СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ Российский патент 1994 года по МПК E21B47/22 

Изобретение относится к бурению скважин и может использоваться при бурении скважин с заданной точкой выхода в горной выработке или на поверхности.

Известен способ определения искривления буровой скважины путем измерения упругих волн, возникающих при работе долота, с помощью сейсмоприемников, установленных на устье скважины наклонно на одинаковом расстоянии от устья скважины в диаметрально противоположных направления, в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Точность определения координат забоя скважины, корректировки ее направления уменьшается также и по мере увеличения длины скважины, т.е. ухудшается направленность самой скважины. Такая тенденция особенно нежелательна при бурении скважин сквозь горный массив, из одной горной выработки в другую или на поверхность, где значительное отклонение скважины от заданной точки выхода может привести к необходимости повторного бурения скважины или увеличению затрат на проведение последующих работ, например, на проведение горной выработки вдоль пробуренной скважины.

Цель изобретения - повышение точности определения координат забоя при бурении скважин, сообщающих горные выработки между собой или с поверхностью.

Поставленная цель достигается тем, что возле заданной точки выхода скважины в горной выработке или на поверхности дополнительно устанавливают симметрично сейсмоприемники и координаты забоя скважины определяют из соотношений
Х = Х₁ + (Х₂-Х₁)L/H
Y = Y₁ + (Y₂-Y₁)L/H, где Х₁, Y₁, X₂, Y₂ - координаты забоя скважины по данным сейсмоприемников, соответственно, на устье скважины и у заданной точки ее выхода, м;
L - длина скважины, м;
Н - расстояние от устья скважины до заданной точки ее выхода, м.

При таком способе точность определения искривления буровой скважины снижается только до тех пор, пока длина скважины меньше половины расстояния от ее устья до заданной точки выхода, а при дальнейшем увеличении длины скважины точность определения координат ее забоя повышается за счет информации, получаемой дополнительными сейсмоприемниками. Вычисляемые координаты Х и Y являются средневзвешенными значениями данных, полученных сейсмоприемниками на устье скважины и у заданной точки ее выхода
Х = (Х₁(Н-L) + X₂L)/H = X₁+L (X₂-X₁)/H,
Y = (Y₁(H-L+Y₂L)/H = Y₁+L(Y₂-Y₁)/H.

В результате, даже тогда, когда длина скважины меньше половины расстояния от ее устья до заданной точки выхода, точность определения искривления буровой скважины координатами Х, Y, выше, чем при определении по координатам Х₁, Y₁, что делалось в прототипе. Это объясняется общеизвестной закономерностью: точность определения величины как среднего двух замеров выше, чем при использовании одного замера. Третьим фактором, повышающим точность определения искривления буровой скважины, является то, что на точке выхода скважины практически отсутствуют сейсмические помехи, создаваемые буровой машиной и буровыми ставом. Поэтому при прочих равных условиях координаты Х₂, Y2 более точно определяют координаты забоя скважины, чем Х₁, Y₁. Таким образом, использование предлагаемого способа определения искривления буровой скважины обеспечивает достижение сверхсуммарного эффекта в виде многократного увеличения точности определения координат забоя скважины и корректировки ее направления при бурении, т.е. повышения направленности бурения скважин.

В известных заявителю технических решениях отсутствуют признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия", поскольку новая совокупность признаков обусловливает новые свойства.

На чертеже схематически изображена трасса скважины, вид в плане.

Перед началом бурения симметрично устью 1 скважины на поверхности и заданной точке выхода 2 в горной выработке устанавливают сейсмоприемники 3 и 4. Расстояние между этими точками Н = 150 м. В процессе бурения известным способом определяют координаты Х₁, Y₁, Х₂, Y₂ забоя 5 скважины. При L = 120 м, Х₁ = 1,6 м, Y₁ = =0,2 м; Х₂ = 1,8 м; Y₂ = -0,4 м. По этим данным определяют координаты забоя скважины
Х = 1,6 + (1,8 - 1,6) 120/150 = 1,6 + 0,16 = =1,76 м;
Y = 0,2 + (-0,4-0,2) 120/150 = 0,2-0,48 = =-0,28 м.

По полученным значениям Х и Y корректируют направления бурения.

При бурении по тонкому угольному или другому пласту меньшей крепости по сравнению с вмещающими породами можно определять только одну координату забоя скважины в плоскости пласта, так как скважина заведомо проходит в пласте меньшей крепости.

Предложенный способ определения искривления буровой скважины может использоваться при бурении сквозь горный массив для похождения тоннелей в горах, проведения выработок между станциями метрополитена, бурения скважин, сообщающих две выработки на штатах и рудниках. За счет использования дополнительной информации увеличивается точность определения координат забоя скважины по сравнению с прототипом, повышается эффективность корректировки направления бурения и в результате улучшается направленность скважин.

Использование: при бурении скважин с заданной точкой выхода в горной выработке или на поверхности. Сущность изобретения: устанавливают сейсмоприемники напротив друг друга на одинаковом расстоянии на устье скважины и возле заданной точки выхода скважины. Измеряют сейсмоприемниками упругие волны и определяют координаты забоя скважины по результатам измерений. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ, включающий установление сейсмоприемников на устье скважины напротив друг друга на одинаковом расстоянии от устья, измерение сейсмоприемниками упругих волн, возникающих при работе породоразрушающего инструмента, и определение координат забоя скважины по результатам измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения координат забоя при бурении скважин, сообщающих горные выработки между собой или с поверхностью, устанавливают дополнительные сейсмоприемники возле заданной точки выхода скважины, располагая их в таком же положении, как и на устье. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что координаты забоя определяют из выражения
X = X₁ + L(X₂ - X₁)/H,
Y = Y₁ + L(Y₂ - Y₁)/H,
где X₁, Y₁, X₂, Y₂ - координаты забоя скважины по данным сейсмоприемников соответственно на устье скважины и у заданной точки ее выхода, м;
L - длина скважины, м;
H - расстояние от устья скважины до заданной точки ее выхода, м.