Способ и система для разработки и измерения буровой скважины



Способ и система для разработки и измерения буровой скважины
Способ и система для разработки и измерения буровой скважины

 


Владельцы патента RU 2570688:

Бауэр Шпециальтифбау ГмбХ (DE)

Изобретение относится к средствам контроля направления бурения скважин. Техническим результатом является обеспечение точности определения положения измерительного тела и его пространственной ориентации в скважине. Предложен способ разработки и измерения буровой скважины в грунте, включающий следующие этапы: разрабатывают буровую скважину посредством бурения бурильным инструментом, между точкой шарнирного крепления на несущем устройстве для бурильного инструмента над поверхностью грунта и измерительным телом в буровой скважине натягивают, по меньшей мере, один измерительный трос. Причем бурильный инструмент и измерительное тело удерживаются несущим устройством. Далее измерительное тело вводят вдоль оси скважины и опускают в буровую скважину в грунте. Причем измерительное тело содержит тело, диаметр которого соответствует диаметру буровой скважины, и находится в контакте со стенкой буровой скважины. Затем посредством измерений угла и расстояний при помощи измерительного аппарата определяют положения, по меньшей мере, двух вертикально отстоящих друг от друга точек натянутого измерительного троса и на основе установленных положений точек троса при помощи устройства обработки данных определяют положение измерительного тела в буровой скважине в качестве меры измерения положения буровой скважины. Раскрыта также система для осуществления указанного способа. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу разработки и измерения буровой скважины в грунте в соответствии с ограничительной частью пункта 1, а также к системе разработки и измерения буровой скважины в грунте в соответствии с ограничительной частью пункта 9 формулы изобретения.

Уровень техники

При разработке в грунте буровых скважин вследствие различных факторов влияния могут происходить отклонения от желаемого направления или положения буровых скважин. В частности, например, при возведении буронабивной свайной стены, в которой возводят множество смежных буронабивных свай путем заполнения буровой скважины, требуется точная ориентация отдельных буронабивных свай, чтобы обеспечивать желаемую плотность стены из буронабивных свай. Поэтому для каждой отдельной буровой скважины необходимо обеспечить, чтобы она проходила точно вдоль заданного направления.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании способа и системы разработки и измерения буровой скважины в грунте, которые обеспечивают надежную разработку и обмер буровой скважины.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается в способе, обладающем признаками по пункту 1, и в системе, обладающей признаками по пункту 9 формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления изобретения изложены в зависимых пунктах.

В соответствии с изобретением способ отличается тем, что разрабатывают буровую скважину посредством бурения, между несущим устройством над поверхностью грунта и измерительным телом натягивают, по меньшей мере, один измерительный трос, измерительное тело вводят подходящим образом и опускают в буровую скважину в грунте, посредством измерений угла и расстояний определяют положения, по меньшей мере, двух вертикально отстоящих друг от друга точек натянутого измерительного троса и на основе установленных положений точек троса определяют положение измерительного тела в буровой скважине в качестве меры измерения (определения) положения буровой скважины.

В соответствии с изобретением система для разработки и измерения буровой скважины в грунте отличается тем, что предусмотрен приводимый во вращение бурильный инструмент для разработки буровой скважины, предусмотрено измерительное тело, которое может быть введено подходящим образом и опущено в буровую скважину, причем измерительное тело находится в контакте со стенкой буровой скважины, предусмотрен измерительный трос, который может быть натянут между точкой шарнирного крепления на несущем устройстве над поверхностью грунта и измерительным телом в буровой скважине, предусмотрен измерительный аппарат, с помощью которого посредством измерений угла и расстояний могут определяться положения, по меньшей мере, двух вертикально отстоящих друг от друга точек измерительного троса, и предусмотрено устройство обработки данных, с помощью которого на основе установленных положений точек троса может определяться положение измерительного тела в буровой скважине в качестве меры измерения положения буровой скважины.

Первая основная изобретательская идея заключается в том, чтобы натянуть измерительный трос между несущим устройством над поверхностью грунта и измерительным телом в буровой скважине. При этом определяют направление измерительного троса в пространстве. На основе установленного направления измерительного троса определяют положение измерительного тела в буровой скважине, а следовательно, и положение соответствующего участка буровой скважины.

В соответствии с изобретением определяют пространственные положения, по меньшей мере, двух точек измерительного троса. В принципе эти точки троса могут быть выбраны произвольно, однако предпочтительно они лежат над поверхностью грунта. Между двумя отстоящими друг от друга точками троса проходит математический вектор, направление которого используют для определения положения измерительного тела.

За счет натяжения измерительного троса обеспечивается его ход вдоль прямой линии, так что точка шарнирного крепления троса к измерительному телу находится на продолжении вектора, проходящего через две точки троса. Вектор между двумя точками троса экстраполируют до измерительного тела, и таким путем определяют положение измерительного тела.

При условии прямолинейности измерительного троса по данным направления измерительного троса и положения точки троса относительно заданной опорной точки может определяться положение измерительного тела или точки шарнирного крепления измерительного троса на измерительном теле.

В предпочтительном примере осуществления способа по изобретению между измерительным телом и несущим устройством натягивают, по меньшей мере, два измерительных троса. Система из нескольких измерительных тросов позволяет определять помимо положения измерительного тела также его пространственную ориентацию. В частности, с помощью нескольких измерительных тросов может быть установлен боковой перекос измерительного тела, особенно его отклонение от вертикали.

Для определения профиля по глубине, то есть хода буровой скважины, предпочтительно определяют, по меньшей мере, два положения измерительного тела на различных глубинах в буровой скважине. Особенно предпочтительно, чтобы первое положение измерительного тела было в области начала бурения, то есть на верхнем конце буровой скважины, а второе положение измерительного тела было на заданной глубине под устьем или началом буровой скважины. Благодаря этому может быть надежно установлено отклонение или смещение буровой скважины от начала бурения.

Далее, согласно изобретению предпочтительно дополнительно к положениям точек троса определяют положение измерительного тела по глубине. На основе известного положения по глубине и известного вектора между точками троса может быть точно вычислено положение измерительного тела в буровой скважине. Положение измерительного тела по глубине может быть определено, например, с помощью измерительного устройства на измерительном теле или посредством определения длины троса, отходящего от опорной точки. Длина троса между известной опорной точкой, например, на несущем устройстве, и точкой шарнирного крепления на измерительном теле может быть определена, например, путем определения длины разматывания троса с лебедки.

В предпочтительном примере осуществления способа предусмотрено, что бурильный инструмент, который используют для разработки буровой скважины, выводят из буровой скважины и после вывода из буровой скважины бурильный инструмент отворачивают от оси буровой скважины, а отдельное измерительное тело поворачивают в положение на оси буровой скважины. Затем измерительное тело может быть введено вдоль оси в буровую скважину и опущено в нее. Предпочтительно как бурильный инструмент, так и измерительное тело удерживаются поворотной мачтой несущего устройства и путем поворота мачты могут быть отведены от оси буровой скважины или установлены на ее оси. Благодаря этому ввод измерительного тела в разработанную буровую скважину может производиться особенно просто.

В следующем предпочтительном примере осуществления не используется никакого отдельного измерительного тела, а измерительное тело образовано бурильным инструментом, который используют для разработки буровой скважины. Бурильный инструмент находится в скважине в контакте с ее стенкой и за счет этого центрируется в скважине. Поэтому он принудительно размещен в буровой скважине в соответствии с ее размером, так что положение бурильного инструмента в скважине надежно отражает положение буровой скважины на соответствующем участке.

При использовании совместного или интегрированного бурильного инструмента и измерительного тела предпочтительно бурильный инструмент выводят из буровой скважины, и затем измерительный трос закрепляют на бурильном инструменте, и бурильный инструмент с закрепленным на нем измерительным тросом вновь опускают в буровую скважину для измерения буровой скважины. Таким образом, на первом этапе способа бурильный инструмент служит для разработки буровой скважины, а на втором этапе он служит в качестве измерительного тела для измерения буровой скважины. Предпочтительно на втором этапе способа бурильный инструмент не приводится во вращение. Определение положения бурильного инструмента в скважине предпочтительно выполняется в неподвижном состоянии бурильного инструмента.

Предпочтительно во время процесса бурения измерительный трос отсоединяют от бурильного инструмента, который одновременно образует измерительное тело, и складируют на несущем устройстве. После вывода бурильного инструмента из буровой скважины измерительный трос закрепляют на бурильном инструменте, затем бурильный инструмент вновь опускают в скважину, и измерительный трос натягивается.

Согласно следующему предпочтительному примеру осуществления для возведения сваи в грунте буровую скважину заполняют затвердевающей средой. Для возведения стены из буронабивных свай могут быть разработаны и заполнены затвердевающей средой множество перекрывающихся смежных свай.

В отношении системы по изобретению предпочтительно измерительное тело содержит тело, диаметр которого соответствует диаметру буровой скважины. Это обеспечивает возможность ввода измерительного тела подходящим образом и его выравнивания в буровой скважине. Под подходящим или определенным положением измерительного тела имеется в виду такое его положение, при котором за счет контакта со стенкой скважины измерительное тело занимает определенное положение в поперечном сечении, в частности, центрировано так, что на основании положения измерительного тела можно непосредственно сделать заключение о соответствующем участке буровой скважины.

Измерительный трос может быть натянут, например, за счет того, что несущее устройство содержит мачту и салазки, установленные на мачте с возможностью перемещения, а точка шарнирного крепления измерительного троса расположена на салазках, установленных с возможностью перемещения вдоль мачты. При этом, например, за счет перемещения салазок вверх вдоль мачты трос может быть натянут между точкой шарнирного крепления на салазках и противоположной точкой шарнирного крепления на измерительном теле. Точка шарнирного крепления на салазках может быть образована, например, фиксированной точкой, направляющим блоком или лебедкой.

Предпочтительно имеющие возможность перемещения вдоль мачты салазки оснащены приводом бурильной колонны во вращение. Предпочтительно точка шарнирного крепления измерительного троса предусмотрена на не вращающейся части салазок, например, на основном каркасе салазок или на корпусе бурильного привода.

Согласно изобретению ввод измерительного тела в буровую скважину может быть упрощен путем того, что несущее устройство содержит мачту, мачта установлена на базе с возможностью поворота, и посредством поворота мачты на оси буровой скважины может по выбору быть расположен или бурильный инструмент для разработки буровой скважины, или отдельное измерительное тело. Базой несущего устройства может быть, например, несущее транспортное средство, которое может перемещаться по поверхности грунта.

В следующем предпочтительном примере выполнения системы по изобретению измерительное тело образовано приводимым во вращение бурильным инструментом. При этом измерительный трос может быть закреплен непосредственно на приводимом во вращение бурильном инструменте, причем измерение буровой скважины предпочтительно производится при неподвижном состоянии бурильного инструмента. Для цели измерения буровой скважины вначале бурильный инструмент может быть выведен из скважины. Затем на бурильном инструменте может быть закреплен измерительный трос, и для выполнения измерения бурильный инструмент вновь опускают в буровую скважину. Для этого измерительный трос предпочтительно может закрепляться на бурильном инструменте съемным образом, то есть временно.

Согласно следующему предпочтительному примеру выполнения предусмотрена лебедка для приема измерительного троса. Лебедка может находиться на несущем устройстве, в частности, на его базе или на мачте, или же на отдельном устройстве рядом с несущим устройством. На мачте лебедка может быть укреплена с помощью поперечины. Помимо надежного приема измерительного троса, в частности, между отдельными циклами измерений буровой скважины или во время процесса бурения, лебедка обеспечивает также возможность надежного натяжения измерительного троса путем наматывания троса на лебедку.

Согласно следующему предпочтительному примеру выполнения измерительный трос направляется по направляющему блоку. Благодаря этому измерительный трос может направляться, например, от тросовой лебедки через направляющий блок на салазках к оси буровой скважины. При этом направляющий блок на салазках образует точку шарнирного крепления измерительного троса на салазках.

В предпочтительном решении по развитию изобретения измерительный аппарат находится на поверхности или над поверхностью грунта со свободным обзором измерительного троса. Измерительный аппарат пеленгует измерительный трос и определяет положение троса в пространстве, по меньшей мере, по двум величинам измерения. Две точки измерений находятся на различных высотах над поверхностью грунта.

В соответствии с изобретением предпочтительно для измерения угла и расстояний используется измерительный аппарат, который позволяет выполнять измерения в вертикальном и горизонтальном направлениях и дополнительно измерение расстояний (дальности). Предпочтительно в качестве измерительного аппарата используется тахеометр. Тахеометр выполняет оптическое наблюдение за измерительным тросом.

Для определения положения запеленгованной точки троса измерительный аппарат посылает электромагнитный луч, например, световой луч, который отражается от запеленгованной точки троса. В принципе точкой троса может быть любая точка на измерительном тросе. Измерение расстояния от точки троса до измерительного аппарата производится, например, путем измерения времени распространения луча или сдвига фаз. Кроме того, определяется угол направленного на точку троса луча относительно заданной опорной оси. Посредством выполненного таким образом измерения расстояний и угла может определяться положение запеленгованной точки троса в пространстве. Определение положения, по меньшей мере, еще одной точки троса осуществляется таким же образом.

Предпочтительно световым лучом является свет инфракрасной области, предпочтительно лазерный луч. Для пеленгования точек троса может производиться наблюдение, например, за серединой троса, например, с помощью перекрестия нитей тахеометра. Предпочтительно пеленгование производится только после достижения тросом состояния покоя, то есть при по возможности неподвижных тросах.

Краткий перечень чертежей

Далее изобретение будет описано на основании предпочтительных примеров осуществления со ссылками на прилагаемые схематичные чертежи. На чертежах:

фиг.1 изображает систему по изобретению в первом примере выполнения и

фиг.2 изображает систему по изобретению во втором примере выполнения.

Осуществление изобретения

На чертежах одинаковые или эквивалентные компоненты обозначены одними и теми же номерами позиций.

На фиг.1 система 10 по изобретению, предназначенная для разработки и измерения буровой скважины 60, представлена в первом примере выполнения. Система содержит несущее устройство 12, в частности, бурильную машину, с базой 14, мачтой 20 и салазками 30. В представленном примере выполнения база 14 образована несущим транспортным средством и содержит нижнюю тележку 16 и верхнюю тележку 18, установленную на нижней тележке 16 с возможностью вращения вокруг вертикальной оси.

Мачта 20 установлена на базе 14 с возможностью поворота. Вдоль оси 22 мачты предусмотрены направляющие 24, в которых направляются подвижные салазки 30. Салазки 30 содержат бурильный привод 32 с корпусом 34. Бурильная колонна 36, на нижнем конце которой расположен бурильный инструмент 38, приводится во вращение бурильным приводом 32.

Между несущим устройством 12 и бурильным инструментом 38 натянут измерительный трос 40. Измерительный трос 40 направляется от лебедки 28 на базе 14 несущего устройства 12 по направляющему блоку 26 на салазках 30 к бурильному инструменту 38. Направляющий блок 26 находится на бурильном приводе 32, который представляет собой, в частности, силовую вращающуюся головку и образует верхнюю точку 31 шарнирного крепления измерительного троса 40. На бурильном инструменте 38 предусмотрена нижняя точка 39 шарнирного крепления. От направляющего блока 26 измерительный трос 40 идет вниз. Прямая соединительная линия между верхней точкой 31 шарнирного крепления и нижней точкой 39 шарнирного крепления проходит параллельно бурильной трубе или бурильной колонне 36. Измерительный трос 40 может представлять собой, в частности, стальной трос. В принципе могут быть предусмотрены также несколько измерительных тросов 40, в особенности два измерительных троса 40, как схематично показано на фиг.1 справа от бурильной колонны.

На удалении от несущего устройства 12 над поверхностью 58 грунта расположен измерительный аппарат 50, который может быть, в частности, тахеометром. С помощью измерительного аппарата 50 может вестись наблюдение, в частности, оптическое наблюдение за точками 42 тросов и могут определяться их пространственные положения в качестве величин измерения. Измерительные точки 42 или точки 42 тросов находятся над поверхностью грунта, то есть за пределами буровой скважины или над ней.

Путем определения пространственного положения, по меньшей мере, двух точек 42 троса на измерительном тросе 40 может быть вычислен вектор 46, на продолжении которого находится точка 39 шарнирного крепления измерительного троса 40 к бурильному инструменту 38. При известности положения бурильного инструмента 38 по глубине совместно с определенными точками 42 троса может быть определено точное положение бурильного инструмента 38.

В примере осуществления по фиг.1 бурильный инструмент 38 образует измерительное тело 48 для измерения буровой скважины 60. Бурильный инструмент 38 или, соответственно, измерительное тело 48 прилегает к стенке 62 буровой скважины 60. Поэтому бурильный инструмент 38 или, соответственно, измерительное тело 48 расположено в поперечном сечении буровой скважины 60 «подходящим» образом, то есть в определенном положении. Таким образом, при известности положения бурильного инструмента 38 или измерительного тела 48 можно делать выводы о положении соответствующего участка буровой скважины.

Для контроля измерения между двумя точками 42 троса, которые называются также измерительными точками, может быть задана дополнительная точка 42 троса в качестве контрольной измерительной точки 44. Если все точки 42 тросов лежат на одной прямой линии, можно исходить из того, что ход измерительного троса 40 является в целом прямым.

На месте строительства в качестве опорной системы может быть устроена стационарная координатная система строительного участка. Предпочтительно положение измерительного аппарата 50 относительно этой координатной системы известно. Координатная система строительного участка может иметь одну или несколько фиксированных точек в качестве опорных точек. Предпочтительно могут быть определены положения точек 42 измерительного троса 40 относительно координатной системы строительного участка. При этом может быть вычислено пространственное положение бурильного инструмента 38 или измерительного тела 48 по отношению к координатной системе строительного участка. Это обеспечивает возможность точного измерения разрабатываемой буровой скважины 60.

Для разработки и измерения буровой скважины 60 применительно к примеру осуществления по фиг.1 могут быть проведены следующие этапы способа:

1. Вначале разрабатывают, по меньшей мере, частичную область буровой скважины 60 посредством привода во вращение бурильной колонны 36, на которой находится бурильный инструмент 38.

2. Операцию бурения заканчивают.

3. Измерительный трос 40 закрепляют на бурильном инструменте 38, например, на бурильном шнеке или на бурильном ковше.

4. Бурильный инструмент 38 вводят в буровую скважину 60 до предусмотренной глубины измерения.

5. При отсутствии помех натягивают измерительный трос 40.

6. Посредством измерений угла и расстояний с помощью измерительного аппарата 50 определяют положения, по меньшей мере, двух отстоящих друг от друга точек 42 измерительного троса 40.

7. Бурильный инструмент 38 выводят из буровой скважины 60.

8. Измерительный трос 40 снимают с точки 39 жесткого или шарнирного крепления к бурильному инструменту 38.

9. Процесс бурения может быть продолжен.

Таким образом, производится измерение, по меньшей мере, одного измерительного троса 40 выше буровой скважины 60, по меньшей мере, в двух точках. Образованный между этими двумя точками вектор 46 переносится на действительную глубину бурения. При этом может быть получено смещение от начала бурения до глубины измерения. Направляемый вниз от направляющего блока 26 измерительный трос 40 закрепляют на бурильном инструменте 38 в точке удержания или в точке шарнирного крепления 39 только для целей измерения хода бурильного инструмента.

Система по изобретению во втором примере осуществления представлена на фиг.2. В этом примере в отличие от предыдущего дополнительно к бурильному инструменту 38 используется отдельное измерительное тело 48, которое может быть выполнено, в частности, в виде цилиндрического тела. Измерительное тело 48 образовано в качестве измерительного снаряда для того, чтобы измерительный трос 40 был расположен в буровой скважине 60 на желаемой глубине измерения, по меньшей мере, примерно по центру. Точка 39 шарнирного крепления измерительного троса 40 занимает центральное положение на измерительном теле 48. Бурильный привод 32 отводят посредством поворота от оси буровой скважины, так что отдельное измерительное тело 48 может быть введено в бурильную скважину 60.

На фиг.2 показаны ось 22 мачты в повернутом состоянии и бурильный привод 32, выведенный и отведенный от оси буровой скважины. Измерительное тело 48 подвешено с помощью измерительного троса 40 к точке 31 шарнирного крепления на мачте 20. Точка 31 шарнирного крепления находится рядом или смещена от оси вращения бурильной колонны 36.

Для разработки и измерения буровой скважины 60 применительно к примеру осуществления по фиг.2 могут быть проведены следующие этапы способа:

1. Посредством привода во вращение бурильной колонны 36, на которой находится бурильный инструмент 38, разрабатывают, по меньшей мере, частичную область буровой скважины 60.

2. Операцию бурения заканчивают и бурильный инструмент 38 выводят из буровой скважины 60.

3. Бурильный привод 32 отворачивают от оси буровой скважины.

4. Подвешенное на измерительном тросе 40 измерительное тело 48 поворачивают в положение на оси буровой скважины.

5. Измерительное тело 48 вводят в буровую скважину 60 до предусмотренной глубины измерения.

6. Посредством измерений угла и расстояний с помощью измерительного аппарата 50 определяют положения, по меньшей мере, двух отстоящих друг от друга точек 42 измерительного троса 40.

7. Измерительное тело выводят из буровой скважины 60 и отводят от оси буровой скважины.

8. Бурильный привод 31 поворачивают до положения на оси буровой скважины.

9. Процесс бурения может быть продолжен.

Для измерения нескольких участков буровой скважины указанные этапы могут быть повторены на различных глубинах измерения измерительного тела 48. За счет измерения, по меньшей мере, двух точек буровой скважины 60 на различных глубинах может быть определен ход буровой скважины 60 и, в частности, установлено ее отклонение от вертикали. Верхняя глубина измерения предпочтительно находится в области начала бурения, то есть в верхней области буровой скважины 60 вблизи поверхности 58 грунта.

Для вычисления положения измерительного тела 48 или бурильного инструмента 38 на основе точек 42 троса предусмотрено устройство 70 обработки данных.

1. Способ разработки и измерения буровой скважины (60) в грунте, отличающийся тем, что
- разрабатывают буровую скважину (60) посредством бурения бурильным инструментом (38),
- между точкой (31) шарнирного крепления на несущем устройстве (12) для бурильного инструмента (38) над поверхностью (58) грунта и измерительным телом (48) в буровой скважине (60) натягивают, по меньшей мере, один измерительный трос (40), причем бурильный инструмент (38) и измерительное тело (48) удерживаются несущим устройством,
- измерительное тело (48) вводят вдоль оси скважины и опускают в буровую скважину (60) в грунте, причем измерительное тело (48) содержит тело, диаметр которого соответствует диаметру буровой скважины (60), и находится в контакте со стенкой (62) буровой скважины,
- посредством измерений угла и расстояний при помощи измерительного аппарата (50) определяют положения, по меньшей мере, двух вертикально отстоящих друг от друга точек (42) натянутого измерительного троса (40) и
- на основе установленных положений точек (42) троса при помощи устройства (70) обработки данных определяют положение измерительного тела (48) в буровой скважине (60) в качестве меры измерения положения буровой скважины (60).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что между измерительным телом (48) и несущим устройством (12) натягивают, по меньшей мере, два измерительных троса (40).

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для определения хода буровой скважины (60) определяют, по меньшей мере, два положения измерительного тела (48) на различных глубинах в буровой скважине (60).

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно к положениям точек (42) троса определяют положение измерительного тела (48) по глубине.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что
- бурильный инструмент (38), используемый для разработки буровой скважины (60), выводят из буровой скважины (60) и
- после вывода из буровой скважины (60) бурильный инструмент (38) отворачивают от оси буровой скважины, а отдельное измерительное тело (48) поворачивают в положение на оси буровой скважины.

6. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что измерительное тело (48) образовано бурильным инструментом (38), используемым для разработки буровой скважины (60).

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что
- бурильный инструмент (38) выводят из буровой скважины (60), после чего
- измерительный трос (40) закрепляют на бурильном инструменте (38), и бурильный инструмент (38) с закрепленным на нем измерительным тросом (40) вновь опускают в буровую скважину (60) для измерения буровой скважины (60).

8. Система для разработки и измерения буровой скважины (60) в грунте, в особенности для осуществления способа по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что
- предусмотрен приводимый во вращение бурильный инструмент (38) для разработки буровой скважины (60),
- предусмотрено измерительное тело (48), выполненное с возможностью введения подходящим образом и опускания в буровую скважину (60), причем измерительное тело (48) находится в контакте со стенкой (62) буровой скважины,
- предусмотрен измерительный трос (40), выполненный с возможностью натяжения между точкой (31) шарнирного крепления на несущем устройстве (12) над поверхностью (58) грунта и измерительным телом (48) в буровой скважине (60),
- предусмотрен измерительный аппарат (50), выполненный с возможностью определения посредством измерений угла и расстояний положений, по меньшей мере, двух вертикально отстоящих друг от друга точек (42) измерительного троса (40), и
- предусмотрено устройство (70) обработки данных, выполненное с возможностью определения на основе установленных положений точек (42) троса положения измерительного тела (48) в буровой скважине (60) в качестве меры измерения положения буровой скважины (60).

9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что измерительное тело (48) содержит тело, диаметр которого соответствует диаметру буровой скважины (60).

10. Система по п. 8 или 9, отличающаяся тем, что
несущее устройство (12) содержит мачту (20) и салазки (30), установленные на мачте (20) с возможностью перемещения, и
точка (31) шарнирного крепления для измерительного троса (40) расположена на салазках (30), установленных с возможностью перемещения вдоль мачты (20).

11. Система по п. 8 или 9, отличающаяся тем, что
несущее устройство (12) содержит мачту (20),
мачта установлена на базе (14) с возможностью поворота и
посредством поворота мачты (20) на оси буровой скважины (60) может по выбору быть расположен или бурильный инструмент (38) для разработки буровой скважины (60), или отдельное измерительное тело (48).

12. Система по п. 8 или 9, отличающаяся тем, что измерительное тело (48) образовано приводимым во вращение бурильным инструментом (38).

13. Система по п. 8 или 9, отличающаяся тем, что предусмотрена лебедка (28) для приема измерительного троса (40).

14. Система по п. 8 или 9, отличающаяся тем, что измерительный трос (40) направляется по направляющему блоку (26).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при определении профиля скважин. Техническим результатом является сокращение временных затрат путем совмещения технологических операций, т.е.

Изобретение относится к технике измерений в процессе бурения, в частности к средствам автоматической калибровки датчика нагрузки бурового долота и регулирования продольного изгиба бурильной колонны.
Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, в частности к инклинометрическим измерениям в процессе бурения. Техническим результатом является повышение точности определения параметров скважины при значительном уровне вибраций и наличии постороннего влияния магнитных масс.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для ориентации буровой машины в заданном направлении бурения шпуров. Устройство для направленного бурения шпуров с помощью буровой машины по ранее установленному реперу содержит совмещаемый с репером указатель в виде стержня, который снабжен линейной угломерной шкалой, проградуированной по формуле: где Lα - длина отрезка, соответствующая величине угла (α); α - величина угла, град.; b - расстояние от оси буровой машины до репера; L - длина по оси буровой машины от места забуривания шпура на плоскости забоя до репера.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения взрывных шпуров. Предложен тренажер, состоящий из кожуха, источника света, угломерной шкалы в виде полукруга с отвесом, и пластины.

Изобретение относится к картированию и бурению скважин. Техническим результатом является повышение точности определения траектории скважины между пунктами инклинометрии и расчета положения скважины.

Изобретение относится к способам и оборудованию, применяемым в технологических процессах, связанных с эксплуатацией подземной скважины, в частности к ориентированию обсадных или заливочных колонн.

Предложенная группа изобретений относится к измерительной технике, в частности к технике создания скважинных инклинометрических систем, и может быть использована в горном деле для контроля деформационных процессов горных пород и закладочного массива.

Изобретение относится к кустовой разработке месторождений нефти и газа при использовании направленного бурения с применением скважинной телеметрической системы и станции геолого-технологических исследований (СГТИ).

Изобретение относится к приборам для каротажа скважин. Техническим результатом является повышение надежности работы устройства и точности измерений за счет исключения систематических погрешностей прибора.

Изобретение относится к средствам для геонавигации в процессе бурения наклонно-направленных или горизонтальных скважин для разведки нефти и газа. Техническим результатом является повышение точности определения направления скважин в процессе бурения по заданной траектории наклонно-направленных или горизонтальных скважин. Предложен способ геонавигации буровой скважины, содержащий: управление активированием передающего датчика на структуре инструмента, расположенной относительно бурового долота в скважине; прием сигнала в принимающем датчике структуры инструмента в ответ на активирование передающего датчика; обработку сигнала в реальном времени, включающую в себя формирование данных, соответствующих свойствам пласта впереди бурового долота. При этом принимающий датчик установлен отдельно от передающего датчика на расстоянии разделения, достаточно большом для обеспечения обработки сигнала в режиме реального времени, до достижения граничной поверхности целевой зоны. Кроме того обработка данных включает проведение операции инвертирования в отношении принятого сигнала и проверку точности результатов операции инвертирования перед использованием результатов операции инвертирования для геонавигации скважины. Причем геонавигация скважины основана на мониторинге формируемых данных так, что скважина подходит к цели в целевой зоне с минимальным выходом или без выхода за установленные пределы целевой зоны. При этом расстояние разделения является достаточно большим для обнаружения впереди бурового долота на расстоянии более чем от 10 до 200 футов (3-61 м) перед буровым долотом. Кроме того предложены также машиночитаемое запоминающее устройство, система и устройство для осуществления указанного способа, с использованием упомянутого машиночитаемого устройства. 5 н. и 21 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к направленному бурению скважин. Техническим результатом является повышение точности проводки ствола скважины в пределах продуктивного пласта. Предложен способ управления направлением движения буровой компоновки внутри продуктивного пласта, включающий размещение буровой компоновки внутри продуктивного пласта между верхним электропроводящим пластом, обладающим магнитным полем постоянного тока, и нижним электропроводящим пластом, обладающим магнитным полем постоянного тока; использование датчика для измерения магнитного поля в продуктивном пласте, складывающегося из магнитного поля постоянного тока верхнего электропроводящего пласта и магнитного поля постоянного тока нижнего электропроводящего пласта; и управление направлением движения буровой компоновки внутри продуктивного пласта с использованием результатов измерения магнитного поля. Предложены также устройство и буровая компоновка для реализации указанного способа. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к ориентирующей системе, предназначенной для направления движения бурового наконечника так, чтобы избежать столкновения с обсадной трубой в первом стволе скважины или ввести его в столкновение с ней. Техническим результатом является повышение точности определения местоположения других скважин или боковых стволов. Предложена система, содержащая буровой наконечник, выполняющий бурение второго ствола скважины; бурильную колонну, выполненную из группы трубчатых элементов, смонтированных в одну трубчатую колонну посредством соединительных средств; и группу каротажных устройств, расположенных по одному в каждом соединительном средстве или относительно него. При этом каждое каротажное устройство содержит устройство передачи данных и устройство приема данных, предназначенные для передачи и приема данных между каротажными устройствами; детектор и излучатель. Причем излучатель одного каротажного устройства подает сигнал, который отражается от обсадной трубы и выявляется детектором по меньшей мере двух каротажных устройств так, что положение и/или направление прохождения обсадной трубы можно определить путем тригонометрических вычислений. Кроме того, предложен способ направления движения бурового наконечника с использованием указанной ориентирующей системы. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к средствам для выполнения скважинного каротажа. Техническим результатом является повышение чувствительности и точности информации в процессе измерений в скважине. Предложен способ проведения измерений в скважине, содержащий этапы, на которых: управляют активацией прибора, расположенного в скважине и имеющего компоновку излучающих антенн и приемных антенн, разнесенных на расстояния, способных работать выбираемыми парами излучатель-приемник. При этом регистрируют глубинный сигнал из глубинного измерения, используя пару излучатель-приемник, и один или несколько малоглубинных сигналов из одного или нескольких малоглубинных измерений, используя одну или несколько других пар излучатель-приемник; обрабатывают один или несколько малоглубинных сигналов, образуют модельный сигнал относительно областей, прилегающих к боковым сторонам и задней стороне прибора; и формируют сигнал опережающего просмотра по существу без вкладов из областей, прилегающих к прибору, путем обработки глубинного сигнала в зависимости от модельного сигнала. Предложены также устройство для проведения измерений в скважине и машиночитаемое запоминающее устройство, имеющее инструкции выполнения действий указанного способа. 6 н. и 25 з.п. ф-лы, 41 ил.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения нисходящих скважин и шпуров. Предложено устройство для определения параметров заложения нисходящих наклонных скважин и шпуров, содержащее основание с размещенными на нем круговым уровнем и угломерной шкалой в виде двухкоординатной сетки, присоединенный к основанию шаровой шарнир, штангу с ограничителем, расположенную по направлению скважины и снабженную отвесом со световым точечным прибором, а также распорную трубку с упором. Кроме того, устройство дополнительно снабжено буссолью, муфтой и цилиндрическим уровнем. При этом буссоль расположена на основании, муфта выполнена в форме стакана и надета на верхнюю часть штанги с возможностью вращения вокруг штанги, цилиндрический уровень присоединен к муфте перпендикулярно ее продольной оси, а отвес закреплен на муфте по ее диаметральной оси, перпендикулярной продольной оси цилиндрического уровня. Техническим результатом является повышение точности определения численных значений углов наклона нисходящих наклонных скважин и шпуров за счет обеспечения ориентирования устройства параллельно оси выработки, а также совмещения в вертикальной плоскости осей отвеса и штанги. 6 ил.

Изобретение относится к направленному бурению скважин, в частности к средствам каротажа удельного сопротивления пород в реальном времени. Техническим результатом является повышение точности и информативности о наборе слоев перед буровым долотом по мере перемещения компоновки низа бурильной колонны, что обеспечивает более точное управление направленным бурением. Предложены способ и система для получения опережающих измерений профиля, при этом способ включает в себя расположение излучателя энергии, такого как излучающая антенна, вблизи инструмента компоновки низа бурильной колонны. При этом один или несколько приемников энергии, таких как приемные антенны, располагают по длине компоновки низа бурильной колонны. Затем излучают энергию для выполнения опережающих сканирований относительно инструмента компоновки низа бурильной колонны. Образуют данные графика опережающего просмотра с осью x, являющейся функцией времени относительно положения инструмента компоновки низа бурильной колонны. Строят график опережающего просмотра и отображают его на дисплейном устройстве. На основании моделей геологической среды по графику опережающего просмотра можно прослеживать оцененные пластовые значения. Оцененные пластовые значения отображают ниже линии изменения во времени положения инструмента, которая является частью графика опережающего просмотра. Причем оцененные пластовые значения на графике опережающего просмотра могут быть основаны на инверсиях данных об удельном сопротивлении из опережающих сканирований. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области инклинометрии и может быть использовано в нефте- и газопромысловой геофизике. Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей инклинометра за счет более высокой точности выработки азимута и обеспечения работоспособности инклинометра в условиях произвольного характера распределения поля в зоне считывания. Способ основан на использовании показаний проекций HX3, HY3, hZ3 классической триады феррозондов и двух дополнительных датчиков поля, пространственно разнесенных вдоль продольной оси Z инклинометра. В качестве дополнительных феррозондов используют одноосные с направленными вдоль оси Z осями чувствительности датчики поля, вырабатывающие соответственно текущие значения проекций суммарного поля hZ1=HZ3+HP1 и hZ2=HZ3+HP2, где HZ3 - проекция поля Земли на ось Z инклинометра, a HP1, HP2 - напряженности поля помехи, фиксируемые дополнительными датчиками 1 и 2, и затем производят вычисление величин HZ(1), HZ(2), HZ(3), представляющих собой три независимые реализации одного и того же значения проекции HZ3, очищенной от влияния магнитных помех, в соответствии с выражениями: HZ(1)=hZ1-(hZ1-hZ3)/1-K31, HZ(2)=hZ2-(hZ2-hZ3)/1-K32, HZ(3)=hZ1-(hZ1-hZ2)/1-K21, где (hzi-hzj) характеризует разность показаний первичных измерителей, ответственных за локальный градиент поля между датчиками i и j, а величины - масштабные коэффициенты, являющиеся постоянными величинами на всем протяжении времени проводки скважины и которые экспериментально определяют на начальном этапе проведения буровых работ, для чего колонну в собранном виде устанавливают в вертикальное положение со значением зенитного угла в диапазоне (0÷15)° и опускают на такую глубину, при которой приращение разности показаний δ(hZ1-hZ3) в процессе движения колонны вниз не превышает одной-двух отсчетных единиц. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к средствам передачи информации из скважины на поверхность. Техническим результатом является повышение эффективности использования поплавкового клапана и снижение затрат энергии на передачу информации по давлению на поверхность. Предложена система для передачи скважинной информации по стволу скважины на поверхность, включающая: переводник на конце бурильной колонны; детектор, расположенный на упомянутом месте на поверхности и взаимодействующий с жидкостью, проходящей через переводник, для предоставления на упомянутое место на поверхности величины измерения, коррелированной со временем между изменениями давления жидкости в бурильной колонне; и скважинный электронный модуль, расположенный в переводнике. При этом скважинный электронный модуль содержит поплавковый клапан для создания ограничения потока для жидкости, проходящей через переводник. Причем поплавковый клапан управляет падением давления бурового раствора в переводнике и включает корпус, керамическую оболочку седла, размещенную в отверстии корпуса, тарелку, выполненную с возможностью аксиального сдвига в корпусе и наружу от керамического седла, шток поршня, соединенный с тарелкой и выходящий наружу из корпуса, и верхнюю и нижнюю втулки для аксиального направления штока поршня в корпусе. Кроме того, система содержит датчик, расположенный в переводнике, для отслеживания состояния в стволе скважины и тормоз, взаимодействующий со штоком поршня, для фиксации тарелки по меньшей мере в двух статических положениях во время начала потока бурового раствора через переводник и во время открывания поплавкового клапана. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх