СПОСОБ НАВЕДЕНИЯ БУРОВОЙ КОЛОННЫ НА МЕСТОРОЖДЕНИЕ ПО АЗИМУТУ Российский патент 2002 года по МПК E21B47/22 G01C9/00 

Описание патента на изобретение RU2187637C2

Изобретение относится к области бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин и может быть использовано при наведении ствола скважины в проектную точку продуктивного пласта по азимуту из вертикального положения буровой колонны.

Известен способ контроля азимута отклонителя в процессе бурения (патент 2091577, Е21В 47/022, публ. БИ 27-97), заключающийся в измерении составляющих магнитного поля Земли в виде отношения двух напряжений с феррозондов.

Недостатком известного способа является невозможность его применения при кустовом бурении скважин на суше и бурении морских скважин с одной платформы, где расстояние между стволами в верхнем участке 5-7 метров. Такой способ наведения может стать причиной повреждений соседних работающих скважин, так как магнитное поле в зоне измерений искажено. Кроме того, этот способ не может быть применен при разбуривании горизонтальных стволов из фонда старых обсаженных вертикальных скважин, в которых феррозонды не работают.

Известен способ измерения параметров искривления скважины (заявка на изобретение 95103371, Е 21 В 47/02, публ. БИ 2-97), взятый в качестве прототипа, заключающийся в измерении зенитного угла, азимута и положения отклонителя, в установке над отклонителем диамагнитной трубы, в которую устанавливают и фиксируют относительно отклонителя магнитометрический инклинометр с фиксированными относительно корпуса датчиками зенитного угла и азимута, а их ориентирование в плоскости искривления скважины осуществляют с устья скважины путем поворота буровой колонны и контролируют по показаниям датчика положение отклонителя.

Недостатком известного способа является необходимость установки диамагнитной трубы длиной от 3-х до 25 метров (в зависимости от широты места) над отклонителем и невозможность наведения буровой колонны на месторождение из вертикального положения по азимуту, так как угол отклонителя определяют по формуле

где ах, ау - проекции ускорения силы тяжести на оси инклинометра, перпендикулярные продольной оси. При вертикальном положении буровой колонны величины проекций ускорений ах, ау близки к нулю, и величина угла отклонителя становится неопределенной. Это приводит к тому, что начальный участок траектории скважины по азимуту при переходе от вертикального участка к наклонному бурят со случайным первоначальным азимутом до тех пор, пока величина зенитного угла не достигнет величин, при которых азимут наклона ствола скважины будет определен однозначно (практически 3-5 градусов), после чего и производят поворот буровой колонны на заданный азимут.

Задача изобретения - повышение точности наведения буровой колонны на месторождение по азимуту из вертикального положения.

Поставленная задача решается тем, что в способе наведения буровой колонны на месторождение по азимуту, включающем фиксацию корпуса инклинометра относительно отклонителя и поворот колонны бурильных труб с устья скважины, определяют азимут Ам географический с устья скважины на месторождение, угол α между плоскостью действия отклонителя и измерительной осью инклинометра, а поворот бурильной колонны осуществляют до тех пор, пока азимут AZT текущий измерительной оси инклинометра будет равен Aм-α, если плоскость действия отклонителя расположена справа от измерительной оси инклинометра или Aм+α, если плоскость действия отклонителя расположена слева от измерительной оси инклинометра, при этом азимут AZT текущий в процессе поворота определяют по формуле

где ωx, ωу - проекции горизонтальной составляющей вращения Земли на оси инклинометра, перпендикулярные продольной оси.

Наличие указанных признаков позволяет сделать вывод о новизне технического решения.

Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить совокупность признаков, отличающих заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

Таким образок, заявленное техническое решение является новым, имеет изобретательский уровень, промышленно применимо.

Сущность предложенного изобретения поясняется чертежом, где на фигуре 1 показано исходное положение буровой колонны в географической системе координат (вид сверху). На фигуре 2 показан результат поворота буровой колонны вокруг своей оси до тех пор, пока плоскость действия отклонителя совпадет с азимутом точки на месторождении.

Измерительная ось инклинометра Y (фиг.1) направлена на Север, ось Х - на Восток, а продольная ось инклинометра Z - вниз. В точке М условно показано месторождение. Угол α - угол между осью Y инклинометра и плоскостью действия отклонителя. X' и Y' - положение измерительных осей инклинометра после поворота буровой колонны. Ам -азимут географический с устья скважины на месторождение, AZT - азимут текущий, определяемый в процессе поворота буровой колонны (фиг.2).

Реализация способа производится в следующей последовательности. Первоначально определяют азимут географический с устья скважины на точку в контуре разрабатываемого месторождения (если не задан проектный азимут). Азимут географический может быть определен, например, азимутом прямой, соединяющей устье скважины с точкой месторождения на географической карте.

Угол α между плоскостью действия отклонителя и измерительной осью инклинометра считывают с отсчетной шкалы, нанесенной на корпус инклинометра. Нулевым отсчетом является риска положения измерительной оси Y инклинометра, оцифровка отрицательных углов идет влево от нуля, а положительных - вправо от нуля.

Угол α перед решением задачи вводят в вычислитель с пульта. Азимут текущий положения измерительной оси инклинометра определяют в вычислителе по формуле

где ωx, ωу - проекции горизонтальной составляющей вращения Земли на оси инклинометра, перпендикулярные продольной оси.

Проекции горизонтальной составляющей получают в виде
ωx = ωхи-Δωx,
ωу = ωуи-Δωу,
где ωхи, ωуи - измеренные составляющие угловых скоростей с выхода датчиков угловых скоростей по соответствующий осям.

Δωх, Δωу инструментальные систематические погрешности определения скоростей уходов, которые определяют по формулам
Δωx=n0+n1ax+n2ay+n3az+n4axay+n5axaz+n6ayaz+ n7axayaz
Δωу=m0+m1ax+m2ay+m3az+m4axay+m5axaz+ m6ayaz+m7axayaz
где n0-n7, m0-m7 - постоянные коэффициенты для данного инклинометра, определяемые при калибровке.

Для реализации предложенного способа может быть использован, например, гироскопический инклинометр ИГМ-73-120/60.

Предложенный способ наведения буровой колонны на месторождение по азимуту позволяет исключить из траектории скважины участки с резким изменением азимута угла наклона скважины при переходе от вертикальных участков к наклонным, сократить затраты на бурение скважин, обеспечить безопасную работу соседних скважин при кустовом бурении, бурении морских скважин с одного основания, а также производить разбуривание горизонтальных стволов из фонда старых обсаженных вертикальных скважин.

Способ проверен на стенде предприятия. Погрешность наведения в любой точке не превышает 2,0 градуса, время наведения не более 3-х минут (длительность переходного процесса в датчиках угловой скорости).

Похожие патенты RU2187637C2

название год авторы номер документа
БЕСКАРДАННЫЙ ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ИНКЛИНОМЕТР И СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ИНКЛИНОМЕТРИЧЕСКИХ УГЛОВ 1994
  • Андрианов Ю.М.
  • Богомолов О.Д.
  • Вечтомов В.М.
  • Герасимов Н.В.
  • Люсин Ю.Б.
  • Пензин Л.И.
  • Пуляевский Г.Г.
  • Сабаев В.Ф.
  • Саенко В.А.
  • Чичинадзе М.В.
  • Шульман И.Ш.
RU2101487C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ АЗИМУТА УГЛА УСТАНОВКИ ОТКЛОНИТЕЛЯ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛАХ СКВАЖИН 2009
  • Скобло Валерий Залманович
  • Ропяной Александр Юрьевич
RU2434132C2
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТРАЕКТОРИИ СКВАЖИНЫ ПО АЗИМУТУ И ДВУХРЕЖИМНЫЙ БЕСПЛАТФОРМЕННЫЙ ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ИНКЛИНОМЕТР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2004
  • Никишин Сергей Алексеевич
  • Каштанов Виктор Данилович
  • Сабитов Александр Фаридович
RU2269001C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ ОТКЛОНИТЕЛЯ В НАКЛОННЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ 1991
  • Буслаев В.Ф.
  • Путилов П.М.
  • Изъюров А.П.
  • Славгородский С.Г.
  • Баранов С.Ю.
RU2030576C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО АЗИМУТА В СКВАЖИННОМ ИНКЛИНОМЕТРЕ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2005
  • Биндер Яков Исаакович
  • Вольфсон Геннадий Борисович
  • Гаспаров Петрос Меликович
  • Геркус Андрей Александрович
  • Гутников Александр Леонидович
  • Клюшкин Павел Александрович
  • Падерина Татьяна Владимировна
  • Розенцвейн Владимир Георгиевич
RU2290673C2
ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ИНКЛИНОМЕТР 1997
  • Гаврилов А.Н.
  • Каштанов В.Д.
  • Кузин С.Н.
  • Никишин С.А.
  • Хабибуллин Ф.Л.
RU2130118C1
Способ ориентирования отклонителя в процессе бурения 1974
  • Шафиков Фагим Хабибович
  • Буслаев Виктор Федорович
SU562644A1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ОТКЛОНИТЕЛЯ ПРИ ЗАБУРИВАНИИ НАКЛОННЫХ УЧАСТКОВ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1995
  • Басарыгин Ю.М.
  • Будников В.Ф.
  • Булатов А.И.
  • Гераськин В.Г.
  • Кульчицкий В.Н.
  • Майчуб Ю.Г.
  • Макаренко П.П.
  • Сугак В.М.
RU2078921C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВОЙ ОРИЕНТАЦИИ СКВАЖИН 1992
  • Тиль Анатолий Валентинович
RU2057291C1
СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ МНОГОЗАБОЙНОЙ СКВАЖИНЫ 1999
  • Буслаев В.Ф.
  • Юдин В.М.
RU2208119C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 187 637 C2

Реферат патента 2002 года СПОСОБ НАВЕДЕНИЯ БУРОВОЙ КОЛОННЫ НА МЕСТОРОЖДЕНИЕ ПО АЗИМУТУ

Изобретение относится к области бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин и может быть использовано при наведении ствола скважины в проектною точку продуктивного пласта по азимуту из вертикального положения буровой колонны. Задача изобретения - повышение точности наведения буровой колонны на месторождение по азимуту из вертикального положения. Для этого фиксируют корпус инклинометра относительно отклонителя и поворачивают колонну бурильных труб с устья скважины. Затем определяют геофизический азимут Ам с устья скважины на месторождение и угла α между плоскостью действия отклонителя и измерительной осью инклинометра. Поворот бурильной колонны осуществляют до тех пор, пока текущий азимут AZT измерительной оси инклинометра будет равен Aм-α, если плоскость действия отклонителя расположена справа от измерительной оси инклинометра, или Aм+α, если плоскость действия отклонителя расположена слева от измерительной оси инклинометра. При этом текущий азимут в процессе поворота определяют по формуле где Wx, Wy - проекции горизонтальной составляющей вращения Земли на оси инклинометра, перпендикулярные продольной оси. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 187 637 C2

Способ наведения буровой колонны на месторождение по азимуту, включающий фиксацию корпуса инклинометра относительно отклонителя и поворот колонны бурильных труб с устья скважины, отличающийся тем, что определяют азимут Ам географический с устья скважины на месторождение, угол α между плоскостью действия отклонителя и измерительной осью инклинометра, а поворот бурильной колонны осуществляют до тех пор, пока А азимут текущий измерительной оси инклинометра будет равен Aм-α, если плоскость действия отклонителя расположена справа от измерительной оси инклинометра, или Aм+α, если плоскость действия отклонителя расположена слева от измерительной оси инклинометра, при этом азимут текущий в процессе поворота определяют по формуле

где Wx, Wy - проекции горизонтальной составляющей вращения Земли на оси инклинометра, перпендикулярные продольной оси.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2187637C2

RU 95103371 А1, 20.01.1997
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИМУТОВ СКВАЖИН 0
SU258992A1
Способ определения азимута 1985
  • Ковшов Геннадий Николаевич
  • Андреев Игорь Борисович
SU1388551A1
Способ определения азимута искривления траектории скважины 1986
  • Штанько Олег Николаевич
  • Миловзоров Георгий Владимирович
SU1467162A1
Способ определения азимута искривления траектории скважины 1988
  • Ураксеев Марат Абдуллович
  • Миловзоров Георгий Владимирович
  • Штанько Олег Николаевич
SU1555470A1
Способ определения координат исполнительного органа буровой установки при проходке стволов 1990
  • Пасынков Роман Ефимович
  • Антипов Владислав Андреевич
  • Астрахань Александр Зиновьевич
  • Кобыш Владимир Николаевич
  • Леоненко Евгений Викторович
  • Горелкин Анатолий Николаевич
  • Ципельзон Владимир Густович
SU1768752A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВОЙ ОРИЕНТАЦИИ СКВАЖИН 1992
  • Тиль Анатолий Валентинович
RU2057291C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ АЗИМУТА ОТКЛОНИТЕЛЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ 1994
  • Скобло В.З.
RU2091577C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ (ВАРИАНТЫ) 1994
  • Николсон Джеймс Уилльям[Us]
RU2109943C1
US 3935642 А, 03.02.1976
US 4072200 А, 07.02.1978
DE 4016437 С2, 08.08.1991
СПОСОБ ПОЛИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ 2001
  • Степанов Ю.С.
  • Афанасьев Б.И.
  • Бородин В.В.
  • Фомин Д.С.
RU2207240C2
Устройство для выпрямления опрокинувшихся на бок и затонувших у берега судов 1922
  • Демин В.А.
SU85A1
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГИДРОПЕРЕАЛКИЛИРОВАНИЯ, 0
  • Изобретени А. А. Кричко, Д. В. Скворцов, Д. Л. Муселевич, А. И. Межлумова, Г. Ф. Пальчиков, Л. П. Заманова, Д. Б. Оречкин, В. И. Шустиков,
  • М. Л. Орлов М. М. Подорожанский
SU384537A1

RU 2 187 637 C2

Авторы

Каштанов В.Д.

Никишин С.А.

Корнев Н.А.

Орлов Г.И.

Даты

2002-08-20Публикация

2000-08-14Подача