Геонавигационный комплекс, совмещённый с наддолотным модулем для измерения силовых параметров Российский патент 2023 года по МПК E21B47/12 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для оперативного управления бурением наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Комплекс применяется совместно с устройствами для измерения параметров для ориентирования скважины во время бурения и определения силовых параметров в колонне бурильных труб, в том числе и над долотом.

Известен информационно-технологический геонавигационный комплекс (Пат. РФ №2208154, Е21В 44/00), содержащий пульт бурильщика, блок обработки и визуализации, выполненный в виде соединенных между собой преобразовательного комплекса и компьютера с монитором, забойную телеметрическую систему, датчик крутящего момента, наземные газоанализатор, датчик расхода и датчик давления и установленные в корпусе забойной телеметрической системы блок инклинометрии и датчик осевой нагрузки. Комплекс снабжен наземными датчиком плотности и датчиком наличия газовой фазы, датчиком уровня бурового раствора, установленным в приемной емкости, исполнительными органами системы управления, соединенными с выходом компьютера. Наземные датчик расхода, датчик давления, датчик плотности и датчик наличия газовой фазы установлены в линии нагнетания бурового раствора. Датчик крутящего момента установлен в корпусе забойной телеметрической системы.

Недостатком этого устройства является отсутствие измерения изгибающего момента над долотом во время бурения скважины, действие которого на колонну бурильных труб в нижнем сечении может привести к самопроизвольному отклонению ствола скважины от заданного направления.

Известен наддолотный модуль (Пат. РФ №2633884, Е21В 47/00), содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, а также размещенные в выемках корпуса, в его герметичной части, отделенной уплотнительными элементами, электронные платы и источник питания. Провод, соединяющий электронные платы с ниппельной частью корпуса, зафиксирован контактным винтом на ниппельной части корпуса. Корпус образован из ниппельной и муфтовой частей, соединенных между собой конической винтовой поверхностью, в зазоре которого между резьбовыми поверхностями сопрягаемых частей размещен электроизоляционный материал. На части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и во внутреннем канале ниппельной части корпуса размещены изоляторы. На наружной поверхности муфтовой части корпуса, в зоне расположения электронных плат и источника питания, установлена защитная гильза, один торец которой зафиксирован посредством выступов и пазов, а другой торец - винтами. Муфтовая и ниппельная части снабжены замковыми резьбами для соединения с долотом и валом забойного двигателя соответственно.

Недостатком этого устройства является отсутствие измерений крутящего и изгибающего моментов на долоте во время бурения скважины.

Задачей предлагаемого изобретения является совмещение скважинной телеметрической системы и забойного устройства для измерения силовых параметров, которые позволяют измерять во время бурения и передавать на дневную поверхность показания зенитного угла и азимута скважины, осевой нагрузки на долото, крутящего и изгибающего моментов низа бурильной колонны.

Поставленная задача достигается тем, что в геонавигационный комплекс с забойным устройством для измерения силовых параметров, содержащий блок обработки и визуализации, выполненный в виде соединенных между собой преобразовательного комплекса и компьютера с монитором, забойную телеметрическую систему расположенную в непосредственной близости к забойному двигателю, датчик крутящего момента, согласно предлагаемому решению дополнительно устанавливают наддолотный модуль для измерения силовых параметров, расположенный непосредственно над долотом, корпус которого образован верхним и нижним переводниками, в нижней части переводника выполнен тензопреобразователь с наклеенными на его внутреннюю поверхность тензорезисторами, внутренняя полость тензопреобразователя заполнена инертной жидкостью и каналом сообщена с компенсатором давления, внутри корпуса в специальном контейнере на амортизаторах установлены блок питания и электронный блок с передающим модулем, связанным беспроводным каналом с телеметрической системой, запуск наддолотного модуля на измерение осуществляют датчиком, срабатывающим от перепада давления на бурильном инструменте.

Для решения поставленной задачи в состав бурильной колонны включается два дополнительных устройства: фиг. 1 - телеметрическую систему и фиг. 2 - наддолотный модуль для измерения силовых параметров, где позициями обозначены: 1 - долото, 2 - наддолотный модуль, 3 - забойный двигатель, - беспроводной канал связи, 5 - телеметрическая система, 6 - утяжеленные бурильные трубы, 7 - колонна бурильных труб, 8- верхний переводник, 9- нижний переводник, 10 - тензопреобразователь, 11 - электронный блок с передающим модулем, 12 - блок питания, 13 - компенсатор давления, 14 - датчик запуска на регистрацию.

Геонавигационный комплекс содержит телеметрическую систему 5, которая устанавливается после утяжеленных бурильных труб (УБТ) 6 в составе колонны бурильных труб 7 над забойным двигателем 3. Над долотом 1 устанавливается наддолотный модуль 2 для измерения силовых параметров. Результаты измерения силовых параметров по беспроводному каналу связи 4 передаются на телеметрическую систему 5.

Наддолотный модуль для измерения силовых параметров устанавливается над буровым долотом 1 в составе бурильной колонны. Корпус наддолотного модуля образуют верхний 8 и нижний 9 переводники. Использование стандартных замковых резьб 3-117 позволяет устанавливать модуль в любое место бурильной колонны. В нижней части переводника 9 выполнен тензопреобразователь 10 с наклеенными на его внутреннюю поверхность тензорезисторами для измерения осевой нагрузки, крутящего и изгибающего момента. Изгибающий момент измеряется в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, что позволяет определить вектор суммарного действия изгибающего момента на долото. Внутренняя полость тензопреобразователя 10 заполнена инертной жидкостью и каналом сообщена с компенсатором давления. Блоки электронный 11 и питания 12 установлены внутри корпуса модуля в специальный контейнер на амортизаторах. Запуск наддолотного модуля на измерение осуществляется датчиком 14, который срабатывает от перепада давления на бурильном инструменте. Результаты измерения передаются по беспроводному каналу связи на телеметрическую систему 5 с помощью передающего модуля, расположенного в электронном блоке 11.

Геонавигационный комплекс с забойным устройством для измерения силовых параметров работает следующим образом: в процессе бурения наддолотный модуль 2 измеряет силовые параметры работы низа бурильной колонны: осевую нагрузку, крутящий и изгибающий моменты, сохраняет их в собственную энергонезависимую память и передает их на телеметрическую систему 5 по беспроводному каналу связи 4. Телесистема 5 передает на поверхность результаты измерения силовых параметров вместе с результатами инклинометрических измерений. На поверхности программное обеспечение компьютера блока обработки и визуализации строит в полярной системе координат график суммарного действия изгибающего момента по секторам забоя скважины в зависимости от осевой нагрузки на долото и совмещает его с положением отклонителя, определенным по данным инклинометрии.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для оперативного управления бурением наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Комплекс содержит блок обработки и визуализации в виде соединенных между собой компьютера с монитором, забойную телеметрическую систему, расположенную в непосредственной близости к забойному двигателю, средство для инклинометрических измерений. Наддолотный модуль для измерения силовых параметров расположен над долотом и снабжен датчиком для его запуска на измерение. Корпус наддолотного модуля образован верхним и нижним переводниками, в нижней части нижнего переводника выполнен тензопреобразователь с наклеенными на его внутреннюю поверхность тензорезисторами. Внутренняя полость тензопреобразователя заполнена инертной жидкостью и каналом сообщена с компенсатором давления. Внутри корпуса в контейнере на амортизаторах установлены блок питания и электронный блок с передающим модулем, связанным беспроводным каналом с телеметрической системой, передающей на поверхность результаты измерений силовых параметров вместе с результатами инклинометрических измерений. Обеспечивается совмещение показаний силовых параметров долота и инклинометрических измерений для исключения отклонения ствола скважины от заданного направления. 2 ил.

Геонавигационный комплекс с забойным устройством для измерения силовых параметров, содержащий блок обработки и визуализации в виде соединенных между собой компьютера с монитором, забойную телеметрическую систему, расположенную в непосредственной близости к забойному двигателю, средство для инклинометрических измерений, отличающийся тем, что он снабжен наддолотным модулем для измерения силовых параметров, расположенным непосредственно над долотом, датчиком для запуска наддолотного модуля на измерение, срабатывающим от перепада давления на бурильном инструменте, при этом корпус наддолотного модуля образован верхним и нижним переводниками, в нижней части нижнего переводника выполнен тензопреобразователь с наклеенными на его внутреннюю поверхность тензорезисторами, внутренняя полость тензопреобразователя заполнена инертной жидкостью и каналом сообщена с компенсатором давления, внутри корпуса в контейнере на амортизаторах установлены блок питания и электронный блок с передающим модулем, связанным беспроводным каналом с телеметрической системой, выполненной с возможностью передачи на поверхность результатов измерений силовых параметров вместе с результатами инклинометрических измерений.