Способ определения местоположениязабоя скважины
Союз Советскии
Социанмстмческми
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ии840777 (6I ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22)Заявлено 24.09.70 (21) 2824725/18"25 с присоединением заявки № (23) Прморнтет
Опубликовано 23.06.81 Бюллетень ¹ 23
Дата опубликования описания 15.02.82 (5l)M. Кл.
G 0I V I /40
3веудврстееииьй камитет ао делам изааретеиий и атерытий (53 ) Уд К 550. 83 (088.8) Пермскии филиал Всесоюзного ордена Трудового К
Знамени научно-исследовательского института буровой техники (7I ) Заявитель (54) CIIOCOB ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ
ЗАВОЯ СКВАЖИНЫ
Изобретение относится к контролю технологических параметров бурения нефтяных и газовых скважин, а точНее — к контролю положения забоя сКВВКВНН в пространстве, В процессе бурения по ряду причин геологического и технического характера ствол скважины отклоняется от заданного направления — искривляется. Контроль за изменением
t0 направления ствола скважины в первую очередь необходим для определения истинного положения забоя скважины, чем обуславливается качество проводки скважинь . и ее себестои1$ мость, В настоящее время при бурении скважин на нефть и газ из всех существующих способов контроля пространственного положения забоя сква20 жимы наиболее распространен инклинометрический способ, считающийся наиболее точным. Способ основан на регистрации электрических сигналов, уровень которых пропорционален величинам зенитного и азимутального углов скважины. Электрические сигналы с забоя скважины передаются на поверхность земли по проводному каналу связи (13
Наряду с точностью и сравнительной быстротой определения местоположения забоя скважины данным способом, контроль за положением забоя скважины требует остановки процесса бурения и дополнительных затрат времени на вспомогательные, а главным образом, на спускоподъемные операции, что в значительной мере снижает коммерческую скорость бурения °
Указанные недостатки устранены в наиболее близком способе определения местоположения забоя скважины, в основу которого положено измерение амплитудно-фазовьх характеристик упругих колебаний, возни1 кающих при вращении долота на забое, 84077 и последующее сопоставление разности фаз и разности амплитуд, записана, ных в функции глубины. Регистрацию упругих колебаний производят с помощью сейсмоприемников, располо> енных вокруг устья скважины Г2 3.
Однако точность определения по- . ложения забоя скважины таким способом не всегда может быть достаточной и зависит от интенсивности упру- 1g гих колебаний, генерируемых рабатающим на забое долотом. При бурении скважин в горных породах различной твердости интенсивность упругих колебаний различна и может достигать 15 таких малых значений, при которых их регистрация иа поверхности земли либо крайне затруднена, либо вообще невозможна.
Таким образом, упругие колебания, возникающие при вращении долота на забое, являются ненадежным источником для передачи информации на дневную поверхность, и как следствие этого, точность определения положения забоя буровой скважины не всегда может быть достаточной.
Цель изобретения — повышение точности определения местоположения забоя скважины эа счет роста интен" сивности упругих колебаний.
Цель достигается тем, что согласно способу определения местоположения забоя скважины путем регистрации, например сейсмиприемниками, парамет35 ров акустических сигналов, поступающих с забоя, регистрируют время прихода прямой волны, возникающей в момент резонанса, который наступает при равенстве частот вынужденных колебаний, обусловленных скоростью враыения долота, и собственных колебаний низа бурильной колонны, возникающих из-за изменения нагрузки на долото °
На фиг. 1 приведены графики зависимости амплитуды упругой прямой волны и частоты вращения долота от осевой статической нагрузки; на фиг. 2— схема определения местоположения 50 забоя скважины.
C целью осуществления контроля за изменением положения забоя скважины в процессе бурения, основанного на регистрации времен прихода прямой 55 волны к каждому из сейсмоприемников, расположенных вокруг устья скважины, и последующего их сопоставления, на
7 4 забое скважины без привлечения дополнительных источников колебаний путем использования явления резонанса низа бурильной колонны на контакте долота с горной породой возбуждается интенсивная упругая прямая проходящей волны.
Этот эффект достигается при условии равенства -(кратности) одной из частот собственных колебаний низа бурильной колонны с частотой вынуж.денных колебаний последнего, связанной с частотой вращения долота.
В момент возникновения резонансного явления низ бурильной колонны работает в режиме вибратора, интенсивно геиерируацего упругие волны.
Различие величин осевой статической нагрузки (фиг. 1) обусловлено литопогической неоднородностью разбуриваемой горной породы. На обоих графиках четко выделяются области минимапьных значений амплитуды упругой волны (область обычного бурения), равных 2-3 отн, ер. н области макси-, мальных значений (область резонанса),в которых амплитуда упругой волны равна 1á-21 отн. ед.
При отклонении от режим кратности путем изменения частоты враще ния долота (варьируя о-.евую нагруэtry) осуществляется выход иэ резонансной области в область режимов обычного бурения, при этом напряжения на контакте долота с горной породой, мгновенно спадают и амплитуда упру" гих волн становится на порядок киже.
Таким образом, изменяя частоту вращения долота путем изменения осевой нагрузки на нем и осуществляя тем самым вход в резонансную область и выход из нее, на забое скважины создается источник внбрационного воздействия, генерирующий ограниченные во времени интенсивные упругие волны. Частота собственных колебаний низа бурильной колонны для различного вида его компоновок определяется экспериментальным путем непосредственно на буровой скважине.
Практически определение местоположения забоя скважины непосредственно в процессе бурения осуществляется следующим образом (фиг. 2), На поверхности земли вокруг устья скважины или в стороне от него в зависимости от конкретных поверх8407
Формула изобретения
5 костных условий устанавливаются сейсмоприемники (СП-1, СП-2, СП-З, СИ-4) в вершинах многоугольника, например квадрата, воепринимающие смещение почвы, связанное с происхождением прямой (проходящей) волны. Э .ектрические аналоги этих смещений по проводным каналам связи поступают на входы многоканальной регистрирующей аппаратуры. 3а- 10 лись полезног сигнала осуществляется на магнитную ленту или бумагу в масштабе времени.
Определение параметров искривления ствола скважины без останов- )5 ки процесса бурения осуществляется путем попарного сопоставления относительных времен прихода прямой (героходящей) волны к каждому из сейсмопрнемннков и последующего on- 20 ределения координат точек (Х, Ус, Х 1) У )) ХС, У ) Х ) Ууеееееее еее °
Х, У ) . лежащих в основании перпендикулярных линий, пересечение которых определяет проекцию точек 25 забоя А, В на горизонтальную плоскость:
1 Х, + 4Х4
Х з
4 %14 а б «x
Л Ькь, %031+ЪЗХ3
1, 3 1 э
%1к„+ФЪХ% Ъ„11 ба 11 кс,3 =
Ъ
t<4 tg I tq 4tg 35
С Х б ХЗ 444+ ЪМЗ
М е
4 3 4
И теде
Ю где Х, Х, Х, Х4 и У1, У, У3, У4координаты сейсмоприемник.1в;
ty; ty, t4 — время вступления
77 а прямой (проходящей) волны, зарегистрированное сейсмоприемниками.
Зная величину приращения горизонтальной проекции ствола скважины (смещение забоя скважины по вертикали) А1В< и приращение длины бурового инструмента АВ между двумя точками замера, определяют зенитный угол: с6qg =arcsin --г
Применение спосова при проводке буровых скважин даст возможность значительно повысить качество бурения и его скорость.
Способ определения местоположения забоя скважины путем регистрации параметров акустических сигналов, поступающих с забоя, и последующего их сопоставления, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения местоположения забоя скважины за счет роста интенсивности упругих колебаний, регистрируют время прихода прямой волны, возникающей в момент резонанса наступающего при равенстве частот вынужденных колебаний, вызванных вращением долота, и собственных колебаний низа бурильной колонны, возникающих из-за изменения нагрузки на долото.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Дьяконов Д. Леонтьев Е.И. Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических
11 1! исследований скважин, И., Недра
1977, с. 313-321.
2, Авторское свидетельство СССР
N - 286800, кл. Е 21 В 47/02, 1971.
840777
Составитель Н.Журавлева
Редактор Н. Егорова Техред M. Надь. Корректор А.Дзятко
Заказ 800 Тираж 735 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!
13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Филиад ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
