Способ контроля процесса бурения наклонно-горизонтальных скважин


 

E21B44/00 - Системы автоматического управления или регулирования процессом бурения, т.е. самоуправляемые системы, осуществляющие или изменяющие процесс бурения без участия оператора, например буровые системы, управляемые ЭВМ (неавтоматическое регулирование процесса бурения см. по виду процесса; автоматическая подача труб со стеллажа и соединение бурильных труб E21B 19/20; регулирование давления или потока бурового раствора E21B 21/08); системы, специально предназначенные для регулирования различных параметров или условий бурового процесса (средства передачи сигналов измерения из буровой скважины на поверхность E21B 47/12)

Владельцы патента RU 2617750:

Общество с ограниченной ответственностью "ГЕРС Технолоджи" (RU)

Изобретение относится к бурению, а именно к способам контроля бурения скважин. Способ включает в себя бурение ствола скважины компоновкой бурильной колонны, состоящей из бурильных труб, долота, забойного двигателя, переводника, в котором расположен скважинный прибор, включающий в себя трехосевой датчик ускорения, и телеметрической системы, передающей информацию от скважинного прибора по беспроводному каналу связи на поверхность, при этом датчиком ускорения измеряется ускорение прибора по трем взаимно ортогональным осям, определяется средний темп повышенных ударных нагрузок по каждой из осей акселерометра и общее число превышений пороговых значений ускорения в процессе бурения, полученные значения кодируются и передаются телеметрической системой на поверхность, на основании полученных данных принимается решение о необходимости изменения режимов процесса бурения. В качестве беспроводного канала связи используют гидравлический, ультразвуковой или любой другой беспроводной канал связи. Применение способа позволяет получать полную информацию об условиях перемещения бурильной колонны и долота в процессе бурения наклонно-горизонтальных скважин. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области бурения, а именно к способам контроля процесса бурения забойными двигателями наклонно-горизонтальных скважин.

Одной из важнейших задач при конструировании забойных телеизмерительных систем является контроль перегрузок, возникающих от вибраций и ударов при бурении скважин. Колонна бурильных труб представляет собой сложную пространственную систему с распределенными параметрами. В процессе бурения долото контактирует с горными породами разной твердости, ударяясь зубьями о неровности ухабообразного забоя, причем зубья значительно срабатываются во времени, изменяя параметры вибраций. Все это вызывает достаточно сложные колебания и удары (А.А. Молчанов, Г.С. Абрамов. Бескабельные измерительные системы для исследования нефтегазовых скважин (теория и практика). - М.: ОАО "ВНИИОНГ". 2004). Повышение интенсивности ударных нагрузок снижает эксплуатационные свойства бурового и измерительного оборудования и свидетельствует о необходимости изменения режимов бурения.

Известен способ контроля процесса бурения (А.с. СССР 1693235, кл. Е21В 44/00). Способ основан на изменении частоты вращения бурового инструмента, осевой нагрузки на долото и параметров промывочной жидкости в зависимости от параметров бурового шлама.

Однако данный способ не позволяет получать полную информацию об условиях перемещения бурильной колонны и долота в процессе бурения наклонно-горизонтальных скважин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ контроля процесса бурения наклонно-горизонтальных скважин, включающий бурение ствола скважины компоновкой бурильной колонны, состоящей из бурильных труб, долота, забойного двигателя, переводника, в котором расположен скважинный прибор с установленным в нем датчиком, и телеметрической системы, скважинный прибор которой расположен над забойным двигателем, и передачу информации от датчика по беспроводному каналу связи в скважинный прибор телеметрической системы и далее - по кабелю на поверхность (Патент РФ 2180398, кл. Е21В 44/00).

Известный способ не позволяет получать полную информацию об условиях перемещения бурильной колонны и долота в процессе бурения наклонно-горизонтальных скважин.

Целью настоящего изобретения является возможность получения более полной информации об условиях перемещения бурильной колонны и долота в процессе бурения наклонно-горизонтальных скважин и принятия решения о необходимости изменения режимов процесса бурения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе контроля процесса бурения наклонно-горизонтальных скважин, включающем бурение ствола скважины компоновкой бурильной колонны, состоящей из бурильных труб, долота, забойного двигателя, переводника, в котором расположен скважинный прибор, включающий в себя трехосевой датчик ускорения, и телеметрической системы, передающей информацию от скважинного прибора по беспроводному каналу связи на поверхность, при этом датчиком ускорения измеряется ускорение прибора по трем взаимно ортогональным осям,

определяется средний темп повышенных ударных нагрузок по каждой из осей акселерометра и общее число превышений пороговых значений ускорения в процессе бурения, полученные значения кодируются и передаются телеметрической системой на поверхность, на основании полученных данных принимается решение о необходимости изменения режимов процесса бурения.

Пороговые значения ускорения по продольной оси скважинного прибора устанавливаются не менее 400 м/с2, а по поперечным осям - не менее 10 м/с2.

Кодирование включает в себя разбиение диапазона средних темпов повышенных ударных нагрузок на неперекрывающиеся области по степени воздействия на буровое оборудование.

Новыми признаками способа являются:

- установка в скважинный прибор трехосевого датчика;

- определение среднего темпа повышенных ударных нагрузок по каждой из осей акселерометра и общего числа превышений пороговых значений ускорения в процессе бурения;

- кодирование для передачи на поверхность полученных значений среднего темпа повышенных ударных нагрузок по каждой из осей акселерометра и общего числа превышений пороговых значений ускорения в процессе бурения.

В качестве беспроводного канала связи используют гидравлический, ультразвуковой или любой другой беспроводной канал связи.

Из анализа патентной и научно-технической литературы подобное решение не известно, что и позволяет сделать вывод о «Новизне» и «Изобретательском уровне» предлагаемого комплексного скважинного прибора.

Сущность способа заключается в следующем.

Бурение наклонно-горизонтального участка ствола скважины ведут компоновкой бурильной колонны, которая состоит из бурильных труб, долота, забойного двигателя, переводника, в котором расположен скважинный прибор с установленным в нем трехосевым датчиком ускорения, и телеметрической системы, передающей информацию от скважинного прибора по беспроводному каналу связи на поверхность.

В процессе бурения бурильная колонна и входящий в ее состав скважинный прибор с расположенным в нем датчиком ускорения подвергаются ударным нагрузкам. Эти ударные нагрузки регистрируются непрерывно трехосевым датчиком ускорения, входящим в состав скважинного прибора.

Средний темп возникновения повышенных ударных нагрузок определяется следующим образом. Количество превышений значений ускорений по каждой из осей выше порогового подсчитывается за заданный интервал времени. Пороговые значения ускорений определяются раздельно по продольной и поперечным осям скважинного прибора, величина порога определяется по результатам моделирования или экспериментальным путем. Средний темп определяется по формуле fcp=N/t, где N - количество превышений значений ускорения за время измерения t.

Также определяется общее число превышений пороговых значений ускорения в процессе бурения по каждой из осей.

Полученные значения среднего темпа возникновения повышенных ударных нагрузок и общего числа превышений пороговых значений ускорения кодируются и передаются телеметрической системой на поверхность. Сущность кодирования заключается в разбиении диапазона темпа возникновения повышенных ударных нагрузок на неперекрывающиеся области, определяющие уровень ударных воздействий с точки зрения оценки возможности сохранения текущего режима бурения. Границы областей определяются по результатам моделирования и экспериментальным путем.

Рассмотрим пример возможного кодирования среднего темпа повышенных ударных нагрузок. Предположим, что планируется разбиение на две области. При этом целесообразно разделить диапазон на область с допустимой и экстремальной нагрузками. Возможный вариант разбиения: 0…5 сек-1 и >5 сек-1. При разбиении на четыре области возможный вариант разбиения: 0…1 сек-1, 1…3 сек-1, 3…5 сек-1 и >5 сек-1, где первый диапазон определяет допустимый уровень нагрузок, второй и третий - повышенный уровень нагрузок, а четвертый - область экстремальных нагрузок.

Аналогично производится кодирование общего числа превышений пороговых значений ускорения в процессе бурения по каждой из осей.

На основании полученных на поверхности данных принимается решение о необходимости изменения режимов процесса бурения с учетом того, что средний темп возникновения повышенных ударных нагрузок является дифференциальным показателем уровня нагрузок, а общее число превышений пороговых значений ускорения - интегральным.

Предлагаемое устройство реализовано при разработке и выпуске комплексной скважинной аппаратуры и опробовано в условиях месторождений Западной Сибири, что позволяет сделать вывод о «Промышленной применимости».

Использование предлагаемого изобретения позволит получать полную информацию об условиях перемещения бурильной колонны и долота в процессе бурения наклонно-горизонтальных скважин.

1. Способ контроля процесса бурения наклонно-горизонтальных скважин, включающий бурение ствола скважины компоновкой бурильной колонны, состоящей из бурильных труб, долота, забойного двигателя, переводника, в котором расположен скважинный прибор, и телеметрической системы, передающей информацию от скважинного прибора по беспроводному каналу связи на поверхность, отличающийся тем, что скважинный прибор включает в себя трехосевой датчик ускорения, расположенный в скважинном приборе, при этом датчиком ускорения измеряется ускорение прибора по трем взаимно ортогональным осям, определяется средний темп повышенных ударных нагрузок по каждой из осей акселерометра и общее число превышений пороговых значений ускорения в процессе бурения, полученные значения кодируются и передаются телеметрической системой на поверхность, на основании полученных данных принимается решение о необходимости изменения режимов процесса бурения.

2. Способ контроля процесса бурения наклонно-горизонтальных скважин по п. 1, отличающийся тем, что пороговые значения ускорения по продольной оси скважинного прибора устанавливаются не менее 400 м/с2, а по поперечным осям - не менее 10 м/с2.

3. Способ контроля процесса бурения наклонно-горизонтальных скважин по п. 1, отличающийся тем, что кодирование включает в себя разбиение диапазона средних темпов повышенных ударных нагрузок на неперекрывающиеся области по степени воздействия на буровое оборудование.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области наклонно-направленного бурения. Способ отклонения расширяемого узла с закругленной головкой содержит введение узла с закругленной головкой в основной ствол скважины, причем узел с закругленной головкой содержит корпус и наконечник с закругленной головкой, расположенный на дальнем конце корпуса и выполненный с возможностью перемещения между стандартной конфигурацией, в которой наконечник с закругленной головкой имеет первый диаметр, и приведенной в действие конфигурацией, в которой наконечник с закругленной головкой имеет второй диаметр, отличающийся от первого диаметра, продвижение узла с закругленной головкой к отклонителю, расположенному внутри основного ствола скважины и определяющему первый канал, имеющий заранее заданный диаметр и сообщающийся с нижним участком основного ствола скважины, и второй канал, сообщающийся с боковым стволом, и направление узла с закругленной головкой в нижний участок основного ствола скважины или боковой ствол на основании диаметра наконечника с закругленной головкой по сравнению с заранее заданным диаметром.

Изобретение относится к средствам контроля процесса строительства скважин. В частности, предложена система оперативного контроля и анализа процесса строительства скважин, включающая блок сбора и передачи данных, блок ввода данных, базу данных, блок администрирования, блок визуализации, модуль загрузки, состоящий из блока загрузки данных инклинометрии, блока загрузки данных исследований скважины, блока загрузки топографической информации по скважине.

Изобретение относится к области горного дела. Технический результат - повышение добычи углеводородных энергоносителей, обеспечение контроля и регулирования внутрипластового горения и прогрева горных пород.

Изобретение относится к средствам для обеспечения бурения сближенных параллельных скважин. Техническим результатом является обеспечение точного определения расстояния между параллельными скважинами за счет исключения или минимизации влияния различных факторов на электромагнитные сигналы в процессе измерения.

Изобретение относится к направленному бурению скважин. Техническим результатом является повышение точности определения расстояния и направления до целевой скважины за счет усиления электромагнитного поля в целевой области исследования.

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для геонавигации бурильного инструмента и управления его траекторией при проводке скважин в нужном направлении.

Изобретение относится к горному делу. Технический результат - восстановление гидравлической связи пласта со скважиной, увеличение нефтеотдачи пластов с высоковязкой нефтью и дебита скважин, возможность возобновления эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, природный газ, на пресные, минеральные и термальные воды.

Изобретение относится к горному делу. Технический результат - восстановление гидравлической связи пласта со скважиной, увеличение нефтеотдачи пластов с высоковязкой нефтью и дебита скважин, возобновление эксплуатации нерентабельных скважин на нефть, природный газ, на пресные, минеральные и термальные воды, экологическая безопасность.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при разработке залежи высоковязкой нефти. Технический результат - повышение нефтеотдачи залежи.

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Технический результат - интенсификация добычи нефти и увеличение степени выработки запасов с одновременным снижением затрат на строительство скважин и минимизацией энергетических затрат на прогревание пласта, создание условий для периодического повышения температуры до 800-1200°C и более с распространением теплового фронта на заданную глубину от источника, сохранение в процессе прогрева фильтрационно-емкостных свойств призабойной зоны ствола, эксплуатируемого в режиме отбора продукции, а также сокращение числа спускоподъемных операций, повышение безопасности работ на скважинах.

Данное изобретение относится к способу управления операцией бурения или резания, выполняемой кабельным инструментом в скважине, содержащему этапы: запуска операции бурения или резания в скважинном объекте, например в обсадной колонне или клапане; детектирования вибраций в корпусе инструмента, создаваемых в ходе операции бурения или резания в скважинном объекте, с использованием датчика вибрации, выполненного с возможностью передачи детектируемых вибраций; обработки сигнала вибрации от датчика вибрации для получения частотного спектра в реальном времени; сравнения этого частотного спектра с эталонным частотным спектром и управления операцией на основании упомянутого сравнения частотного спектра и характеристик частотного спектра.

Изобретение относится к скважинному оборудованию для бурения скважины в толще земных пород. Техническим результатом является уменьшение осцилляций прерывистого скольжения в скважинном оборудовании для бурения буровой скважины в толще земных пород.

Изобретение относится к способу и системе уменьшения колебаний буровой колонны. Техническим результатом является устранение или значительное снижение скачкообразных колебаний в бурильной колонне.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при разработке газовых и газоконденсатных месторождений для контроля технического состояния скважин и оперативного изменения технологического режима их эксплуатации.

Изобретение относится к симуляторам забоя скважины и, более конкретно, к системе для симуляции задержанного давления в кольцевом пространстве и движения устья скважины во время сценариев события бурения на забое скважины.

Изобретение относится к бурению скважин шарошечными долотами и может быть применено для совершенствования условий бурения. Техническим результатом является получение коэффициентов трения вращательного и поступательного движений долота при взаимодействии его вооружения с горной породой забоя, т.е.

Изобретение относится к системе и способу прогнозирования риска в реальном времени во время буровых работ. Техническим результатом является повышение точности прогнозирования риска в реальном времени во время буровых работ.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для прогнозирования операционных результатов операции бурения. По меньшей мере некоторыми из иллюстративных вариантов осуществления являются способы, включающие в себя сбор данных датчиков относительно соседних скважин и контекстных данных относительно соседних скважин и размещение данных датчиков и контекстных данных в хранилище данных, создание сокращенного набора данных посредством идентификации корреляции между данными в хранилище данных и операционным результатом в операции бурения, создание модели на основе сокращенного набора данных и прогнозирование операционного результата на основе модели.

Изобретение относится к области подземного направленного бурения, а более конкретно к системе наведения на цель при направленном бурении, устройству и связанному с ним способу.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для оптимального управления процессом. Техническим результатом является увеличение точности оптимального управления режимом бурения и увеличение механической скорости проводки скважины за счет бурения на оптимальных режимах.

Изобретение относится к контролю и управлению операциями наклонно-направленного бурения. Техническим результатом является повышение производительности и эффективности процесса наклонно направленного бурения. Способ включает получение данных по беспроводной связи устройством мобильной связи, причем данные включают технологические показатели операции наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке. При этом устройство мобильной связи представляет собой переносное устройство мобильной связи и отображение представления данных на экране графического пользовательского интерфейса в устройстве мобильной связи, включающее отображение графического представления компонента в забое скважины, расположенного как часть бурильной колонны, показывающее компьютерную графику перемещения внутреннего компонента в забое скважины. 3 н. и 36 з.п. ф-лы, 18 ил.
Наверх