Устройство для определения ано-мально высоких пластовых давлений

 

ОП ИСАНИЕ

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республнк ()802539

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.10.78 (21) 2687125/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 07.02.81. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 15.02.81

Гвеудерстеенный каетнтет

СССР (51) М. Кл.

Е21 В 47А1г (53) УДК 622.241 (088.8) еа денем нзебретеннй н еткрытнй (72) Авторы изобретения

М. А. Танкибаев, В. В. Кудактин, С. К. Кулмурзин к (1

Актюбинское отделение научно-исследовательского геологоразведочного института Министерства геологии КазССР итов (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНОМАЛЬНО ВЬ1СОКИХ

ПЛАСТОВЫХ ДАВЛЕНИЙ

Изобретение относится к области техники, в частности, к технике обнаружения и измерения сверхвысоких пластовых давлений по внешним буровым характеристикам.

Известно устройство для определения зон аномально-высоких пластовых давлений (АВПД), содержащее измеритель характеристических параметров пород, например проводимости, солесодержания, концентрации ионов сульфата или карбоната, набор эталочов и устройство сравнения (1).

Однако известные технические решения не обеспе ивают надежного выявления в процессе бурения приближающихся зон с АВПД, так как способы, реализуемые известными устройствами, очень инертны в силу того, что оценка приближающейся зоны АВПД осуществляется путем контроля образцов грунта или промывочной жидкости, находившейся в контакте с глубинными слоями, а поскольку зоны с АВПД залегают на значительных глубинах, порядка

3 — 6тыс. м, то время подъема на поверхность образцов грунта или промывочной жидкости и на проведение оценочных измерений оказывается настолько большим (2 — 7 часа), что за это время может произой2 ти непредугаданное прохождение зоны АВП 1, что приводит к осложнениям и àвария;

Таким образом инерционность в определении приближающихся зон АВПД известиi i ми техническими решениями не обеспечив;;ет надежного выявления указанных зон.

А также известно устройство для регисг рации .т.-экспоненты по внешним буровым характеристикам, содержащее интегратор регистратор с двигателем и соединенный регистратором вычислитель со входами д.i.

10 сигналов, пропорциональных характеристикамм бурения: скорости проходки, нагрузи . на долото, диаметра долота, мощности двигателя (2).

Устройство регистрации, -экспоне 1ы 1 S реа.чизующее данныи способ, не обеспечива ет надежного выявления приближающих.-.:-; зон с аномально высокими пластовьми дав лениями (АВПД), так как приближени,: зон АВПД сопровождается резким изменед нием поведения а(:экспоненты по глубине а в данном устройстве изменения экспонен ты регистрируются в координате времени. которое нелинейно связано со скоростьк> проходки и, таким образом обнаружить при3 ближение зоны с АВПД по глубине невозможно без дополнительных вычислений.

Целью данного изобретения является повышение точности регистрации зон аномально высоких пластовых давлений.

Указанная цель достигается тем, что устройство для регистрации а -экспоненты в процессе бурения, содержащее интегратор, регистратор с двигателем и соединенный с одним из входов регистратора вычислитель со входами для сигналов пропорциональных характеристикам бурений: скорости вращения долота, скорости проходки, нагрузки на долото, диаметра долота, снабжено формирователем шкалы глубин и пороговым элементом, при этом один из входов вычислителя подключен ко входу интегратора, выход которого подключен соответственно через формирователь шкалы глубин к другому входу регистратора и через пороговый элемент — к двигателю регистратора.

Снабжение устройства пороговым элементом и формирователем шкалы глубин, соединенных как указано выше, и подключение вычислителя входом сигнала, пропорционального скорости проходки ко входу интегратора позволяет формировать в процессе бурения шкалу глубин и заносить ее в регистратор синхронно со значениями изменений а-экспоненты.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство для регистрации сС-экспоненты в процессе бурения содержит интегратор 1, регистратор 2 с двигателем 3 и, соединенный с одним из входов регистратора, вычислитель 4 со входами 5, 6, 7 и 8 для сигналов пропорциональных характеристикам бурения соответственно: 5 — скорости вращения долота, 6 — скорости проходки, 7 — нагрузки на долото, 8 — диаметра долота.

В устройстве имеется формирователь 9 шкалы глубин и пороговый элемент 10, входы которых соединены с выходом интегратора 1, выход формирователя 9 шкалы глубин соединен со вторым входом регистратора 2, с двигателем 3 которого соединен выход порогового элемента 10, а вычислитель 4 входом 6 сигнала, пропорционального скорости проходки, соединен с входом интегратора.

Вычислитель 4 служит для реализации уравнения 2ом

d.= — вЂ”â€”

p где N — скорость вращеня долота, об/мин, V — скорость проходки м/час, D — диаметр долота, мм р — давление на долото -тс, — контролимуемый параметр экспоненты (размерности нет) .

Интегратор 1 предназначен для интегрирования сигнала пропорционального скорости проходки и подачи сигнала для за802539

45 з6

S

1Е

1S

20 и зо зз

4 пуска формирователя 9 шкалы глубин и управления пороговым элементом 10. Пороговый элемент 10 служит для запуска двигателя 3 регистратора 2 в четком соответствии с проинтегрированным сигналом скорости проходки, соответствующим единице, пройденного долотом пути. Формирователь 9 шкалы глубин предназначен для нанесения на ленту регистратора 2 отметок, соответствующих единице пройденного долотом пути. Регистратор 2 предназначен для синхронной записи на ленту значения d.-экспоненты и метод пройденного долотом пути.

Устройство работает следующим образом. На входы 5, 6, 7, 8 вычислителя 4 от внешних преобразователей буровых параметров (на чертеже не показано) во время бурения поступают сигналы, пропорциональные характеристикам бурения. При этом на вход 5 поступает сигнал, пропорциональный скорости вращения долота, на вход 6— сигнал пропорциональный скорости проходки, который поступает также и на вход интегратора 1, на вход 7 — сигнал, пропорциональный нагрузке на долото, на вход 8— сигнал, пропорциональный диаметру долота. Вычислитель 4 определяет значение d-экспоненты, реализуя уравнение

20N

1»

2)

Р

Вычисленное значение, -экспоненты в виде электрического сигнала поступает на первый вход регистратора 2, т переводя перо регистратора 2 в положение, соответствующее значению d-экспоненты». Причем, реализация указанного уравнения, т. к. определение значения d-экспоненты, ведется непрерывно и в каждый момент времени вычисленное значение ct-экспоненты соответствует истинному значению пластового давления в этот же момент времени.

Одновременно сигнал, пропорциональный скорости проходки, поступает на вход интегратора 1, который, интегрируя поступивший на него сигнал, формирует на выходе нарастающий сигнал, уровень которого пропорционален пройденному долотом пути. Как только уровень этого сигнала достигает величины, соответствующей единице пройденного долотом пути равного Ь f, срабатывает пороговый элемент 10, а формирователь 9 шкалы глубин, работающий в счетном режиме, фиксирует импульс. При этом единица пройденного пути Ь В может быть при необходимости изменена в любых требуемых пределах, в частности, в устройстве установлена единица пройденного пути h 1= 10см

Таким образом, пороговый элемент 10 срабатывает, когда на выходе интегратора 1 нарастающий сигнал достигнет уровня пропорционального Ь (=10 см. Сработавший пороговый элемент 10 сбрасывает интегратор 1 в исходное состояние и запускает дви5 гатель 3 регистратора 2, который продергивает ленту на определенный шаг и в это время на ленте пером регистратора 2 состоящим в положении, соответствующем текущему значению d-экспоненты осуществляется регистрация значения б -экспоненты.

Каждый раз в формирователе 9 шкалы глубин фиксируются импульсы. И когда долото пройдет п-,= диницу пути, формирователь 9 шкалы глубины выработает импульс, который поступив на второй вход регистратора 2 поставит метку пройденного пути равного Ь 1 и. В частности, в описываемом случае п=10, h E= 10 см, Ь Вп = 100 см. В дальнейшем работа устройства повторяется.

Использование данного технического решения обеспечивает по сравнению с прототипом надежное выявление приближающихся зон аномально высоких пластовых давлений, сопутствующих нефтегазовым месторождениям, что позволяет исключить аварийные ситуации, связанные с неожиданным вскрытием нефтегазовых слоев. Поскольку в СССР нет устройств для определения а-экспоненты, которая характеризует зоны АВПД, то выявление зон АВПД производят либо путем контроля образцов породы поднятой с глубины на проводимость, солесодержание и концентрацию ионов сульфита или карбоната, что долго (не менее 2 — 7 час) и дорого, т к. требуется сложное оборудование и специально обученный персонал, либо путем определения значения е -экспоненты с помощью ЭВМ, что связано со сбором подлежащих обработке буровых характеристик и подготовкой их к обработке на ЭВМ. Таким образом затраты на определение а-экспоненты, в данном случае оказываются значительными

802539 ь (см. расчет экономической эффективности), в полевых условиях использование ЭВМ затруднено, а периодическое по времени определение а-экспоненты не обеспечивает надежного выявления приближающихся зон

5 с АВПД.

Заявленное техническое решение надежно выявляет приближающиеся зоны с АВПД удобно для использования в полевых условиях и дешево.

Формула изобретения

Устройство для определения аномально высоких пластовых давлений по регистрации а-экспоненты в процессе бурения, содержащее интегратор, регистратор с двигателем и, соединенный с одним из входов регистратора вычислитель со входами для сигналов, пропорциональных характеристикам бурения: скорости вращения долота, скорости проходки, нагрузки на долото, диаметра долота, отличающееся тем, что с целью повышения точности регистрации зон аномально высоких пластовых давлений, устройство снабжено формирователем шкалы глубин и пороговым элементом, при этом один из входов вычислителя подключен ко входу интегратора, выход которого подключен соответственно через формирователь шкалы глубин к другому входу регистора и через пороговый элемент — к двигателю регистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции № 2198051, кл. Е 21 В 47/00, 20.01.75.

2. Патент США № 3898880, 3s кл. 73 — 151. 5. 28.10.75.

802539

Редактор Т. Авдейчик

Заказ 10068/40

Составитель Г. Данилова

Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Тираж 638 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4