Способ определения координат забоя скважины при турбинном бурении

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТВЛЬСТВУ

Союз Советскнк

СО@квпксткч@скиз

Республнк о11881 305

4r

1 (61) Дополнительное к авт. сеид-ау(22) Заявлено 0506.78 (21) 2623354/22-03

Р1)М. КЛ.3 с присоединением заявки МЕ 21 В 47/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 622.241 (088. 8) Опубликовано 15.1181. Бюллетень И9 42

Дата опубликованмя описания 151181 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ

ПРИ ТУРБИННОМ БУРЕНИИ

Однако у этого способа значительная погрешность измерений, связанная с маскированием измеряемых упругих колебаний долота поверхностными ударными волнами, и возможность возникновения аварийных ситуаций ввиду концентрации в ударной волне большого количества энергии.

Цель изобретения — повышение точности и надежности измерений за счет увеличения помехоустойчивости прие.ма колебаний.

Указанная цель достигается тем, что модулируют упругие колебания

15 долота путем подачи импульсов давления в систему проьивки скважины и изменения осевой нагрузки на долоте н при достижении максимального уровня модуляции колебаний измеряют вре20 мя распространения колебаний от забоя до приемников, по которому судят о кординатах забоя °

На фиг. 1 изображена система модуляции колебательного процесса, на

25 фиг.2 — блок-схема приемно-обрабатывакщей аппаратуры для осуществления описываемого способа.

В процессе бурения горных пород возникают упругие колебания долоту, 30 распространякщиеся в окружающей среИзобретение относится к буровой технике, а именно к способам определения координат забоя скважины в процессе бурения.

Известен способ определения кординат забоя скважины, заключакщийся в приеме на поверхности земли упругих колебаний, генерируемых вращакщимся долотом при бурении горных пород (1).

Недостатком указанного способа является невозможность выделения сигнала от,олота на поверхности земли при бурении глубоких скважин ввиду высокого уровня помех от работы наземного оборудования. Кроме того, этот способ имеет низкую точность измерения, связанную с отсутствием привязки момента регистрации сигнала с моментом возбуждения этого сигнала.

Известен способ определения координат забоя скважины при турбинном бурении, включающий регистрацию упругих колебаний долота, возбуждаеьих ударной волной внутри колонны, заполненной промывочной жидкостью, и измерение времени распространения колебаний от забоя до приемников колебаний (2).

0.С.Васильев, Ю.С.Зможин и A.Ã.×åðåìíûõ ) л - ° ((, :"г Х(::;""

Всесоюзный ордена Трудового Красного Зн мени(. л,, научно-исследовательский институт буровой — теоанкки

881305 де. Эти колебания модулируют путем подачи в систему промывки скважины импульсов давления с заданными амплитудами и временными параметрами посредством, например, насоса с клапаном и изменения осевой нагрузки на долоте эа счет разгрузки колонны на забое, Интервал следования импуль сов должен быть не менее времени распространения сигнала от точки воз-буждения импульса до наиболее удаленного приемника колебаний, а длительность импульса и его амплитуда выбираются из амплитудно-частотных свойств разреза и глубины забоя. Промодулированные колебания регистрируют приемниками колебаний, положение кото- 15 рых в принятой системе координат известно. При достижении максимального уровня модуляции колебаний измеряют время распространения колебаний от забой до приемников 20 по известным значениям длины колонны, скорости звука в промывочной жидкости и фиксированным моментам посылок модулирующих импульсов давления, создаваемых на устье скважины и моментам их приема. Затем по измеренному времени распространения сигналов от забоя до приемников колебаний и известной скорости распространения звука в горных породах определяют расстояния от забоя до приемников колебаний, после чего по известным соотношениям геометрии вычисляют координаты забоя.

Устройство для осуществления данного способа определения координат забоя скважины при турбинном бурении состоит из системы модуляции упругих колебаний долота и приемно-обрабатывающей аппаратуры.

Система модуляции включает, напри- 40 мер, буровые насосы 1 и 2, клапанное устройство 3 с двумя устойчивыми положениями клапанов, установленное в одну из нагнетательных линий 4 или 5, и создающее импульсы давления в системе промывки скважины 6 . Приемно-обрабатывающее устройство включает в себя последовательно соединенные приемники колебаний 7, усилитель-формирователь сигнала 8, детектор 9 и устройство накопления сигналов 10, к другому входу которого подключен выход датчика давления 11, установленного в нагнетательной линии 6 и синхрониэирующего работу устройства накопления сигналов 10 с моментами посылки модулирующих импульсов, и вычислительное устройство 12 для определения координат забоя. В устройстве накопления сигналов 10 осуществляется синхронное суммирование модулированных сигналов, принятых приемниками колебаний 7. При этом компенсируется случайная шумовая составлякщая и растет детерминированный полезный сигнал.

Информация о времени пробега колебаний от забоя до приемников колебаний

9 поступает с устройства накопления сигналов 10 на вычислительное устройство 12. Дополнительно в вычислительное устройство 12 закладывается информация о положении датчиков в выбранной системе координат и о скоростных характеристиках разреза.

После обработки указанной информации в вычислительном устройстве 12 выдаются координаты забоя скважины.

Модуляция упругих колебаний доло,та импульсами с заданными амплитудными и временными параметрами позволяет увеличить отношение сигнал/шум на входе приемной и обрабатывакщей аппаратуры и увеличить разрешаюшую способность, что обеспечивает повышение точности и помехоустойчивости данного способа.

Формула изобретения

Способ определения координат забоя скважины при турбинном бурении, включающий регистрацию упругих колебаний долота и измерение времени распространения колебаний от забоя до приемников колебаний, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений эа счет увеличения помехоустойчивости приема колебаний, модулируют упругие колебания долота путем подачи импульсов давления в систему промывки скважины и изменения осевой нагрузки на долоте и при достижении максимального уровня модуляции колебаний измеряют время распространения колебаний от забоя до приемников, по которому судят о координатах забоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 2062151,кл.175-1, 1936.

2. Патент США У 3979724, кл. 340-15.5, 1976 (прототип).

881305

Составитель И. Карбачинская

Texpea A . Баб ннец Корректор М.Шаровыми

Редактор Т.Перфенова

Тираж б30 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Эакаэ 9903/52

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4