СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРИЕНТИРОВАННОГО КЕРНА В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК E21B25/16 

Изобретение относится к бурению преимущественно геологоразведочных вертикальных и наклонно направленных скважин, в том числе в монолитных и трещиноватых породах.

Известен способ получения ориентированного керна, реализуемый устройством по а.с. N 1384718 (Е 21 В 25/16, 14.03.86). Этот способ заключается в следующем. Устройство, содержащее размещенные в корпусе с проточными каналами инклинометрический датчик, арретирный механизм с приводом и маркирующий механизм, выполненный в виде гидромониторного сопла, спускают в скважину, с помощью фрезера подготавливают торцевую поверхность керна и включают промывку. При этом инклинометрический датчик разарретируется и занимает положение, соответствующее апсидальной плоскости скважины. Одновременно с этим с помощью гидромониторного сопла наносят метку на поверхность керна. Выключают промывку, с помощью арретирного механизма фиксируют инклинометрический датчик и извлекают керн из скважины. Сопоставляя показания инклинометрического датчика и положение метки, можно ориентировать керн без дополнительных геофизических работ.

Известен принятый в качестве прототипа способ получения ориентированного керна, реализуемый колонковым набором по а. с. N 1498905 (E 21 В 25/16, 13.10.82). Этот способ заключается в следующем. Колонковый набор, представляющий собой двойной колонковый снаряд с внутренней керноприемной трубой, в которой размещен инклинометрический регистратор поплавкового типа, арретирующий механизм с поршневым приводом и маркирующий механизм в виде резцов-отметчиков, строго ориентированных относительно корпуса инклинометрического регистратора, спускают в скважину и выполняют бурение. После окончания бурения забуренный керн фиксируют в керноприемной трубе, резцами-отметчиками наносят ориентирующие метки и фиксируют положение инклинометрического регистратора относительно магнитного меридиана, вертикали и забуренного керна. При подъеме колонкового набора выполняют прямой срыв керна с забоя, после чего набор разбирают, считывают показания инклинометра, а керн ориентируют по метке, нанесенной резцами-отметчиками.

Принцип устройства двойного колонкового снаряда с невращающейся керноприемной трубой предусматривает предотвращение поворота внутренней трубы за счет трения керна о внутреннюю поверхность керноприемной трубы.

Недостаток приведенных выше способов заключается в ограниченных эксплуатационных возможностях, т.к. они позволяют получить данные о положении и составе керна только в одной "точке". Это дает объективную информацию только в том случае, если керн получен монолитным на всю глубину долбления. Однако в процессе бурения слабосцементированных, высокопроницаемых или трещиноватых пород, особенно на наклонных участках, возможен периодический слом керна, что приводит к повороту керноприемной трубы вместе с наружным корпусом, в результате чего различные куски керна будут различно ориентированы в процессе одного долбления.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение эксплуатационных возможностей.

Технический результат от использования изобретения - получение полной и объективной информации об ориентировании керна в процессе одного долбления. Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе получения ориентированного керна, включающем забуривание керна, измерение и регистрацию азимутального и зенитного углов с помощью инклинометрического регистратора и одновременное с этим нанесение на керн меток с помощью резцов-отметчиков, измерение, регистрацию углов и нанесение меток выполняют многократно в процессе одного бурения.

В качестве инклинометрического регистратора используют электронно-измерительный инклинометр с блоком памяти.

На фиг. 1 и 2 представлено в разрезе устройство, реализующее заявляемый способ, верхняя и нижняя части соответственно.

Устройство содержит корпус 1 с переводниками 2 и 3 для соединения с бурильными трубами и бурильной головкой, невращающуюся керноприемную трубу 4, на нижнем конце которой закреплены узел кернователей 5 и втулка 6 с тремя резцами-отметчиками, шарнирно-подшипниковый узел 7, через который керноприемная труба 4 посредством винта 8 и гайки 9 со стопором 10 соединяется с корпусом 1, инклинометрический регистратор 11, который устанавливается и фиксируется в посадочном месте керноприемной трубы 4 в строго определенном положении при сбросе его в скважину. В шарнирно-подшипниковом узле установлено седло 12 шарикового клапана и выполнены отверстия 13 для перепуска промывочной жидкости. Один из резцов-отметчиков является опорным и расположен под определенными углами от каждого из боковых резцов, причем положение резцов строго ориентировано относительно инклинометрического регистратора, а положения регистратора и опорного резца отмечены на наружной поверхности керноприемной трубы. Для устранения девиации детали устройства, расположенные около инклинометрического регистратора, выполнены из немагнитных материалов. Само устройство выполнено на базе серийно выпускаемого колонкового снаряда КД 11-190/80 "Недра". В качестве инклинометрического регистратора используют электронно-измерительный инклинометр, например [3], с блоками памяти.

Заявляемый способ заключается в следующем. Собранный колонковый снаряд (без инклинометра) спускают на забой и подают промывочную жидкость, которая проходит через керноприемную трубу 4, очищая ее от шлака, попавшего в процессе спуска. После промывки в бурильные трубы сбрасывается инклинометрический регистратор 11, который устанавливается и фиксируется в посадочном месте керноприемной трубы 4. Затем сбрасывается шар, который устанавливается в седло 12 клапана, отсекая внутреннее пространство керноприемной трубы 4 для предотвращения размыва керна, а промывочная жидкость проходит через отверстия 13 шарнирно-подшипникового узла 7 в кольцевое пространство между керноприемной трубой 4 и корпусом 1. При бурении по мере поступления керна в керноприемную трубу 4 резцами-отметчиками втулки 6 непрерывно наносят метки на керн. Одновременно с этим по командам микропроцессора инклинометрического регистратора 11 с промежутками от 20 до 40 с выполняют опрос датчиков зенитного и азимутального углов и получаемую информацию регистрируют в блоке памяти инклинометра.

В случае поворота керноприемной трубы по любой причине инклинометрический регистратор фиксирует изменение показаний датчиков, а при последующей стабилизации положения керноприемной трубы регистрирует новый азимут положения опорного резца и соответственно меток, получаемых на керне.

После подъема колонкового снаряда на поверхность инклинометрический регистратор извлекают, данные из блока памяти заносят в наземный компьютер и распечатывают, керн извлекают из керноприемной трубы и ориентируют согласно записи и меткам. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать ориентированный керн беспрерывно в процессе бурения, что существенно снижает затраты времени и себестоимость работ в основном за счет сокращения числа спускоподъемных операций, а также обеспечивает получение более полной и достоверной информации, характеризующей пласт, в котором отбирается керн.

Относится к получению ориентированного керна из геологоразведочных вертикальных и наклонно направленных скважин, в том числе со сложными породными условиями. Колонковый снаряд, выполненный на базе серийно выпускаемого КД 11-190/80, спускают на забой. Промывают бурильные трубы, в том числе и керноприемную. Сбрасывают электронно-измерительный инклинометр, который фиксируют в невращающейся керноприемной трубе. Шариковым клапаном перекрывают керноприемную трубу и забуривают керн. С помощью резцов-отметчиков на керн непрерывно наносят ориентирующие метки. Одновременно с помощью инклинометра многократно выполняют измерение азимутальных и зенитных узлов. Результаты измерений записывают в блок памяти инклинометра. После подъема колонкового снаряда на поверхность данные из блока памяти распечатывают на компьютере. Керн ориентируют согласно распечаткам и меткам. Существенное снижение времени бурения и себестоимости работ за счет сокращения числа спускоподъемных операций. В случае поворота керноприемной трубы регистрируют новый азимут положения резцов отметчиков и соответственно меток, получаемых на керне. Расширяются эксплуатационные возможности, повышается надежность и объективность информации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ получения ориентированного керна в процессе бурения, включающий забуривание керна, измерение и регистрацию азимутального и зенитного углов с помощью инклинометрического регистратора, установленного в невращающейся керноприемной трубе, и одновременное с этим нанесение на керн меток с помощью резцов-отметчиков, отличающийся тем, что нанесение на керн меток с помощью резцов-отметчиков осуществляют непрерывно по мере поступления керна в керноприемную трубу, а измерение и регистрацию азимутального и зенитного углов выполняют многократно в процессе одного бурения, при этом в случае поворота керноприемной трубы регистрируют новый азимут положения резцов-отметчиков и соответственно меток, получаемых на керне. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инклинометрического регистратора используют электронно-измерительный инклинометр с блоком памяти.