Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.07,73 (21) 1950706/03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.78. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 12.05.78 (51) M. Кл.а Е 21В 47/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 622.241.08 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. И. Беляков, Г. А. Блинов, С. Г. Богданов, П. М. Григоренко, О. В. Иванов, В. А. Комаров, 3. В. Комарова, А, А. Логинов и Л. Н. Осипов

Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ ГОРНЪ|Х ПОРОД

В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВА)КИН

Изобретение относится к области геологоразведочных буровых работ и предназначено для определения свойств горных пород на основе информации, полу. чаемой в процессе бурения с забоя скважины.

Известен способ определения свойств горных пород в процессе бурения скважин, основанный на непрерывном измерении элект рического сопротивления пород, пересекаемых породоразрушающим инструментом fl J.

Однако существует целый ряд горных пород, обладающих почти одинаковым электрическим сопротивлением, что не дает возможности с помощью указанного способа расчленять геологические разрезы для выбора оптимальных режимов бурения.

Наиболее близким по сущности к данному изобретению является способ определения свойств горных пород, основанный на измерении амплитуд частотных составляющих упругих колебаний, вызванных вибрацией бурового инструмента.

При реализации данного способа измерители вибраций буровой колонны устанавливают у устья скважины на буровой колонне и таким образом измеряют напряжение буровой колонны и ее скорость смещения. Зафиксированные вибрации буровой колонны, преобразованные в электрические сигналы, выделяют в полосе частот, синхронных с частотой вращения буровой колонны, умноженной на число режущих кромок породоразрушающего инструмента. Далее эти сигналы суммируются в сумматоре и сравниваются в фазовом детекторе с контрольным сигналом, генерируемым специальным устройством, вырабатывающим сигналы, синхронизированные с частотой вращения буровой колонны, умноженной на

10 частоту числа режущих кромок породоразрушающего инструмента. Результаты измеренных фазовых сдвигов полезных сигналов и контрольного несут в себе характеристики механических свойств горных пород, пересекае1,; мых породоразрушающим инструментом в процессе бурения.

На основании такой информации можно в конкретных геологических условиях при бурении в осадочной толще составить представление о механических характеристиках горной породы. Однако у ряда различных по петрографическим признакам пород механические свойства совпадают, что вносит существенное затруднение при выделении необходимой информации об отдельных разновидностях пород. Кроме того, регистрируемые механические колебания породоразрушающего инструмента имеют сложный характер, так как зависят не только от механических свойств rop608915 ной породы, но и от конструктивных параметров этого инструмента, состава бурильной колонны, бурового агрегата и режима бурения.

Целью изобретения является повышение точности литологического расчленения разреза скважин в процессе бурения.

Это достигается тем, что одновременно с регистрацией частотных составляющих упругих колебаний измеряют амплитуду частотных составляющих электрического поля, возникающего в процессе взаимодействия породоразрушающего инструмента с горной породой, определяют отношения амплитуд упругих и электрических сигналов одинаковых частот и о свойствах горных пород судят по величинам указанного отношения.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем, В зоне взаимодействия породоразрущающего инструмента с породой (на забое скважиIHbI) регистрируют электрические сигналы и упругие вибрации бурового инструмента.

Dëåêòðè÷åñêèå сигналы регистрируются приемным электродом, которым является буровая коронка, отделенная электрическим изолятором от всей колонны штанг.

Упругие вибрации бурового инструмента регистрируют установленным,на буровом инструменте датчиком, который преобразовывает упругие вибрации в электрические сигналы.

11а раметры электрических сигналов (амплитуда и частота) изменяются в зависимости от состава породоразрушающих мггнералов, входящих в разбуриваемую породу, от электрических свойств этой породы (диэлектрической проницаемости, поляризуемости и др.), а также от стр ктурно-текстурных особенностей пород и их состояния (трещиноватость, ооводненность и др.).

Параметры упругих вибраций породоразрушающего инструмента зависят от механически. свойств пород (твердости, пластичности, упругости и т. п.), наличия в них трещиноватости, от технических условий (типа инструмента, станка, режимов бурения), Аэ

Построение графиков зависимости

Ау

=q(f) амплитуд электрических сигналов А, и амплитуд упругих вибраций Ау, измеряемых при одинаковых частотах для различных горных пород, позволяет получать качественно новые и более достоверные характеристики горных пород, пересекаемых породоразрушающим инструментом в процессе бурения.

Взаимная корреляция электрических сигналов и упругих вибраций, переданных по капалу связи в процессе бурения на дневную поверхность, позволит на основании достоверных сведений о породе в момент ее пересече,ния оуровой коронкой применять высокоп роизводительный бескерновый способ бурения и производить выбор оптимального режима бурения в зависимости: от конкретных геологических условий.

55 вающим данную счетно-решающую систему с другими оуровыми установками.

Формула изобретения

Способ определения свойств горных пород в процессе бурения скважин, основанный на измерении амплитуд частотных составляющих упругих колеоа ий, вызванных вибрацией бурового инструмента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности литологического расчленения разреза скважин в процес4

На чертеже изображена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Электрические сигналы, возникающие в процессе бурения на контакте между буровой коронкои i и породой 4 снимаются с бурового наконечника 3, электрически отделенного с помощью изолятора 4 от колонны бурильных rpy0 5, усиливаются в предварительном усилителе б и передаются с помощью проводip ного или радио-канала связи,на дневную поверхность.

Сигналы с п риемника 7 упругих колебаний, которыи также размещен в оуровом наконечнике, передаются с помощью аналогичного

15 канала связи после предварительного усиления усилителем Ь на дневную поверхность.

ria дневной поверхности принятые сигналы (электрические и упругие) дополнительно усиливаются усилителя ми 8, 9 и через согласую,щее устроиство 10:подаются на параллельный анализатор 1i частоты сигналов, который подает, результаты анализа сигналов по частоте на самописец уровня 12, а преобразованные в двоичныи код вЂ” в вычислительную ма ши25 ну 13

Вычислительная машина 13 обрабатывает полученные результаты по амплитуде и выдае" их на перфоратор 14, телетайп 15 и согласующии блок 1б.

Описанная операция производится при бурении на месторождении 1 вЂ” 2 контрольных скважин для сопоставления поднятого керна с результатами анализа прнзабойных сигналов, произведенного с помощью описанного

35 устройства. 11осле сопоставления полученный характерный геологический разрез B виде данных, зафиксированных на перфорированной ленте, полученной с помощью телетайпа

ib, задается в память вычислительной машины 13. В дальнейшем бурение производится оез подъема керна, а призабойные сигналы после анализатора 11 подаются на вычислительную машину 13, В вычислительной машине производится определение отношения амплитуд электрических

4д и упругих колебаний одинаковой частоты и сравнение получ нных отношений с известными отношениями, характерными для каждой горной породы типичного геологического разреза, заложенными в память вычислительной машины. Результирующий сигнал поступает на согласующий блок 1б и блок 17 который может быть либо исполнительным механизмом, лиоо передающим устройством, связьСоставитель И. Карбачинская

Техрсд A. Камышниксва Корректор Л. Денискина

Редактор Г. Лановая

Заказ 683,6 Из т. Ле 427 Тираж 734

ИПО Государственного комитета Созста Министров СССР по делам изобретений и открытий

П3035, Москва, К-35, Раугпская нго., д. 4/5

Подписное

Типография, ир. Сапунова, 2 се бурения, одновременно с регистрацией частотных составляющих упругих колебаний измеряют амплитуду частотных составляющих электрического поля, возникающего в процессе взаимодействия породоразрушающего инструмента с горной породой, определяют отношение амплитуд упругих и электрических сигналов одинаковых частот и о свойствах горных пород судят по величинам указанного о т и о ш с н и я.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 1. Авторское свидетельство СССР М 226739, кл. E 21Б 47/00, 1964.

2, Патент США № 352375, кл. 175 вЂ” 24, 1970.