямляют и сравнивают их между собой и момент встречи долота с угольным пластом определяют по превышению сейсмического сигнала от второго сейсмоприемника над сейсмическим сигналом от первого сейсмоприемника.