СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЛУБИННЫХ ПАРАМЕТРОВ Российский патент 1995 года по МПК E21B47/16 

Изобретение относится к области бурения и может быть использовано преимущественно для контроля глубинных технологических параметров при бурении нефтяных и газовых скважин, в частности числа оборотов вала турбобура.

Известен способ контроля глубинных параметров, основанный на изменении давления в гидравлическом канале связи под действием изменения параметров путем измерения мощности, потребляемой буровыми насосами [1] Характерной особенностью данного способа является значительная инерционность привода буровых насосов при использовании его мощности в качестве индикатора информационных сигналов, поэтому для повышения помехоустойчивости требуется, например, устанавливать частоту информационного сигнала, меньшую по сравнению с помехами спектра шумов бурильной колонны (единицы и доли Гц), а это не обеспечивает быстродействия, оперативности и эффективности контроля параметров.

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля глубинных параметров, основанный на изменении плотности, звуковой энергии в бурильной колонне путем модуляции шума, распространяемого в бурильной трубе, с образованием волновых пауз в реактивных резонансных камерах при кратковременном изменении объема проходного сечения для движущейся по каналу трубы промывочной жидкости [2]
Недостатками известного способа являются низкие помехоустойчивость и достоверность информации. Основной причиной этого является то, что на участке бурильной колонны с установленными резонансными камерами происходит общее снижение плотности звуковой энергии в результате действия резонансных камер. Модуляцию же шума под действием сигналов о контpолируемых параметрах производят только регулированием звуковой энергии, подводимой к резонансным камерам из канала трубы через их щелевую перфорацию. В результате снижается амплитуда шума и перепад амплитуд шум-волновые паузы при малой глубине модуляции шума в бурильной колонне после реактивных резонансных камер, что не обеспечивает достоверности регистрации и распознания акустических информационных сигналов.

По своей сущности предлагаемый способ контроля глубинных параметров основан на изменении плотности звуковой энергии в бурильной колонне путем модуляции шума, распространяемого в бурильной трубе, с образованием волновых пауз в реактивных резонансных камерах при кратковременном изменении объема проходного сечения для движущейся по каналу трубы промывочной жидкости, и отличается от прототипа тем, что при отсутствии сигналов о контролируемых параметрах прекращают резонансное поглощение шума в реактивных камерах путем изменения их резонансных свойств раскрытием в камерах не менее одного дополнительного проходного канала для движения промывочной жидкости, а под действием последующих сигналов о параметрах закрывают проходные каналы, восстанавливают резонансные свойства реактивных камер и модулируют шум периодическим формированием волновых пауз при заданной глубине модуляции. Закрывают проходные каналы в реактивных камерах путем прижатия к их поверхности демпфера. При модуляции шума его резонансное поглощение путем закрытия проходных каналов реактивных камер допускается производить и при отсутствии сигналов о параметрах, но тогда при поступлении сигналов о контролируемых параметрах проходные каналы в камерах раскрывают и прекращают резонансное поглощение шума.

При раскрытии дополнительных проходных каналов в реактивных камерах эти камеры перестают быть резонансными (эффект отключения резонансной камеры) и не влияют на интенсивность шума в бурильной колонне. Закрыв же проходные каналы, резонансные свойства реактивных камер восстанавливают и в них происходит поглощение звуковой энергии, создается волновая пауза (эффект включения резонансной камеры). В свою очередь, закрывая каналы камер демпфером, создают условия для еще большего, дополнительного поглощения звуковой энергии за счет ее необратимых потерь в камерах и демпфере.

В результате обеспечивают максимальный перепад амплитуд шум-волновая пауза и максимальную глубину модуляции, причем без уменьшения интенсивности шума между волновыми паузами, что позволяет увеличить регистрационный уровень шума и решить задачу повышения помехоустойчивости и увеличения глубины устойчивого получения забойной информации. Кроме этого периодическое повторение технологических циклов открытия и закрытия проходных каналов реактивных камер предотвращает изменение их резонансных объемов от засорения и отложений, стабилизирует резонансные параметры камер.

На фиг. 1 представлена схема осуществления способа устройством контроля числа оборотов вала турбобура:
1 вал турбобура с кулачковым толкателем на торце;
2 подвижная кулачковая опора демпфера;
3 резиновый кольцевой демпфер;
4, 5, 6, 7 проходные отверстия реактивных камер;
8, 9 реактивные камеры;
10, 11 звукопоглощающие отверстия (горлышки) реактивных камер;
12 бурильная труба; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Устройство размещается над верхней секцией турбобура шпиндельного типа ЗТСШ-7 1/2 ТЛ.

Принцип работы устройства заключается в следующем:
При каждом обороте вала 1 турбобура кулачковый толкатель на его торце поднимает подвижную опору 2. Закрепленный на ней демпфер 3 перекрывает проходные отверстия 4, 5, 6, 7, прижимаясь к поверхности реактивных камер 8, 9. В камерах создаются условия для резонансного поглощения звуковой энергии, подводимой через отверстия 10, 11 и по трубе 12, формируется волновая пауза. Продолжительность паузы определяется временем перекрытия проходных отверстий 4, 5, 6, 7 демпфером 3. При дальнейшем повороте вала 1 опора 2 опускается и демпфер 3 выходит из контакта с поверхностью реактивных камер 8, 9. Проходные отверстия 4, 5, 6, 7 открываются, в раскрытых реактивных камерах прекращается резонансное поглощение звуковой энергии и по трубе 12 с забоя скважины проходит шум с максимальной амплитудой до следующей волновой паузы. Количество реактивных камер можно увеличивать.

Предложенный способ обеспечивает эффективный контроль глубинных параметров, и его применение способствует оптимизации процесса бурения.

Изобретение предназначено для контроля глубинных параметров при бурении нефтяных и газовых скважин. Способ основан на изменении плотности звуковой энергии в бурильной колонне путем модуляции шума, распространяемого в бурильной трубе. При этом образуются волновые паузы в реактивных резонансных камерах при кратковременном изменении объема проходного сечения для движущейся по каналу трубы промывочной жидкости. Это обеспечивает высокую помехоустойчивость, так как при отсутствии сигналов о контролируемых параметрах прекращают резонансное поглощение шума в реактивных камерах путем раскрытия в них не менее одного дополнительного проходного канала. Под действием сигналов о параметрах закрывают проходные каналы в камерах и модулируют шум периодическим формированием волновых пауз. Закрывают проходные каналы путем прижатия демпфера. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЛУБИННЫХ ПАРАМЕТРОВ, основанный на изменении плотности звуковой энергии в бурильной колонне путем модуляции шума, распространяемого в бурильной трубе, с образованием волновых пауз в реактивных резонансных камерах при кратковременном изменении объема проходного сечения для движущейся по каналу трубы промывочной жидкости, отличающийся тем, что при отсутствии сигналов о контролируемых глубинных параметрах изменяют резонансные свойства реактивных резонансных камер путем раскрытия-закрытия в них не менее одного дополнительного проходного канала для движения промывочной жидкости, а при поступлении сигналов о глубинных параметрах восстанавливают резонансные свойства реактивных камер путем закрытия-открытия дополнительных проходных каналов и модулируют шум периодическим формированием волновых пауз при заданной глубине модуляции. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что закрывают дополнительные проходные каналы в реактивных камерах путем прижатия к их поверхности демпфера.