Способ анализа условий прохождения и параметров состояния нисходящих скважин

 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и позволяет осуществлять контроль процесса бурения при помощи анализа производительности бура заданных размера и конструкции. Способ предусматривает действия по бурению скважины с помощью бура, начиная от исходной точки и кончая конечной точкой, и определению расстояния между исходной точкой и конечной точкой. Разделяют расстояние на определенное число интервалов. Формируют электрические сигналы реального усилия в интервале, каждый из которых соответствует усилию, создаваемому буром на соответствующем интервале, и электрические сигналы в интервале промежутка, каждый из которых соответствует длине этого интервала. Путем совместной обработки упомянутых электрических сигналов формируют величину, соответствующую полному объему работ, выполненному буром, в процессе бурения между исходной и конечной точками. Использование подобного способа для проведения анализа производительности или выполняемого объема работ позволяет также анализировать большое число других условий прохождения и/или параметров состояния нисходящих скважин. 46 з.п. ф-лы, 7 ил.

Известно, что на самой ранней стадии развития отрасли промышленности, связанной с бурением нефтяных и газовых скважин, одна из наиболее серьезных проблем состояла в том, что не представлялось возможным проследить, что же реально происходит в нисходящей скважине. Существует множество сочетаний параметров состояния и/или условий прохождения нисходящей скважины, которые могут представлять большой интерес для того, чтобы принимать правильные решения относительно дальнейших действий при бурении. Однако все способы, разрабатывавшиеся с целью анализа параметров состояния и/или условий прохождения нисходящей скважины, носят косвенный характер. В связи с этим все создававшиеся до настоящего времени способы весьма далеки от идеального, в результате чего в упомянутой области промышленности существует постоянная потребность в создании более простых и/или точных способов анализа.

В целом, в рамках известного уровня развития техники существует тенденция по фокусированию основного внимания на конкретных параметрах состояния или условиях прохождения нисходящих скважин и разработке способа анализа именно для этого выбранного параметра или условия. Так, например, в патенте США N 5305836 описан способ, позволяющий осуществлять электронным путем моделирование износа находящегося в эксплуатации бура; последнее предлагалось проводить на основе литологического обследования скважины, формируемой в процессе бурения этим буром. Подобный подход помогает оператору правильно определять момент времени для замены бура.

Процедура выбора типа или конструкции бура для целей бурения в определенной части конкретной геологической формации основывается в настоящее время, в лучшем случае, на весьма общих рассуждениях, а в худшем случае, в большей степени реализуется интуитивно и основывается на случайном выборе, а не на каких-либо научных выводах.

Естественно, можно было бы привести и другие примеры, связанные с делавшимися ранее попытками контроля и анализа различных параметров состояния и/или условий прохождения скважин.

Более того, существует также множество параметров состояния и/или условий прохождения, которые операторам весьма полезно было бы знать в процессе бурения. Тем не менее, поскольку эти параметры оказываются менее значимыми и ввиду тех приоритетов, которые существуют в отношении создания более совершенных способов анализа для тех параметров, которые имеют большее значение, разработке способов анализа для второстепенных параметров и условий уделялось весьма мало, а иногда и вовсе не уделялось внимания.

До настоящего времени практически никакого внимания не уделялось разработке способов анализа производительности бура при бурении скважины, начиная с ее исходной точки и кончая ее конечной точкой. Настоящее изобретение обеспечивает создание весьма удобного способа для осуществления подобного анализа. Способ в соответствии с настоящим изобретением, в частности, оказывается весьма простым в применении, и, что, возможно, является более существенным, результаты подобного анализа позволяют создать основу для разработки способов проведения анализа многих других параметров состояния и/или условий прохождения.

Так, в частности, скважина, начиная от исходной точки и кончая конечной точкой, обычно формируется посредством бурения с помощью бура, характеризующегося определенными размером и конструкцией. В рамках данного описания термин "исходная точка" не обязательно (но вполне возможно) может использоваться для обозначения точки или уровня, на котором бур впервые начинает использоваться для целей бурения в скважине. Аналогичным образом, термин "конечная точка" совершенно не обязательно (но вполне возможно) может использоваться для обозначения точки или уровня, на котором бур выводится из эксплуатации и заменяется другим. Эти исходная и конечная точки могут соответствовать любым двум точкам или уровням, между которыми конкретный бур может использоваться для целей бурения и в интервале между которыми могут быть получены данные, необходимые для принятия решений относительно последующих действий. В любом случае предусматривается определение расстояния в промежутке между исходной и конечной точками, а этот промежуток подразделяется на определенное число, предпочтительно небольших, интервалов. При этом предусматривается формирование множества электрических сигналов оценки реального усилия в интервале, каждый из которых соответствует величине усилия, создаваемого буром на соответствующем интервале между исходной и конечной точками. Кроме того, предусматривается формирование множества электрических сигналов интервала, каждый из которых соответствует длине интервала для соответствующего электрического сигнала реального усилия в интервале. Эти электрические сигналы реального усилия в интервале и электрические сигналы в интервале совместно обрабатываются компьютером для формирования величины, характеризующей полный объем работ, выполненных буром в процессе бурения, начиная с исходной точки и заканчивая конечной точкой.

Результаты упомянутого анализа в части объема работ можно использовать для определения величины механического коэффициента полезного действия бура.

Совместная обработка электрических сигналов реального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка может производится для формирования электрического сигнала среднего взвешенного усилия, соответствующего средней взвешенной величине усилия, создаваемого буром в промежутке между исходной и конечной точками, а умножение средней взвешенной величины усилия на величину расстояния между исходной и конечной точками и позволит определить величину полного объема работ.

Совместная обработка электрических сигналов реального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка может производится для формирования соответствующего электрического сигнала реального объема работ в интервале для каждого из интервалов и последующего интегрирования электрических сигналов реального объема работ в интервале, что позволит сформировать электрический сигнал полного объема работ, соответствующий величине полного объема работ.

Совместная обработка электрических сигналов реального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка позволит определить функциональную зависимость усилие/расстояние, которую в дальнейшем можно проинтегрировать.

Вибрации бура могут приводить к изменению создаваемого буром в интервале усилия, а каждый электрический сигнал реального усилия в интервале соответствует средней величине усилия, создаваемого буром на соответствующем интервале.

Каждый электрический сигнал реального усилия интервала можно формировать посредством совместной обработки электрических сигналов, состоящих соответственно из электрического сигнала скорости вращения бура, электрического сигнала крутящего усилия бура и электрического сигнала скорости проникновения бура или состоящих соответственно из электрического сигнала нагрузки на бур и электрического сигнала гидравлического ударного воздействия, или посредством обработки электрического сигнала, соответствующего электрическому сигналу бокового усилия, воздействующему на бур в соответствующем интервале в процессе бурения.

Каждый электрический сигнал реального усилия в интервале можно формировать посредством совместной обработки электрических сигналов, состоящих соответственно из электрического сигнала создаваемого буром крутящего усилия и электрического сигнала глубины проникновения в расчете на один оборот бура.

При определении износа для буров упомянутых размера и конструкции можно выполнять формирование посредством бурения множества подобных скважин с использованием подобных упомянутых буров и определять соответствующий полный объем работ для каждого из буров и дополнительно осуществлять следующие действия по формированию соответствующего электрического сигнала полного объема работ, соответствующего полному объему работ, для каждого из упомянутых буров, извлечению каждого из буров из соответствующей ему скважины после достижения им соответствующей конечной точки, измерению показателя износа каждого бура после его извлечения и формированию соответствующего электрического сигнала износа, установлению корреляционной связи между электрическим сигналом полного объема работ и электрическим сигналом износа для каждого бура, и экстраполяции электрических сигналов полного объема работ и электрических сигналов износа для формирования последовательности электрических сигналов, соответствующих непрерывной зависимости расчетного объема работ между объемом работ и износом бура заданного размера и конструкции.

Упомянутую последовательность электрических сигналов можно преобразовывать к визуально регистрируемой форме.

Вибрации бура могут приводить к изменению создаваемого буром в интервале усилия, а каждый электрический сигнал реального усилия в интервале может соответствовать средней величине усилия, создаваемого буром на соответствующем интервале. При этом можно формировать электрический сигнал максимального усилия, соответствующего максимальной величине усилия, создаваемого буром на соответствующем интервале, определять предельный уровень, соответствующий максимально допустимой величине усилия, необходимого для прохождения посредством бурения горной породы с соответствующим показателем прочности на соответствующем интервале, и сравнивать величину, соответствующую электрическому сигналу максимального усилия, с предельным уровнем для выявления возможного чрезмерного износа бура. Можно осуществлять формирование электрического сигнала предельного уровня, соответствующего предельному уровню, и сравнение электронным путем электрического сигнала предельного уровня с электрическими сигналами максимального усилия. При условии превышения или равенства величины, соответствующей электрическому сигналу максимального усилия, предельного уровня, соответствующий бур исключают из группы тех буров, для которых формируют электрические сигналы зависимости расчетного объема работ.

Зависимость расчетного объема работ, определяемая указанным выше образом, может включать точку корреляции максимального износа/максимального объема работ. При этом определяют возможность формирования посредством бурения первым буром с упомянутыми размером и конструкцией заданного промежутка в геологической формации и осуществляют следующие действия (в дальнейшем эти действия будут называться первой последовательностью действий): формирование, по меньшей мере, двух электрических сигналов эффективности использования бура, соответствующих показателю прочности горной породы на соответствующих последовательным образом расположенных интервалах упомянутого промежутка скважины, обработку электрических сигналов эффективности бура для формирования соответствующих электрических сигналов прогнозируемого объема работ в интервале, соответствующих тем объемам работ, которые были бы выполнены буром при прохождении посредством бурения соответствующих интервалов, обработку электрических сигналов прогнозируемого объема работ, соответствующих объемам работ, которые могли бы быть выполнены буром в процессе бурения на интервалах, сравнение суммарной длины интервалов с длиной промежутка скважины, сравнение, при условии превышения длиной промежутка скважины суммарной длины интервалов, электрического сигнала результирующего прогнозируемого объема работ с электрическим сигналом, соответствующим величине объема работ для точки максимального износа/максимального объема работ. При этом дополнительно могут осуществлять анализ показателей истирания горной породы в промежутке скважины и последующую коррекцию электрических сигналов прогнозируемого объема работ в интервале для учета возросшего износа, обусловленного истирающими свойствами горной породы.

Упомянутый при описании первой последовательности действий электрический сигнал результирующего прогнозируемого объема работ может не превышать электрический сигнал, соответствующий величине объема работ для точки максимального износа/максимального объема работ, при этом дополнительно осуществляют следующие действия (в дальнейшем эти действия будут называться второй последовательностью действий): формирование упомянутым выше способом, по меньшей мере, еще одного дополнительного электрического сигнала эффективности для соответствующего последовательно расположенного интервала, коррекцию упомянутого дополнительного электрического сигнала эффективности с учетом снижения эффективности вследствие объема работ, выполненного на предшествующих интервалах, обработку упомянутым выше способом скорректированного упомянутого дополнительного электрического сигнала эффективности для формирования соответствующего дополнительного электрического сигнала прогнозируемого объема работ в интервале, обработку упомянутым выше способом всех электрических сигналов прогнозируемого объема работ в интервале для формирования нового электрического сигнала результирующего прогнозируемого объема работ, соответствующего объему работ, который мог бы выполнить бур в процессе прохождения посредством бурения всех интервалов, сравнение упомянутым выше способом суммарной длины интервалов с длиной промежутка скважины.

Длина промежутка скважины может превышать суммарную длину интервалов, при этом дополнительно осуществляют сравнение нового электрического сигнала результирующего прогнозируемого объема работ с величиной объема работ для точки максимального износа/максимального объема работ. Электрический сигнал, соответствующий величине объема работ для точки максимального износа/максимального объема работ, может превышать новый электрический сигнал результирующего прогнозируемого объема работ, при этом дополнительно осуществляют повторение второй последовательности действий, или новый электрический сигнал результирующего прогнозируемого объема работ может превышать или быть равным электрическому сигналу, соответствующему величине объема работ для точки максимального износа/максимального объема работ, при этом дополнительно осуществляют повторение первой последовательности действий для нового бура с теми же самыми размером и конструкцией, но для нового промежутка, меньшего исходного промежутка скважины на суммарную длину интервалов, пройденных первым буром.

При сравнении суммарной длины интервалов с длиной промежутка скважины может возникнуть ситуация, когда суммарная длина интервалов может превышает или равна длине промежутка скважины, при этом дополнительно осуществляют повторение первой последовательности действий для первого бура другой конструкции. Можно осуществлять совместную обработку нового электрического сигнала результирующего прогнозируемого объема работ и электрического сигнала, соответствующего величине объема работ для точки максимального износа/максимального объема работ, для формирования электрического сигнала, соответствующего оставшемуся сроку эксплуатации бура. Можно осуществлять формирование для каждого интервала электрического сигнала, соответствующего скорости проникновения на этом интервале, посредством совместной обработки электрических сигналов, состоящих соответственно из электрического сигнала уровня ограничения производительности для конкретного показателя прочности горной породы, электрического сигнала эффективности для конкретного интервала, электрического сигнала прочности горной породы для конкретного интервала и электрического сигнала площади перпендикулярного поперечного сечения бура, и обработку для каждого бура электрических сигналов скорости проникновения интервала для формирования электрического сигнала, соответствующего времени бурения для бура. При этом осуществляют выбор из совокупности буров заданных конструкций, обеспечивающих возможность прохождения посредством бурения конкретного промежутка скважины, одного бура заданной конструкции, обеспечивающего минимальные затраты в расчете на один фут длины проходимого буром промежутка.

Следует отметить, что перед выполнением первой последовательности действий для по меньшей мере одного контрольного бура с размером и конструкцией, аналогичными размеру и конструкции первого бура, можно осуществлять следующие стадии: формирования электрического сигнала минимального усилия в интервале, соответствующего минимальному усилию, требующемуся, теоретически, для прохождения горной породы посредством бурения на каждом из упомянутых интервалов, совместной обработки электрических сигналов минимального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для контрольного бура для формирования для контрольного бура соответствующего электрического сигнала минимального объема работ для каждого из упомянутых интервалов, совместной обработки электрических сигналов реального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для формирования для контрольного бура электрического сигнала реального объема работ в интервале для каждого из упомянутых интервалов, совместной обработки электрических сигналов реального объема работ в интервале и электрических сигналов минимального объема работ в интервале для формирования соответствующего электрического сигнала реальной эффективности в интервале для каждого интервала, формирования множества электрических сигналов прочности на сжатие для различных показателей прочности на сжатие горной породы и установлению корреляционной связи каждого электрического сигнала прочности на сжатие с одним из электрических сигналов реальной эффективности в интервале, соответствующим показателю эффективности использования контрольного бура в интервале, характеризующемся соответствующим показателем прочности на сжатие горной породы, и экстраполяции коррелированных электрических сигналов прочности на сжатие и электрических сигналов реальной эффективности в интервале для контрольного бура для формирования первой последовательности электрических сигналов, соответствующих непрерывной зависимости эффективность/прочность для бура заданных размера и конструкции, а также использование первой совокупности электрических сигналов для определения величины электрических сигналов эффективности использования бура, формируемых упомянутым выше способом, в процессе выполнения первой и второй последовательностей действий. При этом перед выполнением первой последовательности действий можно также осуществлять следующие стадии: определения по упомянутой зависимости эффективность/прочность предельного значения прочности на сжатие горной породы, при превышении которого бур заданной конструкции не должен использоваться для целей бурения, и сравнения предельного значения с показателями прочности на сжатие горной породы на заданном промежутке скважины, а также выполнения первой последовательности действий для первого бура только в условиях не превышения показателями прочности горной породы на заданном промежутке скважины предельного значения. Перед выполнением первой последовательности действий можно осуществлять экстраполяцию электрических сигналов реальной эффективности в интервале для контрольного бура и первой последовательности электрических сигналов с формированием по меньшей мере еще одной последовательности электрических сигналов, соответствующих непрерывной зависимости между результирующим объемом работ, выполненным буром, и снижением эффективности вследствие износа для одного из соответствующих показателей прочности горной породы на заданном промежутке скважины, а также осуществляют первую и вторую последовательности действий с использованием второй последовательности электрических сигналов для коррекции упомянутым выше способом электрических сигналов эффективности.

Необходимо отметить, что каждая из скважин, используемых для описанного выше определения износа с помощью множества буров с размером и конструкцией, подобным заданному буру, может проходиться посредством бурения в горной породе с относительно небольшими показателями истирания, при этом дополнительно определяют показатели истирания для горной породы, проходимой вдоль заданного промежутка другой скважины с использованием другого аналогичного бура, посредством измерения показателей износа другого бура после прохождения посредством бурения упомянутого промежутка другой скважины, определяют по зависимости расчетного объема работ, величину, соответствующую показателю износа другого бура, и формируют соответствующий электрический сигнал расчетного объема работ, определяют объем истирающей горной породы, образовавшийся в результате бурения на упомянутом промежутке другой скважины, и формируют соответствующий электрический сигнал объема истирающей горной породы, формируют электрический сигнал реального объема работ, соответствующего объему работ, выполненному другим буром при прохождении посредством бурения упомянутого промежутка другой скважины, и совместно обрабатывают электрический сигнал реального объема работ для другого бура, электрический сигнал расчетного объема работ для другого бура и электрический сигнал объема истирающей горной породы для формирования электрического сигнала истирания горной породы. При этом объем истирающей горной породы, образованный в результате бурения другой скважины, определяют посредством обработки электрических сигналов, соответствующих данным литологических измерений. Данные литологических измерений можно определять как для срезов располагающихся поблизости скважин, так и в другой скважине посредством проведения измерений в процессе бурения.

Также при определении износа с помощью множества буров с размером и конструкцией, подобным заданному буру, можно осуществлять математическое моделирование износа для бура, используемого для бурения текущей скважины, посредством следующих действий: формирования упомянутым выше способом электрических сигналов реального усиления в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для каждого интервала, проходимого с использованием упомянутого используемого бура, совместной обработки электрических сигналов реального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для используемого бура для формирования соответствующего электрического сигнала реального объема работ в интервале для каждого интервала, проходимого с помощью упомянутого используемого бура, периодического интегрирования электрических сигналов реального объема работ в интервале для формирования электрического сигнала текущего объема работ, соответствующего объему работ, выполненному на текущий момент используемым буром, и периодического преобразования посредством использования зависимости расчетного объема работ электрического сигнала текущего объема работ в электрический сигнал текущего износа, указывающий на величину показателя износа используемого бура.

При вышеописанном осуществлении математического моделирования износа при условии присутствия в контрольном промежутке контрольной скважины, расположенной поблизости от текущей скважины, горной породы с большими показателями истирания, осуществляют стадии измерения показателя износа контрольного бура, определения по зависимости расчетного объема работ величины, соответствующей износу контрольного бура, и формирования соответствующего электрического сигнала расчетного объема работ, определения объема истирающей горной породы, образованного в результате бурения в контрольном промежутке, и формирования соответствующего электрического сигнала объема истирающей горной породы, формирования электрического сигнала реального объема работ, соответствующего объему работ, выполненному контрольным буром, и совместной обработки электрического сигнала реального объема работ для контрольного бура, электрического сигнала расчетного объема работ для контрольного бура и электрического сигнала объема истирающей горной породы для формирования электрического сигнала истирания, а также обработки электрического сигнала истирания для коррекции электрического сигнала текущего износа.

Также при осуществлении математического моделирования износа вибрации используемого бура могут приводить к изменению усилия бура на интервале, при этом осуществляют: формирование соответствующего электрического сигнала максимального усилия, соответствующего максимальному усилию, создаваемому буром на соответствующем интервале, определение предельного уровня, соответствующего максимально допустимому усилию, требуемому для прохождения посредством бурения горной породы с соответствующим показателем прочности, на соответствующем интервале, сравнение величины, соответствующей электрическому сигналу максимального усилия, с соответствующим предельным уровнем для анализа возможного износа, превышающего показатель износа, соответствующий электрическому сигналу текущего износа.

При математическом моделировании износа осуществляют вывод из эксплуатации используемого бура при достижении электрическим сигналом текущего износа предварительно установленного предельного уровня. При этом также осуществляют формирование для каждого интервала соответствующего электрического сигнала реальной эффективности в интервале, соответствующего показателю эффективности использования бура при нормальных условиях бурения.

Упомянутый электрический сигнал реальной эффективности в интервале можно сформировать, используя следующие действия: формирование соответствующего электрического сигнала минимального усилия в интервале, соответствующего минимальному усилию, теоретически требуемому для прохождения посредством бурения горной породы в каждом из упомянутых интервалов, совместную обработку электрических сигналов минимального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для формирования соответствующего электрического сигнала минимального объема работ для каждого из упомянутых интервалов, совместную обработку электрических сигналов реального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для формирования соответствующего электрического сигнала реального объема работ в интервале для каждого из упомянутых интервалов и совместную обработку электрических сигналов реального объема работ в интервале и электрических сигналов минимального объема работ в интервале для формирования соответствующего электрического сигнала реальной эффективности в интервале для каждого интервала.

При этом можно осуществлять следующие действия: формирование для дополнительной скважины, проходимой посредством бурения с помощью дополнительного аналогичного бура, электрических сигналов в интервале промежутка в реальном масштабе времени и электрических сигналов усилия в реальном масштабе времени и совместную обработку упомянутым выше способом этих сигналов для формирования последовательности электрических сигналов объема работ в интервале в реальном масштабе времени, совместную обработку электрических сигналов объема работ в интервале в реальном масштабе времени и соответствующих электрических сигналов минимального объема работ в интервале для формирования соответствующего электрического сигнала эффективности в интервале в реальном масштабе времени, для каждого интервала, сравнение электрических сигналов эффективности в интервале в реальном масштабе времени с соответствующими электрическими сигналами реальной эффективности в интервале, использование при условии расхождения по величине электрических сигналов эффективности в интервале в реальном масштабе времени и электрических сигналов реальной эффективности в интервале для ряда упомянутых интервалов, показателя расхождения для выявления ситуаций, когда подобное расхождение указывает на наличие проблем с самим процессом бурения или на возрастание показателей истирания горной породы. Также осуществляют контроль скорости проникновения при осуществлении бурения и использование снижения скорости проникновения в качестве индикатора для инициализации сравнения упомянутым выше способом электрических сигналов эффективности в интервале в реальном масштабе времени и электрических сигналов реальной эффективности в интервале.

Также для этого можно осуществлять следующие действия: формирование множества электрических сигналов прочности на сжатие, соответствующих различным показателям прочности на сжатие горной породы, установление корреляционной связи между каждым электрическим сигналом прочности на сжатие и одним из упомянутых электрических сигналов реальной эффективности в интервале, соответствующим реальной эффективности использования бура на интервале, характеризующемся соответствующим показателем прочности на сжатие горной породы, и экстраполяцию коррелированных электрических сигналов прочности на сжатие и электрических сигналов реальной эффективности в интервале для формирования первой последовательности электрических сигналов, соответствующих непрерывной зависимости эффективность/прочность для бура с заданными размером и конструкцией. При этом можно определять с помощью упомянутой зависимости эффективность/прочность предельную величину прочности на сжатие, при превышении которой бур заданной конструкции не следует пытаться применять для бурения, или осуществлять экстраполяцию электрических сигналов реальной эффективности в интервале и первой последовательности электрических сигналов с формированием по меньшей мере одной дополнительной последовательности электрических сигналов, соответствующих непрерывной зависимости между результирующим объемом работ, выполненным буром, и снижением эффективности вследствие износа бура для одного из соответствующих показателей прочности горной породы на заданном интервале.

При математическом моделировании износа, включающем формирование электрического сигнала реальной эффективности, этот сигнал можно формировать посредством совместной обработки электрических сигналов, состоящих соответственно из электрического сигнала глубины прохождения за один полный оборот бура, электрического сигнала площади осевого контакта бура, электрического сигнала нагрузки на бур, электрического сигнала крутящего усилия, электрического сигнала реального показателя прочности горной породы, противодействующей крутящему усилию, создаваемому буром, электрического сигнала реального показателя прочности горной породы, противодействующей осевому усилию, создаваемому буром, и электрического сигнала площади полного перпендикулярного поперечного сечения бура, для всех соответствующих интервалов.

При математическом моделировании износа, включающем формирование электрического сигнала реальной эффективности, формируют электрический сигнал реального усилия можно посредством совместной обработки электрических сигналов, состоящих соответственно из электрического сигнала реального показателя прочности горной породы, противодействующей крутящему усилию, создаваемому буром, электрического сигнала глубины прохождения за один полный оборот бура, электрического сигнала крутящего усилия и электрического сигнала площади полного перпендикулярного поперечного сечения бура, для всех соответствующих интервалов.

На фиг. 1 приведена диаграмма, призванная в общем виде проиллюстрировать различные процедуры, которые могут быть реализованы в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 2 графически проиллюстрирована зависимость расчетного объема работ.

На фиг. 3 графически проиллюстрированы потери объема работ, связанные с наличием заметных по величине показателей истирания у проходимой буром геологической формации.

На фиг. 4 графически проиллюстрирована взаимосвязь между показателями: прочностью на сжатие горной породы и коэффициентом полезного действия бура.

На фиг. 5 графически проиллюстрирована взаимосвязь между накопленным объемом работ, выполненных буром в процессе бурения скважины, и уменьшением коэффициента полезного действия для этого бура, являющимся следствием износа последнего.

На фиг. 6 приведен алгоритм, призванный проиллюстрировать процедуру выбора бура.

На фиг. 7 графически проиллюстрированы ограничения производительности бура.

Обратимся к фиг. 1: основной существенный и отличительный признак настоящего изобретения связан с осуществлением анализа производительности бура 10, использующегося для бурения скважины и имеющего определенные размер и конструкцию. Скважина или колодец 12 сформированы, по крайней мере частично, посредством бурения с использованием бура 10. Так, в частности, бур 10 может использоваться для бурения скважины 12 на промежутке между начальной точкой I и конечной точкой Т. В рамках данного примера реализации, носящего иллюстративный характер, исходная точка I соответствует точке, в которой бур 10 впервые был использован для выполнения работ в скважине 12, а конечная точка Т соответствует точке, в которой бур 10 был выведен из эксплуатации. Тем не менее, с точки зрения рассматриваемого здесь способа анализа производительности, в качестве точек I и Т могут задаваться любые две точки, которые могут быть однозначным образом идентифицированы, между которыми бур 10 был использован для целей бурения и в интервале между которыми могут быть получены необходимые данные, которые будут более подробно описаны ниже.

Наиболее рациональным представляется осуществлять анализ производительности на основе использования хорошо известного соотношения вида: Ω_b = F_bD, (1) где Ω_b = производительность бура, F_b = полное усилие, создаваемое буром, D = пройденное в результате бурения расстояние.

Протяженность промежутка скважины 12 между точками I и Т может быть определена и зафиксирована в качестве одного из многочисленных параметров скважины, которые могут быть определены в процессе бурения скважины 12, как это показано на диаграмме фиг. 1 линией 14. Для преобразования этого параметра к приемлемому виду с целью дальнейшего его ввода и обработки компьютером 16 этот параметр, т.е. расстояние между точками I и Т, подразделяется предпочтительно на достаточно большое число интервалов промежутка, например интервалов размером в полфута каждый. Для каждого из длин этих интервалов промежутка предусматривается формирование электрического сигнала интервала, который вводится в компьютер 16, как это показано линией 18. В рамках данного описания, при ссылках на значения параметров и электрические сигналы, термин "соответствующий" будет означать "функционально взаимосвязанный" и будет полагаться, что соответствующая функция могла бы при необходимости быть представлена в виде простого эквивалентного соотношения. Термин "соответствующий точно" используется для обозначения такой ситуации, когда сигнал непосредственно соответствует величине конкретно оговариваемого параметра.

Для определения производительности или выполненного буром объема работ также предусматривается формирование множества электрических сигналов реального усилия интервала, каждый из которых соответствует величине усилия, создаваемого буром на соответствующем интервале в промежутке между точками I и Т. Тем не менее, вследствие наличия трудностей, присущих методам непосредственного определения полного усилия, создаваемого буром, предусматривается также ввод в компьютер 16 для каждого из интервалов промежутка электрических сигналов, соответствующих другим параметрам из совокупности параметров скважины 14, как это показано линией 18. Подобный подход может, с теоретической точки зрения, обеспечить определение реальной величины создаваемого буром полного усилия, включающего прикладываемое осевое усилие, крутящее усилие и прикладываемое тем или иным образом боковое усилие. Тем не менее, в том случае, если специально приложения бокового усилия не предусматривается (в этом случае его величина точно известна), например, если в нижней части конструкции скважины отсутствуют соответствующие бурильные стабилизаторы, величина бокового усилия оказывается настолько малой, что ею можно пренебречь в процессе анализа.

В соответствии с одним из примеров реализации настоящего изобретения, параметры скважины, используемые для формирования электрических сигналов реального усилия интервала, представлены следующими параметрами: величиной нагрузки на бур (w), выраженной, например, в фунтах, величиной гидравлического ударного воздействия, создаваемого буровым раствором (F_j), выраженного, например, в фунтах, величиной скорости вращения (N), выраженной в виде числа оборотов в минуту, величиной крутящего момента (Т), выраженной, например, в футах на фунт, величиной скорости проникновения (R), выраженной, например, в футах/час, и величиной бокового усилия (F₁), в случае создания последнего, выраженной, например, в фунтах.

Подобные параметры, определенные для каждого интервала промежутка скважины, преобразуются в соответствующие электрические сигналы, вводимые, как показано линией 18, в компьютер 16, а последний программируется или конфигурируется с целью обработки подобных сигналов для формирования электрических сигналов реального усилия интервала, посредством чего обеспечивается создание электронной модели для решения следующего уравнения: Ω_b = [(w+F_j) + 120 π NT/R+ F₁]D, (2) где величина бокового усилия, F₁, полагается пренебрежимо малой, в результате чего она сама и соответствующий ей электрический сигнал исключаются из рассмотрения.

Было обнаружено, что крутящая составляющая усилия является доминирующей и наиболее важной с точки зрения анализа; при этом в рамках менее предпочтительных вариантов реализации настоящего изобретения анализ производительности может осуществляться посредством использования только этой составляющей усилия и в этом случае соответствующее соотношение (2) преобразуется к виду: Ω_b = [120 π NT/R]D. (3)
В соответствии с альтернативным примером реализации настоящего изобретения в условиях формирования электрических сигналов реального усилия интервала компьютер 16 может использовать электронную модель для решения уравнения вида:
Ω_b = 2 π T/dc D, (4)
где d соответствует глубине прохождения в расчете на один полный оборот бура и, в свою очередь, определяется соотношением вида:
d_c = R/60N. (5)
Компьютер 16 программируется или конфигурируется далее с целью совместной обработки упомянутых электрических сигналов реального усилия интервала и электрических сигналов интервала для формирования электрического сигнала, соответствующего по величине полному объему работ, выполненному буром 10 при прохождении в процессе бурения расстояния между точками I и Т, как это проиллюстрировано на фиг. 1 блоком 34. Этот сигнал может быть весьма удобным образом преобразован в более простую для человеческого восприятия числовую форму, в которой он и выводится компьютером 16 (в общепринятом виде), как это показано линией 36.

Процедура обработки электрических сигналов реального усилия интервала и электрических сигналов интервала промежутка, имеющая целью определение полного объема работ (блоком 34), может реализовываться несколькими различными методами. Так например:
в соответствии с одним из упомянутых методов компьютер обеспечивает обработку электрических сигналов усилия интервала и электрических сигналов интервала промежутка для формирования электрического сигнала взвешенно-усредненного усилия, соответствующего средней взвешенной величине усилия, создаваемого буром в промежутке скважины между исходной и конечной точками. Термин "средняя взвешенная" в данном случае подразумевает, что каждая величина усилия, соответствующая одному или большему числу электрических сигналов реального усилия интервала, претерпевает операцию "взвешенного преобразования" с учетом числа интервалов промежутка, на которых создаются соответствующие усилия. Затем компьютер просто выполняет электронным путем операцию умножения средней взвешенной величины усилия на полную величину расстояния между точками I и Т для формирования электрического сигнала, соответствующего по величине полному объему работ.

В соответствии с другим из упомянутых выше методов для каждого интервала предусматривается совместная обработка соответствующих электрического сигнала реального усилия интервала и электрического сигнала интервала промежутка для формирования соответствующего электрического сигнала реального объема работ интервала, после чего эти полученные электрические сигналы реального объема работ интервала подвергаются операции интегрирования для формирования электрического сигнала полного объема работ, соответствующего по величине полному объему выполненных буром работ.

В соответствии с еще одним из упомянутых методов компьютер может рассчитывать функциональную зависимость вида "усилие/расстояние" на основе совместной обработки электрических сигналов реального усилия интервала и электрических сигналов интервала промежутка, после чего создавать электронную модель для интегрального преобразования этой функции.

Эти три вышеописанных метода, предназначенные для обработки электрических сигналов, и преследующие цели по определению электрического сигнала, соответствующего по величине полному объему работ, не только являются эквивалентными, но и позволяют на их примере проследить возможные альтернативные процедуры, которые в дальнейшем будут считаться эквивалентными при рассмотрении других процедур в связи с различными аспектами настоящего изобретения, более подробно описываемыми ниже.

В настоящее время уже создана технология, позволяющая выявлять ситуации с чрезмерными интенсивностями вибраций буров в процессе бурения скважины. Если хотя бы для части промежутка скважины между точками I и Т выявляется факт присутствия чрезмерных интенсивностей вибраций, то может оказаться предпочтительным произвести ввод соответствующих данных и запрограммировать компьютер 16 таким образом, чтобы последний формировал для конкретных интервалов промежутка соответствующие электрические сигналы реального усилия, каждый из которых будет соответствовать по величине усредненному значению усилия, создаваемого буром на соответствующем интервале промежутка. Последнее может быть реализовано посредством использования усредненного (среднего) значения для каждой из переменных, применяющихся при определении электрического сигнала реального усилия интервала.

Показатель износа использующегося бура функционально зависит от результирующего объема работ, выполненного буром. В соответствии с еще одним существенным признаком настоящего изобретения, в дополнение к определению объема работ, выполненного буром 10 при прохождении посредством бурения промежутка скважины между точками I и Т, соответствующей процедурой обеспечивается контроль показателя износа бура 10, возникшего в результате бурения на упомянутом промежутке. При этом предусматривается формирование соответствующего электрического сигнала износа и ввод его в компьютер в виде части накопленных данных, как показано на фиг. 1 линиями 15, 18. (Следует отметить, что в этом случае точка I должна соответствовать той точке, в которой бур 10 впервые начинает использоваться для целей бурения в скважине, а точка Т должна соответствовать той точке, в которой прекращается использование бура 10 для целей бурения.) Аналогичные процедуры могут реализовываться и в отношении дополнительных скважин 24 и 26 и использующихся в них соответствующих буров 28 и 30.

На фиг. 2 приведена графическая зависимость, позволяющая проиллюстрировать ту процедуру, которую может реализовывать электронным путем компьютер 16 в отношении электрических сигналов, соответствующих подобным данным. В данном случае на фиг. 2 приведена графическая зависимость, иллюстрирующая характер взаимосвязи между износом бура и объемом выполненной им работы. Используя вышеупомянутые данные, компьютер 16 имеет возможность обрабатывать соответствующие электрические сигналы для определения вида корреляционной связи между соответствующими электрическими сигналами износа и электрическими сигналами объема работ, и создания электронной модели с целью отыскания на этой графической зависимости точки, характеризующей параметры состояния для каждой из скважин 12, 24 и 26 и использующегося в них соответствующего бура. Так, например, точка 10' может соответствовать коррелированным показателю износа и объему выполненной буром 10 работы, точка 28' может соответствовать коррелированным показателю износа и объему выполненной буром 28 работы, а точка 30' может соответствовать коррелированным показателю износа и объему работы, выполненной буром 30. Другие точки графической зависимости p₁, p₂ и p₃ соответствуют показателям износа и выполненным объемам работ для прочих буров, имеющих аналогичные конструкцию и размер и не показанных на фиг. 1.

Посредством обработки электрических сигналов, соответствующих этим точкам графической зависимости, компьютер 16 может определить функциональную зависимость, отвечающую определенным электрическим сигналам, при этом подобная функциональная зависимость может быть графически представлена в виде плановой кривой, в общем случае в виде кривой с₁, следует отметить однако, что при интерпретации упомянутой функциональной зависимости в виде плавной и непрерывной кривой подобная кривая далеко не всегда будет проходить точным образом через все индивидуальные точки, соответствующие конкретным эмпирическим данным. Эта непрерывная "зависимость расчетного объема работ" также может быть представлена в виде выходной информации (как показано линией 39) компьютера 16 и может быть использована при реализации описываемых более подробно ниже различных признаков настоящего изобретения.

Для практического анализа оказывается удобным задать так называемую конечную точку p_max, которая соответствует максимальному износу бура, который можно позволить до того момента, когда бур уже, по существу, не может далее эффективно использоваться для целей бурения, и, воспользовавшись зависимостью расчетного объема работ, определить соответствующий этой точке объем работ. Таким образом, точка p_max фактически соответствует точке максимального износа/максимального объема работ, которая в данном описании будет иногда называться "расчетным объемом работ" для конкретного типа бура. Может оказаться также весьма полезным определить вид зависимости, являющейся результатом зеркального отображения кривой с₁, т.е. кривую с₂, которая характеризует зависимость оставшегося срока эксплуатации бура от выполненного им объема работ и которая также определяется на основе анализа вышеупомянутых электрических сигналов.

В компьютере электрические сигналы, соответствующие функциональным зависимостям, приводящимся на фиг. 2 в виде кривых с₁ и с₂, предпочтительным образом преобразуются при выводе (как показано линией 39) к приемлемому для визуального восприятия виду, например к виду кривых, показанных на фиг. 2.

Как уже упоминалось выше в другом контексте, вибрации бура могут приводить на конкретных интервалах промежутка скважины к значительным изменениям создаваемого буром усилия. При формировании зависимости расчетного объема работ в подобных случаях представляется предпочтительным определять электрический сигнал максимального усилия, соответствующий максимальной величине усилия, создаваемого буром на каждом подобном интервале. Как будет более подробно пояснено ниже, в этом случае может также определяться предельный уровень, соответствующий максимальному допустимому усилию, которое может быть создано на этом интервале для прохождения горной породы, имеющей определенный показатель прочности. Для каждого подобного бура, который потенциально планируется использовать для определения вида кривой с₁, значение, соответствующее электрическому сигналу максимального усилия, должно сравниваться с упомянутым предельным уровнем и в случае превышения значением этого предельного уровня или равенства ему соответствующий бур должен исключаться из числа тех буров, электрические сигналы для которых используются при определении вида упомянутой зависимости расчетного объема работ. Подобная операция сравнения может, конечно же, осуществляться электронным путем самим компьютером 16, который будет использовать для этих целей электрический сигнал предельного уровня, соответствующий величине вышеупомянутого предельного уровня.

При определении этого предельного уровня оказывается целесообразным ориентироваться на результаты анализа производительности бура. Поскольку выполненный объем работ пребывает в функциональной зависимости от показателя износа бура, а производительность есть не что иное, как объем работ, выполненный за единицу времени, эта производительность оказывается функционально связанной (а следовательно, может рассматриваться и в качестве ее характеристики) с интенсивностью износа.

Поскольку производительность определяется по соотношению вида
P= F_bD/t (6)
= F_bR, (6а)
где t = время,
R = скорость проникновения,
можно также сделать вывод о существовании фундаментальной взаимосвязи между скоростью проникновения бура и величиной его производительности.

Для случая износа вращающихся частей механизмов, возникающего в результате эффектов истирания и адгезии, ранее были получены (и опубликованы) соответствующие данные исследований, которые указывают на наличие прямо пропорциональной зависимости интенсивности износа от производительности вплоть до некоторого критического уровня производительности, при превышении которого интенсивность износа резко возрастает и принимает характер быстрого или катастрофического износа. Следует отметить также, что показатели износа для вращающихся частей механизмов, как оказалось, пребывают в обратно пропорциональной зависимости с показателем прочности менее прочного материала этих частей. Процесс бурения принципиальным образом отличается от процесса вращения предварительно смазанных частей механизмов в первую очередь тем, что создаваемое усилие всегда пропорционально по величине прочности менее прочного материла.

На фиг. 7 приведены графические зависимости, где иллюстрирована взаимосвязь между интенсивностью износа бура конкретной конструкции с производительностью последнего для случаев горных пород с большим и небольшим значениями прочности на сжатие, с помощью соответственно кривых с₅ и с₆. Несложно видеть, что в любом из проиллюстрированных случаев интенсивность износа возрастает линейным образом с увеличением производительности до некоторой соответствующей критической точки p_H или p_L, после которой увеличение интенсивности износа происходит уже по экспоненциальному закону. Подобный быстрый износ связан с возрастанием сил трения, рабочей температуры, а также с возрастанием интенсивности вибраций (импульсной нагрузки). Катастрофический износ наблюдается в конце, e_H и e_L, кривых при стабильных условиях или же может происходить между точками p_H и e_H (или между точками p_L и e_L) в условиях резкого возрастания нагрузки, связанной с увеличением интенсивности вибраций. Использование бура в условиях высоких показателей производительности, за критическими точками p_H, p_L, приводит к быстрому его износу, при этом интенсивность износа изменяется непропорциональным образом в зависимости от производительности, в результате чего значительно возрастает риск, связанный с катастрофическим износом и отказом бура. Кривая ограничения производительности с₇ может определяться эмпирическим путем посредством плавного соединения множества критических точек, соответствующих различным значениям показателя прочности горных пород на сжатие. Следует отметить, что положение этой кривой ограничения производительности зависит также от качества выполнения (металлургическим путем) режущей кромки (или зубьев) бура и от качества использующегося для изготовления режущей кромки бура алмазов, однако, влияние этих факторов, с практической точки зрения, оказывается пренебрежимо малым.

Кривая с₇ призвана определить предельные показатели производительности, которые позволяют избежать эксплуатации буров в условиях их быстрого износа.

После определения в результате выполнения вышеописанных действий предельного уровня производительности для случая конкретных значений прочности скальных пород может быть рассчитан посредством экстраполяции, например посредством простого деления величины производительности на величину скорости проникновения, соответствующий максимальный предельный уровень для создаваемого буром усилия.

В альтернативном случае реальная производительность бура могла бы сравниваться непосредственно с упомянутым предельным уровнем производительности.

Конечно же, все упомянутые выше операции, включая формирование электрических сигналов, соответствующих кривым ₅, с₆ и с₇, формирование посредством экстраполяции электрического сигнала, соответствующего по величине максимальному предельному усилию, и сравнение с предельным значением электрического сигнала, могут реализовываться электронным путем самим компьютером 16 после того, как будут последовательно введены все электрические сигналы, соответствующие конкретным накопленным данным.

На интенсивность вибраций могут оказывать влияние и другие факторы, которые также могут учитываться в расчетах, что и предусматривается в соответствии с предпочтительными вариантами реализации настоящего изобретения. К таким дополнительным факторам относятся: величина отношения нагрузки на бур к его скорости вращения, геометрические размеры и жесткость буровой колонны, геометрические размеры самой скважины, а также масса конструкции скважины, располагающейся ниже нулевой точки буровой колонны.

Метод формирования электрического сигнала максимального усилия может быть тем же самым, что и описанный выше метод, использовавшийся для формирования электрических сигналов реального усилия в интервале, которых не наблюдалось проблем с повышенной интенсивностью вибраций, т.е. на основе использования электронных моделей соотношений (2), (3) или (4)+(5), за тем лишь исключением, что для каждой переменной, например для переменной w, будет использоваться максимальное или амплитудное значение этой переменной для конкретного интервала (исключение составляет переменная R, для которой будет использоваться ее минимальное значение на интервале).

Зависимость расчетного объема работ может также использоваться с привлечением информации относительно показателей истирания, как это проиллюстрировано блоком 48 на фиг. 1. Показатели истирания могут в свою очередь использоваться, как это будет показано более подробно ниже, для целей совершенствования некоторых других признаков настоящего изобретения.

Что касается возможности использования показателей истирания, то для этого следует располагать дополнительными накопленными данными, в частности данными относительно показателей истирания 50, полученными для дополнительной скважины (или колодца) 52, которая была пробурена в слое породы с характерными показателями истирания, например типа "слоя твердой породы" 54, а также данными относительно бура 56, который использовался для бурения на интервале, включающем подобный слой твердой породы 54.

При этом следует отметить, что в данном случае утверждение о том, что часть геологической формации носит "истирающий" или "абразивный" характер, означает, что данная горная порода обладает относительно большими показателями истирания, как, например, в случае с кварцем или песчаником, рассматривающимися в сравнении со сланцевой породой. Естественно, показатели истирания горной породы зависят от конфигурации поверхности горной породы, а также от прочности этой горной породы. Фактор конфигурации не обязательно должен непосредственным образом определяться показателями зернистости породы, а, скорее всего, определяется показателями угловатости или "остроты граней" зерен.

Обратимся снова к фиг. 1: данные относительно показателей истирания 50 включают данные 58, полученные для скважины 52 и аналогичные данным 14, т.е. те параметры скважины, которые необходимы для определения объема работ, а также результаты контроля показателей износа 60 для бура 56. В дополнение к этому данные относительно показателей истирания включают информацию относительно объема 62 скальной породы 54, образовавшегося в результате бурения с использованием бура 56. Этот объем может определяться по известному методу, посредством анализа срезов скважины 62, как это схематично показано с помощью блока 64.

Что касается других признаков настоящего изобретения, то упомянутые данные преобразуются в соответствующие электрические сигналы, которые вводятся в компьютер 16, как это показано линией 66. Компьютер 16 осуществляет дискретизацию показателей истирания посредством обработки соответствующих электрических сигналов, для создания электронной модели, позволяющей решить уравнение вида:
λ = (Ω_rated- Ω_b)/V_abr, (7)
где λ = показатель истирания,
Ω_b = реальный объем работ, выполненный буром (соответствующий показателю износа бура 56),
Ω_rated = расчетный объем работ (для того же самого показателя износа),
V_abr = объем скальной породы, образовавшийся в результате бурения.

Предположим, например, что бур выполнил работу в объеме 1000 тонна-миль и был извлечен с показателем износа 50 процентов после образования в результате бурения объема скальной породы, соответствующего 200 кубическим футам. Предположим также, что ранее определенная для этого конкретного бура зависимость расчетного объема работ указывает на тот факт, что показатель износа должен соответствовать всего 40 процентам при условии выполненного объема работ в 1000 тонна-миль и 50 процентам при условии выполненного объема работ в 1200 тонна-миль, как это следует также из графической зависимости фиг. 3. Другими словами, дополнительные 10 процентов износа соответствуют дополнительному объему работ в размере 200 тонна-миль. При этом показатель истирания количественно определяется в виде сокращения срока службы бура: 200 тонна-миль в расчете на 200 кубических футов скальной породы, образовавшейся в результате бурения, или 1 (тонна миля/кубический фут). Эта единица измерения по размерности оказывается эквивалентной той единице измерения, которая использовалась в ходе лабораторных исследований показателей истирания. Процент объемного содержания истирающей породы может определяться посредством анализа срезов скважины, которые позволяют количественно определить, литологическим путем, содержание различных компонентов породы. Объем истирающей породы, образующийся в результате процесса бурения, может определяться посредством умножения полного объема скальной породы, образованного в результате бурения, на процентный показатель содержания истирающей породы. В альтернативном случае, литологические данные могут быть получены в результате проведения непосредственных измерений для срезов скважины 52 с применением методов бурения, как это проиллюстрировано на фиг. 1 блоком 64.

Зависимость расчетного объема работ 38 и, при необходимости, показатели истирания 48 могут в дальнейшем использоваться для создания математической (электронной) модели износа бура 68, имеющего те же самые размеры и конструкцию, что и буры 10, 28, 30 и 56, и использующегося непосредственным образом для целей бурения в скважине 70. В примере реализации, проиллюстрированном на фиг. 1, промежуток скважины 70, проходимый посредством бурения с использованием бура 68, начинается от поверхности, проходит слой твердой породы 54 и распространяется ниже этого слоя.

Посредством использования результатов измерений в процессе бурения, а также других известных технологий для скважины 70 может быть определена на текущей основе совокупности данных 72, аналогичных по виду данным 14. Поскольку эти данные основываются на результатах текущих измерений, они будут упоминаться в настоящем описании как "данные в реальном масштабе времени". Эти данные в реальном масштабе времени преобразуются в соответствующие электрические сигналы, которые вводятся в компьютер 16, как это показано линией 74. Используя ту же самую процедуру, которая была ранее описана в связи с преобразованием накопленных данных, т.е. процедуру, обозначенную с помощью блока 34, компьютер может формировать электрические сигналы реального усилия интервала и соответствующие им электрические сигналы интервала промежутка для каждого интервала, проходимого в процессе бурения буром 68. Более того, компьютер может обеспечивать обработку электрических сигналов реального усилия интервала и электрических сигналов интервалов промежутка для бура 68 с целью формирования соответствующего электрического сигнала реального объема работ интервала для каждого интервала, проходимого в процессе бурения буром 68, и периодически реализовывать операцию интегрирования в отношении этих электрических сигналов реального объема работ интервала. В результате этого, в свою очередь, может быть сформирован электрический сигнал текущего объема работ, соответствующий по величине объему работ, выполненному на текущий момент буром 68. После этого на основе использования электрических сигналов, соответствующих зависимости расчетного объема работ 38, компьютер может периодически преобразовывать электрический сигнал текущего объема работ в электрический сигнал текущего износа, который соответствует по величине показателю износа используемого бура, т.е. бура 68.

Подобные основополагающие действия следовало бы осуществлять даже в тех случаях, если бы считалось, что бур 68 на самом деле не проходит через слой твердой породы 54 или другие аналогичные ему истирающие скальные породы. При этом оказывается предпочтительным при достижении электрическим сигналом текущего износа заранее оговоренного предельного уровня, соответствующего величине, не превышающей расчетного объема работ для конкретного бура, имеющего определенные размеры и конструкцию, выводить этот бур, т.е. в данном случае бур 68, из эксплуатации.

Поскольку скважина 70 располагается рядом со скважиной 52, то вполне логично предположить, что бур 68 проходит через слой твердой породы 54, при этом электрический сигнал истирания, формируемый блоком 48, обрабатывается компьютером с целью привнесения поправок к электрическому сигналу текущего износа, формируемому блоком 74, как это было проиллюстрировано в рамках приведенного выше примера, когда предусматривался учет влияния показателей истирания.

Следует также отметить, что в данном случае также может оказаться весьма полезным контролировать интенсивность чрезмерных вибраций, имеющих место для используемого бура 68. При регистрации такого рода чрезмерных вибраций для каждого интервала, на котором имеют место подобные избыточные вибрации, должен формироваться, как это отмечалось выше, соответствующий электрический сигнал максимального усилия. При этом снова, как и раньше, для каждого из упомянутых интервалов должен задаваться предельный уровень, соответствующий по величине максимально допустимому усилию, создаваемому буром в условиях определенных показателей прочности горной породы, и на этой основе формироваться соответствующий электрический сигнал. При этом компьютер 16 может электронным путем сравнивать каждый подобный электрический сигнал максимального усилия с соответствующим электрическим сигналом предельного уровня с целью анализа возможного избыточного износа, превышающего по величине показатель износа, соответствующий электрическому сигналу текущего износа. В результате появляется информация для выполнения действий, направленных на улучшение ситуации. Так, например, могут быть предприняты действия по уменьшению уровня рабочей мощности, например, за счет изменения нагрузки на бур и/или скорости его вращения.

Во всех рассмотренных случаях электрический сигнал текущего износа выводится предпочтительным образом в удобной для его визуального восприятия форме, как это показано линией 76.

Как было показано выше, в предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения предусматривается математическое моделирование в реальном масштабе времени текущего износа используемого бура, которое, по крайней мере частично, основывается на данных, получаемых в процессе упомянутой операции бурения. Тем не менее, как это станет понятно из дальнейшего изложения, в менее предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения такие показатели, как объем работ 54, зависимость расчетного объема работ 66 и/или показатели истирания 68, определяемые в соответствии с различными признаками настоящего изобретения, могут также оказаться весьма полезными, по крайней мере, при определении момента времени, в который следует вывести бур из эксплуатации, последнее вне зависимости от требуемых время от времени изменений параметров состояния и условий прохождения в процессе бурения, например, таких показателей, как нагрузка на бур, скорость вращения бура и т.д., а также изменений других влияющих факторов. Аналогичный вывод, как это станет более очевидным из последующего изложения, остается справедливым и в отношении коэффициента полезного действия или показателя эффективности 78, который, как станет более понятным опять-таки из дальнейшего изложения, может весьма удачным образом использоваться при создании модели износа 74.

В дополнение к использованию при определении зависимости расчетного объема работ 38 электрические сигналы объема работ, формируемые блоком 34, могут также применяться для расчета механического коэффициента полезного действия, или показателя эффективности использования, бура 10 с заданными конструкцией и размером, как это проиллюстрировано блоком 78.

В частности, для каждого интервала скважины, например, на промежутке между точками I и Т, проходимом буром 10 в процессе бурения, формируется соответствующий электрический сигнал минимального усилия интервала. Компьютер 16 может выполнять эту операцию посредством обработки соответствующих электрических сигналов для создания электронной модели, позволяющей решить уравнение вида
F_min = σ_j A_b, (8)
где F_min = минимальное усилие, требуемое при прохождении интервала в процессе бурения,
σ_j = показатель прочности на сжатие горной породы на соответствующем интервале,
A_b = площадь полного поперечного сечения бура.

Упомянутый показатель прочности на сжатие скальной породы, противодействующей создаваемому буром полному усилию, может быть определен из соотношения вида:
σ_j = f_tσ_jt+f_aσ_ja+f_lσ_jl (9)
и
1=f_t+f_a+f₁, (10)
где σ_j = показатель реальной прочности упомянутой скальной породы, противодействующей создаваемому буром полному усилию,
f_t = крутящая составляющая полного создаваемого буром усилия (прикладываемое усилие),
σ_jt = показатель реальной прочности упомянутой скальной породы, противодействующей крутящему усилию, создаваемому буром,
f_a = осевая составляющая полного создаваемого буром усилия (прикладываемое усилие),
σ_ja = показатель реальной прочности упомянутой скальной породы, противодействующей осевому усилию, создаваемому буром,
f₁ = боковая составляющая полного создаваемого буром усилия (сила реакции, которая обычно характеризуется нулевым средним значением и является пренебрежимо малой по величине в условиях использования бурильных стабилизаторов в конструкции нижней части скважины, BHA),
σ_jl = показатель реальной прочности упомянутой скальной породы, противодействующей боковому усилию бура.

Поскольку в рамках полного создаваемого буром усилия крутящая составляющая оказывается доминирующей (при этом показатель f_t оказывается практически равен 10) реальный показатель прочности упомянутой скальной породы оказывается практически соответствующим показателю прочности скальной породы, противодействующей крутящему усилию, создаваемому буром, т.е. фактически σ_j = σ_jt.
Электрические сигналы минимального усилия в интервале соответствуют по величине минимальным усилиям, необходимым, с теоретической точки зрения, для прохождения горной породы на каждом конкретном интервале, т.е. в условиях использования гипотетического бура с идеальным коэффициентом полезного действия или идеальным показателем эффективности.

Далее эти электрические сигналы минимального усилия в интервале и соответствующие электрические сигналы в интервале обрабатываются с целью формирования для каждого интервала, с использованием той же самой процедуры, которая была описана выше в связи с описанием функций блока 34, соответствующего электрического сигнала минимального объема работ.

И, наконец, на заключительной стадии электрические сигналы реального объема работ в интервале и электрические сигналы минимального объема работ в интервале совместно обрабатываются с целью формирования для каждого интервала на промежутке I-Т (или на любом другом промежутке скважины, подразделенном на интервалы) соответствующего электрического сигнала реальной эффективности интервала. Это последнее действие может реализовываться посредством простой обработки упомянутых электрических сигналов с целью создания электронной модели для определения для каждого соответствующего интервала величины отношения электрического сигнала минимального объема работ к электрическому сигналу реального объема работ.

При выполнении этой процедуры, а также при выполнении множества различных составляющих этой процедуры, приводящихся в настоящем описании, определенные операции могут выполняться с помощью компьютера 16. Так, например, в рамках последнего рассмотренного примера компьютер может обеспечивать обработку, начиная от тех информационных сигналов, которые упоминались в связи с их использованием для формирования электрических сигналов усилий - затем для формирования электрических сигналов объема работ - и далее для формирования электрических сигналов эффективности использования бура, при этом любая подобная "укороченная" процедура обработки должна рассматриваться как эквивалентная процедуре, предусматривающей множество вышеописанных действий, призванных подробным образом пояснить и раскрыть, чему также призвана способствовать приводящаяся ниже формула изобретения, существо предлагаемого изобретения, иллюстративный пример реализации которого был приведен выше.

С практической точки зрения компьютер 16 может формировать каждый электрический сигнал реальной эффективности интервала посредством обработки других уже ранее упоминавшихся в описании электрических сигналов для целей создания электронной модели, позволяющей решать следующее уравнение:

Следует отметить, однако, что несмотря на тот факт, что уравнение (11) является полным и точным, оно содержит определенную долю избыточности, что связано с возможностью отбрасывания тех входящих в него переменных, которыми можно пренебречь с практической точки зрения. В результате процедура расчета может быть заметно упрощена посредством отбрасывания переменной, связанной с эффективностью использования создаваемого бокового усилия, посредством чего соотношение (11) преобразуется к виду:
E_b = (σ_jtf_t+σ_jaf_a)A_b(2πT/d_c+F_j+W) (12)
или в результате отбрасывания переменной, связанной с эффективностью использования осевого усилия, и других пренебрежимо малых по величине переменных, к еще более простому соотношению вида:
E_b = σ_jt(d_c/T)(A_b/2π). (13)
Другие соотношения, эквивалентные (11), включают соотношение вида:
E_b = A_b(σ_jtf²_t/F_t+σ_jaf²_a/F_a+σ_jlf²_l/F_l), (14)
При этом электрические сигналы эффективности могут выводиться в удобной для визуального восприятия форме, как это показано линией 80.

Как показано линией 82, модель для определения показателей эффективности может также использоваться для математического моделирования в реальном масштабе времени износа бура (как это проиллюстрировано блоком 74). В частности, электрические сигналы реального или фактического объема работ для соответствующих интервалов, проходимых буром, могут подвергаться обработке совместно с электрическими сигналами минимального объема работ интервала, полученными для контрольной скважины 52, с целью формирования для каждого подобного интервала промежутка скважины 70 соответствующего электрического сигнала эффективности интервала, в реальном масштабе времени, при этом процедура обработки сигналов оказывается полностью аналогичной описанной выше. Для специалистов в данной области техники не представляет труда понять, что электрические сигналы минимального объема работ (так же, как и в случае с рядом совокупностей упоминавшихся выше электрических сигналов другого типа) могли бы обрабатываться на основе получаемых от скважины 70 в реальном масштабе времени данных вместо того (или в дополнение к тому), чтобы обрабатываться на основе данных, получаемых только от контрольной скважины 52.

Эти электрические сигналы эффективности интервала в реальном масштабе времени сравниваются предпочтительно электронным путем с использованием компьютера 16 с соответствующими электрическими сигналами "реальной" эффективности интервала, формируемыми на основе использования данных, имевших место для предшествующих буров и скважин. Если две упомянутые совокупности электрических сигналов эффективности демонстрируют серьезные расхождения для большого числа интервалов, можно воспользоваться специальным показателем расхождения для выявления того факта, являются расхождения, с одной стороны, следствием наличия проблем с самим процессом бурения, например, с катастрофическими отказами бура или с эффектами комкования, или же они являются, с другой стороны, следствием возрастания показателей истирания горной породы. Подобный подход может оказаться весьма полезным, например, при определении того факта, проходит ли в действительности, как это предполагается, бур 68 слой твердой породы 54 и/или проходит ли бур 68 какие-либо дополнительные слои твердой породы. Так, в частности, если этот показатель расхождения оказывается слишком большим, например, при достаточно резком увеличении этого показателя, можно сделать вывод о существовании определенных проблем, связанных с процессом бурения. С другой стороны, если величина показателя расхождения увеличивается медленным образом, можно с уверенностью утверждать, что причина связана с увеличением показателей истирания скальной породы.

Уменьшение скорости проникновения (в отсутствие каких-либо изменений в производительности или в прочности горной породы) указывает на появление расхождений при оценке показателей эффективности. Следовательно, представляется весьма удобным контролировать глубину проникновения в процессе осуществления бурения буром 68 и на основе анализа показателей уменьшения скорости проникновения инициировать или отменять процедуру сравнения электрических сигналов эффективности в реальном масштабе времени и электрических сигналов реальной эффективности.

Коэффициент полезного действия или соответствующий показатель эффективности 78 может также использоваться и для других целей, как это проиллюстрировано в графической форме на фиг. 4 и 5. Обратимся сначала к фиг. 4, где показано множество электрических сигналов прочности на сжатие, которые также могут формироваться для реализации целей настоящего изобретения и которые соответствуют различным значениям показателя прочности на сжатие горной породы, с которыми реально приходится сталкиваться буру. Для каждого из этих электрических сигналов прочности на сжатие в дальнейшем устанавливается корреляционная связь с одним из электрических сигналов реальной эффективности интервала, соответствующим реальному показателю эффективности использования бура на интервале, характеризующемся соответствующей величиной показателя прочности горной породы. Эти коррелированные сигналы графически показаны на фиг. 4 точками s₁-s₅. Посредством обработки этих электрических сигналов компьютер 16 может обеспечивать выполнение операции экстраполяции с формированием совокупности электрических сигналов, образующих непрерывную зависимость вида "эффективность/прочность", графически интерпретированную в виде кривой с₃, для случая конкретного бура, имеющего определенные размер и конструкцию. Для целей экстраполяции следует использовать гладкую и непрерывную функцию с₃, поэтому может случиться так, что эта кривая с₃ не будет точно проходить через каждую точку, с помощью которой она была экстраполирована, т.е. упомянутая совокупность электрических сигналов не будет содержать элементы, точным образом корреспондирующиеся с каждой парой коррелированных электрических сигналов s₁-s₅.

На основе применения известных инженерных подходов оказывается возможным определять такую величину показателя прочности горной породы (графически интерпретируемую линией ₁), при превышении которой бур заданной конструкции просто не сможет быть использован для целей бурения, т.е. не сможет эффективно выполнять операции бурения и/или будет проявлять отказ в работе. Функция с₃, определяющаяся посредством экстраполяции для коррелированных электрических сигналов, может не продолжаться за точку L₁. Кроме того, может оказаться весьма полезным, опять-таки на основе использования хорошо известных инженерных подходов, определять второй предельный уровень, или электрический сигнал отсечки, графически проиллюстрированный линией L₂ и соответствующий приемлемому, с экономической точки зрения, предельному уровню, т.е. такому предельному уровню для показателя прочности на сжатие, с превышением которого становится просто экономически невыгодным производить бурение, например, в силу того, что показатели износа будут заметно превалировать над показателями реально проделанной в ходе бурения работы. Обратимся теперь к фиг. 5; компьютер 16 может также реализовывать операцию экстраполяции в отношении электрических сигналов реальной эффективности интервала и одной совокупности электрических сигналов, графически интерпретированных кривой с₃, для формирования другой совокупности электрических сигналов, графически интерпретированных на фиг. 5 кривой с₄ и характеризующих непрерывную зависимость, имеющую место между результирующим объемом работ, выполненным буром, и уменьшением показателя эффективности, связанным с износом в условиях определенного показателя прочности проходимой буром горной породы. Эту процедуру также можно реализовать на основе накопленных данных. Конечная точка p_max, соответствующая максимальному объему работ, который может быть выполнен до полного износа бура, играет в данном случае ту же самую роль, что и одноименная точка, показанная на фиг. 2. Следует отметить, что на практике могут рассчитываться и другие кривые типа с₄, отвечающие другим показателям прочности горной породы и диапазону, показанному на фиг. 4.

Обратимся снова к фиг. 1: компьютер 16 может также обрабатывать электрические сигналы, которые будут более подробно описаны ниже, с целью формирования электрического сигнала, пропорционального по величине скорости проникновения, приводящегося ниже в виде сокращения "ROP" и обозначенного в общем случае линией 81. Как уже отмечалось выше, существует фундаментальная взаимосвязь между скоростью проникновения и производительностью. Эта взаимосвязь, для частного случая дается соотношением вида:
R = P_lim E_b/σ_j A_b. (15)
Как станет более понятным в ходе последующего изложения, все переменные в соотношении (15), по которому предлагается рассчитывать скорость проникновения R, оказываются известными и, кроме того, уже были преобразованы в соответствующие электрические сигналы, вводимые в компьютер 16. Следовательно, компьютер 16 может осуществить расчет скорости проникновения посредством обработки этих электрических сигналов с целью создания электронной модели для решения уравнения (15).

Поскольку к настоящему времени уже разработаны специальные средства, позволяющие контролировать скорость проникновения в процессе бурения, наиболее вероятным направлением использования подобного подхода на практике является формирование прогноза относительно скорости проникновения. Подобная прогнозируемая величина скорости может в дальнейшем сравниваться с реальной измеренной величиной скорости проникновения (в процессе бурения), причем наличие значительных расхождений в результате подобного сравнения будет указывать на наличие определенных проблем, связанных с процессом бурения, и на необходимость принятия соответствующих мер.

Весьма интересный с практической точки зрения вариант совместного использования зависимости расчетного объема работ 38, показателя эффективности 78 и ROP 81 состоит в определении того факта, может ли использоваться бур заданной конструкции для бурения на значительных по длине промежутках скважины в условиях прохождения определенных участков геологической формации, и, в случае положительного ответа на этот вопрос, в определении размеров упомянутого промежутка скважины и/или скорости бурения. Подобный подход может быть распространен и на процедуру анализа возможности применения для вышеупомянутых целей буров различной конструкции, причем после выявления конструкций бура, позволяющих решить поставленную задачу, обеспечивается возможность по выявлению одного или нескольких буров заданной конструкции, обеспечивающих возможность формирования посредством бурения упомянутого промежутка скважины, и обоснованному научному выбору (блоком 42) конкретного бура в соответствии с критерием минимальных затрат в расчете на единицу длины скважины, формируемой в конкретной горной породе. Часть процедуры по обработке электронных сигналов, требуемой для определения того факта, может или нет (или если может, то на каком промежутке) конкретный бур применяться для целей бурения в условиях конкретной геологической формации, может быть реализована на основе использования блока выбора бура 42, как это показано на фиг. 1. Тот факт, что эта процедура предусматривает использование зависимости расчетного объема работ 38, показателя эффективности 78 и ROP 81, иллюстрируется линиями 44, 83 и 82 соответственно. Тот факт, что в результате этой процедуры формируются выходные электрические сигналы, иллюстрируется с помощью линии 46.

Приведенная на фиг. 6 диаграмма представляет собой схему решений, связанных с теми процедурами, которые реализуются компьютером 16 в блоке 42, в соответствии с предпочтительным вариантом реализации данного признака настоящего изобретения. На фиг. 1 представляющий интерес промежуток скважины обозначен буквой H и вследствие его близости к скважинам 52 и 70 предположительно проходит через слой твердой породы 54.

Сначала, как это проиллюстрировано блоком 90, максимальная величина показателя прочности на сжатие, реализующаяся для представляющего интерес промежутка скважины H, сравнивается с приемлемым предельным уровнем, предпочтительно с величиной, соответствующей линии L₂ на фиг. 4, для определения оценки для бура с первым типом конструкции. Следует отметить, что компьютер 16 может обеспечивать выполнение указанной операции посредством простого сравнения соответствующих электрических сигналов. Если показатель прочности горной породы на промежутке скважины H превышает установленный предельный уровень, бур упомянутой конструкции просто исключается из рассмотрения. В альтернативном случае этот бур получает статус "O.K." и осуществляется переход к блоку 92. При этом заданный промежуток скважины H подразделяется на весьма большое количество небольших интервалов, а в компьютер 16 вводятся соответствующие электрические сигналы. Для целей настоящего изложения сначала рассмотрение будет проводиться с использованием только двух подобных интервалов. Посредством реализации процедуры, описанной выше в связи с показанным на фиг. 1 блоком 78, может быть выбран электрический сигнал эффективности, который характеризует эффективность использования нового бура первого типа в условиях конкретной величины показателя прочности горной породы на новом интервале промежутка H, который в рамках данного рассмотрения будет соответствовать второму из вышеупомянутых двух интервалов.

Предпочтительно, чтобы компьютер 16 к этому моменту уже был запрограммирован таким образом, чтобы упомянутые интервалы на промежутке скважины H, предположительно проходящем через слой твердой породы 54, были однозначным образом идентифицируемы. В ходе процедуры, схематично проиллюстрированной блоком 94, компьютер определяет, связан или нет новый интервал, второй интервал в рамках данного рассмотрения, с присутствием истирающей бур породы. Поскольку второй интервал будет располагаться достаточно близко к поверхности или верхнему концу промежутка скважины H, ответ для данного прохода будет "нет".

Процедура при этом предусматривает непосредственный переход к блоку 98. Если текущий проход соответствует первому проходу цикла, для предшествующих интервалов будет пока еще отсутствовать значение, соответствующее результирующему объему работ, выполненному буром. Если в альтернативном случае первый проход осуществлялся только для одного интервала, для этого первого интервала может иметь место определенное значение, соответствующее выполненному объему работ, и в блоке 98 может быть произведена коррекция электрического сигнала эффективности, связанная со снижением эффективности использования бура, что является следствием этой ранее выполненной работы, с использованием электрических сигналов, схематично показанных на фиг. 5. Тем не менее, даже в этом последнем случае, вследствие малости размеров интервалов, снижение эффективности и уменьшение объема работ для первого интервала будут носить пренебрежимо малый характер, в связи с чем какие-либо коррекции производить практически не потребуется.

Как проиллюстрировано блоком 99, компьютер в дальнейшем будет осуществлять совместную обработку электрического сигнала предельного уровня производительности, электрического сигнала эффективности, электрического сигнала реальной прочности горной породы и электрического сигнала площади поперечного сечения бура с целью моделирования скорости проникновения для первых двух интервалов (при условии, что это происходит для самого первого прохода цикла) или для второго интервала (при условии, что первый проход осуществлялся только с использованием первого интервала). В любом из рассмотренных случаев каждый электрический сигнал ROP интервала может быть запомнен и сохранен. В альтернативном варианте каждый из электрических сигналов ROP интервала может быть преобразован с формированием соответствующего электрического сигнала времени, характеризующего временной период, необходимый для прохождения буром конкретного интервала, а уже эти электрические сигналы времени в дальнейшем будут запоминаться и храниться. Следует отметить, что это действие не обязательно должно выполняться сразу же после действий блока 98, а может, к примеру, выполняться между действиями блоков 102 и 104, как это будет более подробно пояснено ниже.

Далее, как проиллюстрировано блоком 100, компьютер будет обеспечивать обработку электрических сигналов эффективности для первых двух интервалов (или для второго интервала, если обработка для первого интервала была осуществлена в рамках более раннего прохода) с целью формирования соответствующих электрических сигналов прогнозирования объема работ интервала, соответствующих по величине объему работ, который был бы выполнен буром в процессе бурения на соответствующем интервале. Это действие может быть реализовано, по существу, посредством выполнения процедуры, обратной той, которая использовалась для перехода от блока 34 к блоку 78 на фиг. 1.

Как проиллюстрировано блоком 102, компьютер в дальнейшем выполняет операцию интегрирования в отношении электрических сигналов прогнозируемого объема работ в интервале для этих двух первых интервалов формирования электрического сигнала результирующего прогнозируемого объема работ.

Как проиллюстрировано блоком 104, электрические сигналы, соответствующие длинам первых двух интервалов, также претерпевают операцию интегрирования или суммирования и сравниваются электронным путем с длиной промежутка скважины Н. Для первых двух интервалов это суммарное значение, естественно, будет меньшим длины промежутка скважины H, поэтому процедура будет инициировать переход к блоку 106. При этом компьютер будет сравнивать также электронным путем электрический сигнал результирующего объема работ, сформированный в блоке 102, с электрическим сигналом, соответствующим расчетному объему работ, т.е. с величиной объема работ для точки p_max (см. фиг. 2), ранее определенной в блоке 38 фиг. 1. Для первых двух интервалов результирующий объем работ будет пренебрежимо малым и, конечно же, не будет превышать расчетный объем работ. Следовательно, как показано линией 109, процедура будет оставаться в пределах основного цикла и инициировать возврат к блоку 92, где будет формироваться другой электрический сигнал эффективности, основывающийся на данных относительно прочности горной породы на следующем, т. е. третьем, интервале. Третий интервал едва ли будет проходить через слой твердой породы 54, поэтому процедура снова будет инициировать непосредственный переход от блока 94 к блоку 98. При этом компьютер будет осуществлять коррекцию электрического сигнала эффективности для третьего интервала на основе анализа ранее определенного в рамках предшествующего прохода цикла в блоке 102 электрического сигнала результирующего объема работ, т.е. будет осуществлять коррекцию объема работ, который был бы выполнен, если бы бур нормально прошел в процессе бурения первые два интервала. Процедура в дальнейшем предусматривает выполнение тех же самых действий, что и раньше.

Для тех реализующихся позднее интервалов, которые все-таки проходят через слой твердой породы 54, программа компьютера 16 будет осуществлять, в точке на схеме решений, схематично обозначенной в виде блока 94, коррекцию показателей истирания на основе электрических сигналов, соответствующих данным, получаемым, как это было подробно описано выше в связи с блоком 48 фиг. 1, и только после этого будет инициировать переход к блоку коррекции 98.

Если для какой-либо точки промежутка H та часть процедуры, которая соответствует блоку 106, выявит появление электрического сигнала результирующего объема работ, по величине не меньшего электрического сигнала расчетного объема работ, то это будет означать, что для прохождения промежутка скважины H потребуется более одного бура одной и той же конструкции. В этой точке в соответствии с предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения и в соответствии с проиллюстрированными в блоке 107 действиями запомненные электрические сигналы ROP будут усредняться и в дальнейшем обрабатываться с целью формирования электрического сигнала, соответствующего по величине временному периоду, который потребовался бы первому буру для прохождения в процессе бурения расстояния до упомянутой точки. (Если электрические сигналы ROP интервала к этому времени уже были преобразованы в электрические сигналы времени интервала, то, конечно же, электрические сигналы времени интервала будут просто просуммированы.) В любом случае теперь можно считать, что процедура перешла к анализу следующего бура упомянутой конструкции, так что, как проиллюстрировано блоком 108, электрический сигнал результирующего объема работ будет снова обращаться в ноль перед возвращением к блоку 92 в рамках цикла.

В то же самое время использование первого бура первой конструкции или какого-либо другого бура той же самой первой конструкции в конечном итоге, по существу, приведет к тому, что в блоке 104 будет зафиксирован факт превышения, или соответствия, суммарной длиной интервалов длины промежутка скважины H, т.е. факт того, что бур или совокупность буров гипотетически обеспечили бурение на всем представляющем интерес промежутке. В этом случае программа компьютера 16 будет обеспечивать необходимую индикацию этого факта и будет инициировать переход процедуры к блоку 110, который схематично обозначает операцию по формированию электрического сигнала, соответствующего по величине оставшемуся сроку эксплуатации последнего бура упомянутой конструкции. Этот электрический сигнал может формироваться на основе совокупности электрических сигналов, схематично интерпретированных в виде кривой с₂ на фиг. 2.

Далее, как это проиллюстрировано блоком 111, компьютер выполняет те же самые операции, которые были подробно описаны в связи с блоком 107, т.е. формирует электрический сигнал, соответствующий временному периоду бурения для последнего бура в заданной совокупности буров (упомянутой конструкции).

После этого, как проиллюстрировано блоком 112, оператор будет определять, в полном ли объеме были сформированы оценки для различных конструкций буров. До сих пор речь шла только о бурах одной, первой, конструкции. Следовательно, на этом этапе оператор может перейти к анализу возможностей буров второй конструкции, как это проиллюстрировано блоком 114. При этом, не только будет производиться переустановка в ноль для электрического сигнала результирующего объема работ, как в случае с блоком 108, но и будет осуществляться ввод новых электрических сигналов, соответствующих таким, в общем случае другим по величине, показателям, как показатели эффективности, зависимость расчетного объема работ, показатели истирания и т.д., для бура второй конструкции, призванных заменить соответствующие электрические сигналы для буров первой конструкции и предназначенных для использования при последующем выполнении процедуры. Как это проиллюстрировано блоком 115, процедура определения оценки для буров второй конструкции будет инициировать переход к основному циклу только в том случае, если предельная величина показателя прочности на сжатие, характерная для буров второй конструкции, не окажется меньшей показателя прочности горной породы, характерного для промежутка скважины Н.

В определенный момент времени в рамках блока 112 оператор примет решение о том, что для всех типов конструкции буров были определены необходимые оценки. Далее процедура будет инициировать переход в блоку 116, т.е. переход к операции выбора конкретного бура в соответствии с критерием обеспечения минимальных затрат в расчете на один фут проходимого в процессе бурения промежутка скважины H. Следует отметить, что подобный критерий вовсе не означает выбор именно того бура, который обеспечит прохождение на самую большую глубину до его замены. Так, например, может потребоваться сделать обоснованный выбор между буром, который позволяет пройти в процессе бурения весь промежуток скважины H, но который является весьма дорогостоящим, а также буром другой конструкции, когда для прохождения упомянутого промежутка скважины H требуется использовать два подобных бура, но когда общие затраты на эти два бура оказываются заметно меньшими затрат на один бур первой конструкции. В этом случае бур второй конструкции был бы предпочтительнее.

В ситуациях, когда имеется уверенность в том, что показатели истирания на различных интервалах могут заметным образом разниться, может использоваться и более сложная процедура проведения анализа. Так, например, на практике для прохождения расстояния до слоя твердой породы 54 может потребоваться по меньшей мере три бура одной конструкции, для прохождения самого этого слоя твердой породы 54 может потребоваться два или большее число более дорогостоящих буров другой конструкции, а для завершения бурения ниже слоя твердой породы 54 может потребоваться использование буров третьей конструкции.

Выше были описаны различные свойства и признаки настоящего изобретения, которые могут использоваться совместно для создания полномасштабной системы. Тем не менее в ряде случаев различные индивидуальные признаки и свойства настоящего изобретения, как правило, представленные различными блоками компьютера 16 на фиг. 1, могут весьма успешно использоваться в отсутствие необходимости применения других его признаков и свойств. Более того, для каждого из этих упомянутых признаков и свойств настоящего изобретения могут быть предусмотрены различные модификации и упрощения, в частности, для использовании их в рамках менее предпочтительных вариантов реализации настоящего изобретения.

Таким образом, считается, что объем настоящего изобретения ограничивается только приводящейся ниже формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Способ анализа производительности бура заданных размера и конструкции при бурении горной породы, включающий стадии формирования посредством бурения скважины с использованием бура, начиная от исходной точки и заканчивая конечной точкой, определения расстояния между исходной и конечной точками, разделения расстояния на определенное число интервалов промежутка, формирования множества электрических сигналов реального усилия в интервале, каждый из которых соответствует величине усилия, создаваемого буром в соответствующем интервале в промежутке между исходной и конечной точками, формирования множества электрических сигналов в интервале промежутка, каждый из которых соответствует длине интервала для соответствующего одного из упомянутых электрических сигналов реального усилия в интервале, и совместной обработки электрических сигналов реального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для определения величины, соответствующей полному объему работ, выполненному буром в процессе бурения в промежутке от начальной точки до конечной точки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют совместную обработку электрических сигналов реального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для формирования электрического сигнала среднего взвешенного усилия, соответствующего средней взвешенной величине усилия, создаваемого буром в промежутке между исходной и конечной точками, и умножение средней взвешенной величины усилия на величину расстояния между исходной и конечной точками для определения величины полного объема работ.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют совместную обработку электрических сигналов реального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для формирования соответствующего электрического сигнала реального объема работ в интервале для каждого из интервалов и интегрирование электрических сигналов реального объема работ в интервале для формирования электрического сигнала полного объема работ, соответствующего величине полного объема работ.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют определение функциональной зависимости усилие/расстояние посредством совместной обработки электрических сигналов реального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка и интегрирование этой функциональной зависимости.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что вибрации бура приводят к изменению создаваемого буром в интервале усилия, а каждый электрический сигнал реального усилия в интервале соответствует средней величине усилия, создаваемого буром на соответствующем интервале.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый электрический сигнал реального усилия интервала формируют посредством совместной обработки электрических сигналов, состоящих соответственно из электрического сигнала скорости вращения бура, электрического сигнала крутящего усилия бура и электрического сигнала скорости проникновения бура.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что каждый электрический сигнал реального усилия в интервале также формируют посредством совместной обработки электрических сигналов, состоящих соответственно из электрического сигнала нагрузки на бур и электрического сигнала гидравлического ударного воздействия.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что каждый электрический сигнал реального усилия в интервале также формируют посредством обработки электрического сигнала, соответствующего электрическому сигналу бокового усилия, воздействующему на бур в соответствующем интервале в процессе бурения.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый электрический сигнал реального усилия в интервале формируют посредством совместной обработки электрических сигналов, состоящих соответственно из электрического сигнала создаваемого буром крутящего усилия и электрического сигнала глубины проникновения в расчете на один оборот бура.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют определение износа для буров упомянутых размера и конструкции, при этом выполняют формирование посредством бурения множества подобных скважин с использованием подобных упомянутых буров и определение соответствующего полного объема работ для каждого из буров и дополнительно осуществляют следующие действия по формированию соответствующего электрического сигнала полного объема работ, соответствующего полному объему работ для каждого из упомянутых буров, извлечению каждого из буров из соответствующей ему скважины после достижения им соответствующей конечной точки, измерению показателя износа каждого бура после его извлечения и формированию соответствующего электрического сигнала износа, установлению корреляционной связи между электрическим сигналом полного объема работ и электрическим сигналом износа для каждого бура и экстраполяции электрических сигналов полного объема работ и электрических сигналов износа для формирования последовательности электрических сигналов, соответствующих непрерывной зависимости расчетного объема работ между объемом работ и износом бура заданного размера и конструкции.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что упомянутую последовательность электрических сигналов преобразуют в визуально регистрируемую форму.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что вибрации бура приводят к изменению создаваемого буром в интервале усилия, а каждый электрический сигнал реального усилия в интервале соответствует средней величине усилия, создаваемого буром на соответствующем интервале.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что формируют электрический сигнал максимального усилия, соответствующего максимальной величине усилия, создаваемого буром на соответствующем интервале, определяют предельный уровень, соответствующий максимально допустимой величине усилия, необходимого для прохождения посредством бурения горной породы с соответствующим показателем прочности на соответствующем интервале, и сравнивают величину, соответствующую электрическому сигналу максимального усилия, с предельным уровнем для выявления возможного чрезмерного износа бура.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что при условии превышения или равенства величины, соответствующей электрическому сигналу максимального усилия, предельного уровня соответствующий бур исключают из группы тех буров, для которых формируют электрические сигналы зависимости расчетного объема работ.

15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что осуществляют формирование электрического сигнала предельного уровня, соответствующего предельному уровню, и сравнение электронным путем электрического сигнала предельного уровня с электрическими сигналами максимального усилия.

16. Способ по п.10, отличающийся тем, что зависимость расчетного объема работ, определяемая упомянутым выше образом, включает точку корреляции максимального износа/максимального объема работ.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что определяют возможность формирования посредством бурения первым буром с упомянутыми размером и конструкцией заданного промежутка в геологической формации и осуществляют формирование по меньшей мере двух электрических сигналов эффективности использования бура, соответствующих показателю прочности горной породы на соответствующих последовательным образом расположенных интервалах упомянутого промежутка скважины, обработку электрических сигналов эффективности бура для формирования соответствующих электрических сигналов прогнозируемого объема работ в интервале, соответствующих тем объемам работ, которые были бы выполнены буром при прохождении посредством бурения соответствующих интервалов, обработку электрических сигналов прогнозируемого объема работ, соответствующих объемам работ, которые могли бы быть выполнены буром в процессе бурения на интервалах, сравнение суммарной длины интервалов с длиной промежутка скважины, сравнение при условии превышения длиной промежутка скважины суммарной длины интервалов электрического сигнала результирующего прогнозируемого объема работ с электрическим сигналом, соответствующим величине объема работ для точки максимального износа/максимального объема работ.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что электрический сигнал результирующего прогнозируемого объема работ не превышает электрический сигнал, соответствующий величине объема работ для точки максимального износа/максимального объема работ, при этом дополнительно осуществляют формирование упомянутым выше способом по меньшей мере еще одного дополнительного электрического сигнала эффективности для соответствующего последовательно расположенного интервала, коррекцию упомянутого дополнительного электрического сигнала эффективности с учетом снижения эффективности вследствие объема работ, выполненного на предшествующих интервалах, обработку упомянутым выше способом скорректированного упомянутого дополнительного электрического сигнала эффективности для формирования соответствующего дополнительного электрического сигнала прогнозируемого объема работ в интервале, обработку упомянутым выше способом всех электрических сигналов прогнозируемого объема работ в интервале для формирования нового электрического сигнала результирующего прогнозируемого объема работ, соответствующего объему работ, который мог бы выполнить бур в процессе прохождения посредством бурения всех интервалов, сравнение упомянутым выше способом суммарной длины интервалов с длиной промежутка скважины.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что длина промежутка скважины превышает суммарную длину интервалов, при этом дополнительно осуществляют сравнение нового электрического сигнала результирующего прогнозируемого объема работ с величиной объема работ для точки максимального износа/максимального объема работ.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что электрический сигнал, соответствующий величине объема работ для точки максимального износа/максимального объема работ, превышает новый электрический сигнал результирующего прогнозируемого объема работ, при этом дополнительно осуществляют повторение стадий по п.18.

21. Способ по п.19, отличающийся тем, что новый электрический сигнал результирующего прогнозируемого объема работ превышает или равен электрическому сигналу, соответствующему величине объема работ для точки максимального износа/максимального объема работ, при этом дополнительно осуществляют повторение стадий по п.17 для нового бура с теми же самыми размером и конструкцией, но для нового промежутка, меньшего исходного промежутка скважины на суммарную длину интервалов, пройденных первым буром.

22. Способ по п. 18, отличающийся тем, что суммарная длина интервалов превышает или равна длине промежутка скважины, при этом дополнительно осуществляют повторение стадий по п.17 для первого бура другой конструкции.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что осуществляют формирование для каждого интервала электрического сигнала, соответствующего скорости проникновения на этом интервале посредством совместной обработки электрических сигналов, состоящих соответственно из электрического сигнала уровня ограничения производительности для конкретного показателя прочности горной породы, электрического сигнала эффективности для конкретного интервала, электрического сигнала прочности горной породы для конкретного интервала и электрического сигнала площади перпендикулярного поперечного сечения бура, и обработку для каждого бура электрических сигналов скорости проникновения интервала для формирования электрического сигнала, соответствующего времени бурения для бура.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что осуществляют выбор из совокупности буров заданных конструкций, обеспечивающих возможность прохождения посредством бурения конкретного промежутка скважины одного бура заданной конструкции, обеспечивающего минимальные затраты в расчете на один фут длины проходимого буром промежутка.

25. Способ по п.22, отличающийся тем, что осуществляют совместную обработку нового электрического сигнала результирующего прогнозируемого объема работ и электрического сигнала, соответствующего величине объема работ для точки максимального износа/максимального объема работ, для формирования электрического сигнала, соответствующего оставшемуся сроку эксплуатации бура.

26. Способ по п.18, отличающийся тем, что перед выполнением стадий по п. 17 для по меньшей мере одного контрольного бура с размером и конструкцией, аналогичными размеру и конструкции первого бура, осуществляют стадии формирования электрического сигнала минимального усилия в интервале, соответствующего минимальному усилию, требующемуся теоретически для прохождения горной породы посредством бурения на каждом из упомянутых интервалов, совместной обработки электрических сигналов минимального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для контрольного бура для формирования для контрольного бура соответствующего электрического сигнала минимального объема работ для каждого из упомянутых интервалов, совместной обработки электрических сигналов реального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для формирования для контрольного бура электрического сигнала реального объема работ в интервале для каждого из упомянутых интервалов, совместной обработки электрических сигналов реального объема работ в интервале и электрических сигналов минимального объема работ в интервале для формирования соответствующего электрического сигнала реальной эффективности в интервале для каждого интервала, формирования множества электрических сигналов прочности на сжатие для различных показателей прочности на сжатие горной породы и установления корреляционной связи каждого электрического сигнала прочности на сжатие с одним из электрических сигналов реальной эффективности в интервале, соответствующим показателю эффективности использования контрольного бура в интервале, характеризующемся соответствующим показателем прочности на сжатие горной породы, и экстраполяции коррелированных электрических сигналов прочности на сжатие и электрических сигналов реальной эффективности в интервале для контрольного бура для формирования первой последовательности электрических сигналов, соответствующих непрерывной зависимости эффективность/прочность для бура заданных размера и конструкции, а также предусматривающий в процессе выполнения действий по пп.17 и 18 использование первой совокупности электрических сигналов для определения величины электрических сигналов эффективности использования бура, формируемых упомянутым выше способом.

27. Способ по п.26, отличающийся тем, что перед выполнением действий по п. 17 осуществляют стадии определения по упомянутой зависимости эффективность/прочность предельного значения прочности на сжатие горной породы, при превышении которого бур заданной конструкции не должен использоваться для целей бурения, и сравнения предельного значения с показателями прочности на сжатие горной породы на заданном промежутке скважины, а также выполнения стадий по п.17 для первого бура только в условиях непревышения показателями прочности горной породы на заданном промежутке скважины предельного значения.

28. Способ по п.26, отличающийся тем, что перед выполнением стадий по п. 17 осуществляют экстраполяцию электрических сигналов реальной эффективности в интервале для контрольного бура и первой последовательности электрических сигналов с формированием по меньшей мере еще одной последовательности электрических сигналов, соответствующих непрерывной зависимости между результирующим объемом работ, выполненным буром, и снижением эффективности вследствие износа для одного из соответствующих показателей прочности горной породы на заданном промежутке скважины, а также осуществляют стадии по пп.17 и 18 с использованием второй последовательности электрических сигналов для коррекции упомянутым выше способом электрических сигналов эффективности.

29. Способ по п. 17, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют анализ показателей истирания горной породы в промежутке скважины и последующую коррекцию электрических сигналов прогнозируемого объема работ в интервале для учета возросшего износа, обусловленного истирающими свойствами горной породы.

30. Способ по п.10, отличающийся тем, что каждая из скважин проходится посредством бурения в горной породе с относительно небольшими показателями истирания, при этом дополнительно определяют показатели истирания для горной породы, проходимой вдоль заданного промежутка другой скважины с использованием другого аналогичного бура, посредством измерения показателей износа другого бура после прохождения посредством бурения упомянутого промежутка другой скважины, определяют по зависимости расчетного объема работ величину, соответствующую показателю износа другого бура, и формируют соответствующий электрический сигнал расчетного объема работ, определяют объем истирающей горной породы, образовавшийся в результате бурения на упомянутом промежутке другой скважины, и формируют соответствующий электрический сигнал объема истирающей горной породы, формируют электрический сигнал реального объема работ, соответствующего объему работ, выполненному другим буром при прохождении посредством бурения упомянутого промежутка другой скважины, и совместно обрабатывают электрический сигнал реального объема работ для другого бура, электрический сигнал расчетного объема работ для другого бура и электрический сигнал объема истирающей горной породы для формирования электрического сигнала истирания горной породы.

31. Способ по п.30, отличающийся тем, что объем истирающей горной породы, образованный в результате бурения другой скважины, определяют посредством обработки электрических сигналов, соответствующих данным литологических измерений.

32. Способ по п.31, отличающийся тем, что данные литологических измерений определяют для срезов располагающихся поблизости скважин.

33. Способ по п.31, отличающийся тем, что данные литологических измерений определяют в другой скважине посредством проведения измерений в процессе бурения.

34. Способ по п.10, отличающийся тем, что осуществляют математическое моделирование износа для бура, используемого для бурения текущей скважины, посредством формирования упомянутым выше способом электрических сигналов реального усиления в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для каждого интервала, проходимого с использованием упомянутого используемого бура, совместной обработки электрических сигналов реального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для используемого бура для формирования соответствующего электрического сигнала реального объема работ в интервале для каждого интервала, проходимого с помощью упомянутого используемого бура, периодического интегрирования электрических сигналов реального объема работ в интервале для формирования электрического сигнала текущего объема работ, соответствующего объему работ, выполненному на текущий момент используемым буром, и периодического преобразования посредством использования зависимости расчетного объема работ электрического сигнала текущего объема работ в электрический сигнал текущего износа, указывающий на величину показателя износа используемого бура.

35. Способ по п.34, отличающийся тем, что осуществляют вывод из эксплуатации используемого бура при достижении электрическим сигналом текущего износа предварительно установленного предельного уровня.

36. Способ по п. 34, отличающийся тем, что при условии присутствия в контрольном промежутке контрольной скважины, расположенной поблизости от текущей скважины, горной породы с большими показателями истирания осуществляют стадии измерения показателя износа контрольного бура, определения по зависимости расчетного объема работ величины, соответствующей износу контрольного бура, и формирования соответствующего электрического сигнала расчетного объема работ, определения объема истирающей горной породы, образованного в результате бурения в контрольном промежутке, и формирования соответствующего электрического сигнала объема истирающей горной породы, формирования электрического сигнала реального объема работ, соответствующего объему работ, выполненному контрольным буром, и совместной обработки электрического сигнала реального объема работ для контрольного бура, электрического сигнала расчетного объема работ для контрольного бура и электрического сигнала объема истирающей горной породы для формирования электрического сигнала истирания, а также обработки электрического сигнала истирания для коррекции электрического сигнала текущего износа.

37. Способ по п.34, отличающийся тем, что вибрации используемого бура приводят к изменению усилия бура на интервале, при этом осуществляют формирование соответствующего электрического сигнала максимального усилия, соответствующего максимальному усилию, создаваемому буром на соответствующем интервале, определение предельного уровня, соответствующего максимально допустимому усилию, требуемому для прохождения посредством бурения горной породы с соответствующим показателем прочности, на соответствующем интервале, сравнение величины, соответствующей электрическому сигналу максимального усилия, с соответствующим предельным уровнем для анализа возможного износа, превышающего показатель износа, соответствующий электрическому сигналу текущего износа.

38. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют механический КПД бура.

39. Способ по п.35, отличающийся тем, что осуществляют формирование для каждого интервала соответствующего электрического сигнала реальной эффективности в интервале, соответствующего показателю эффективности использования бура при нормальных условиях бурения.

40. Способ по п. 39, отличающийся тем, что осуществляют формирование соответствующего электрического сигнала минимального усилия в интервале, соответствующего минимальному усилию, теоретически требуемому для прохождения посредством бурения горной породы в каждом из упомянутых интервалов, совместную обработку электрических сигналов минимального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для формирования соответствующего электрического сигнала минимального объема работ для каждого из упомянутых интервалов, совместную обработку электрических сигналов реального усилия в интервале и электрических сигналов в интервале промежутка для формирования соответствующего электрического сигнала реального объема работ в интервале для каждого из упомянутых интервалов и совместную обработку электрических сигналов реального объема работ в интервале и электрических сигналов минимального объема работ в интервале для формирования соответствующего электрического сигнала реальной эффективности в интервале для каждого интервала.

41. Способ по п.40, отличающийся тем, что осуществляют формирование для дополнительной скважины, проходимой посредством бурения с помощью дополнительного аналогичного бура, электрических сигналов в интервале промежутка в реальном масштабе времени и электрических сигналов усилия в реальном масштабе времени и совместную обработку упомянутым выше способом этих сигналов для формирования последовательности электрических сигналов объема работ в интервале в реальном масштабе времени, совместную обработку электрических сигналов объема работ в интервале в реальном масштабе времени и соответствующих электрических сигналов минимального объема работ в интервале для формирования соответствующего электрического сигнала эффективности в интервале в реальном масштабе времени для каждого интервала, сравнение электрических сигналов эффективности в интервале в реальном масштабе времени с соответствующими электрическими сигналами реальной эффективности в интервале, использование при условии расхождения по величине электрических сигналов эффективности в интервале в реальном масштабе времени и электрических сигналов реальной эффективности в интервале для ряда упомянутых интервалов показателя расхождения для выявления ситуаций, когда подобное расхождение указывает на наличие проблем с самим процессом бурения или на возрастание показателей истирания горной породы.

42. Способ по п. 41, отличающийся тем, что осуществляют контроль скорости проникновения при осуществлении бурения и использование снижения скорости проникновения в качестве индикатора для инициализации сравнения упомянутым выше способом электрических сигналов эффективности в интервале в реальном масштабе времени и электрических сигналов реальной эффективности в интервале.

43. Способ по п. 40, отличающийся тем, что осуществляют формирование множества электрических сигналов прочности на сжатие, соответствующих различным показателям прочности на сжатие горной породы, установление корреляционной связи между каждым электрическим сигналом прочности на сжатие и одним из упомянутых электрических сигналов реальной эффективности в интервале, соответствующем реальной эффективности использования бура на интервале, характеризующемся соответствующим показателем прочности на сжатие горной породы, и экстраполяцию коррелированных электрических сигналов прочности на сжатие и электрических сигналов реальной эффективности в интервале для формирования первой последовательности электрических сигналов, соответствующих непрерывной зависимости эффективность/прочность для бура с заданными размером и конструкцией.

44. Способ по п. 43, отличающийся тем, что определяют с помощью упомянутой зависимости эффективность/прочность предельную величину прочности на сжатие, при превышении которой бур заданной конструкции не следует пытаться применять для бурения.

45. Способ по п. 43, отличающийся тем, что осуществляют экстраполяцию электрических сигналов реальной эффективности в интервале и первой последовательности электрических сигналов с формированием по меньшей мере одной дополнительной последовательности электрических сигналов, соответствующих непрерывной зависимости между результирующим объемом работ, выполненным буром, и снижением эффективности вследствие износа бура для одного из соответствующих показателей прочности горной породы на заданном интервале.

46. Способ по п. 39, отличающийся тем, что осуществляют формирование электрического сигнала реальной эффективности посредством совместной обработки электрических сигналов, состоящих соответственно из электрического сигнала глубины прохождения за один полный оборот бура, электрического сигнала площади осевого контакта бура, электрического сигнала нагрузки на бур, электрического сигнала крутящего усилия, электрического сигнала реального показателя прочности горной породы, противодействующей крутящему усилию, создаваемому буром, электрического сигнала реального показателя прочности горной породы, противодействующей осевому усилию, создаваемому буром, и электрического сигнала площади полного перпендикулярного поперечного сечения бура для всех соответствующих интервалов.

47. Способ по п. 39, отличающийся тем, что осуществляют формирование электрического сигнала реального усилия посредством совместной обработки электрических сигналов, состоящих соответственно из электрического сигнала реального показателя прочности горной породы, противодействующей крутящему усилию, создаваемому буром, электрического сигнала глубины прохождения за один полный оборот бура, электрического сигнала крутящего усилия и электрического сигнала площади полного перпендикулярного поперечного сечения бура, для всех соответствующих интервалов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8