Способ определения места прихвата бурового инструмента Советский патент 1985 года по МПК E21B47/09 

Изобретение относится к не-фтегазодобывающей промышленности скважин и может быть использовано при ликвидацией аварий бурильного инстру мента Известен способ определения места прихвата бурильной колонны, осно ванный на определении местонахождения прихваченного участка бурильной колонны по удлинению свободной част бурильной колонны под нагрузкой. Для этого колонну растягивают после довательно усилиями, значительно превышающими вес колонны, и по разности удлинений при этих условиях вычисляют свободную длину колонны и определяют место прихвата бурильной колонны D3 Недостатками способа являются трудоемкость вьшолняемых операций повьшенная опасность из-за возможно ти разрыва колонны, выход из строя резьбовых .соединений при натяжении колонны, перегрузка подъемного оборудования и т.д. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату являе:тся способ опр деления места прихвата бурового инструмента, включающий натяжение бурильной колонны и регистрацию гео физического параметра.вдоль колонны Известный способ основан на опре делении места прихвата бурильного инструмента с помощью локатора муфт. Для этого регистрируют положение муфт. Затем в предлагаемом интервале прихвата инструмента устанавливают магнитные метки в тру бах и производят второй замер. После этого к буровому инструменту или колонне прилагают механическое усилие - натяжение или закручивание. На участках действия механической нагрузки магнитные метки исчезают, их магнитное поле значительно ослабевает, что фиксируется спеидальным замером с помощью локатора муфт |53 . Недостаток известного способа низкая точность определения места прихвата. Целью изобретения является цовышение точности определения места прихвата. Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения м(ста прихната бурового инструмента, включающему натяжение бурильной колонны и регистрацию геофизического параметра вдоль колонны, в верхней части бурильной колонны вибратором возбуждают упругие ко- . лебания, а в качестве геофизического параметра регистрируют амплитудно-частотные характеристики упругих колебаний, по изменению которых определяют место прихвата. На чертеже изображена схема реализации способа. Сущность изобретения поясняется чертежом. Так, в свободной части бурильной колонны коэффициент отражения k, составляет ,95 1( - Р .(при плотности материала стальной бурильной колонны р г/см, плотности бурового раствора f 1,2-1,3 г/см, при скорости упругих волн в колонне V, т 5,2 км/с и скорости упругих волн в растврре 1,4 км/с). . Коэффициент отражения Kj в при хва ченной части колонны составляет v-0,5-0,6 при f, 7,8 , V-, 1,4 км/с при Ш10ТНОСТИ горной породы 2,2-2,4 г/см и скорости упругих волн в.ней 3,5 км/с. Таким образом, коэффициент отражения/ меняется почти в два раза. Еще большие потери энергии в прихваченной части колонны вызываются резким увеличением диссипативных свойств колонны в зоне прихвата, боковой отдачей, и т.д. Непосредственные промысловые измерения показали, что амплитуда Волн в зоне прихвата уменьшается в 5-7 раз. а основная частота спектра сигналов смещается на 10-15 Гц в область нижних частот. Точность определения места прихвата повышается за счет более высокой чувствительности характеристик упругих колебаний к изменению условий их прохождения по свободной и прихваченной зонам колонны и уменьшения влияния помех. Пример. Бурильнут колонну 2, верхняя часть закреплена элеватором 4, предяарнтельно натягивают буровой лебрткоГт т гем. чтобы свобадная часть бурильной колонны не контактировала со стенками скважины 1 до места прихвата, либо этот контакт бьш ослаблен. Внутрь бурильной колонны 2 на ка ротажном кабеле 6 постепенно опускают контейнер / с датчиками упругих колебаний. Одновременно с этим в верхней части бурильной колонны вибратором 9 возбуждают рпругие импульсы заданной формы (например, синусоидальные). Упругие колебания, возбуждаемые вибратором 9, распрост раняются по бурильной колонне и вос принимаются да тчиками, расположенны ми в контейнере 7. Электрические сигналы с этих датчиков по кабелю ,6 поступают в -измеритель-регистра:тор 8 упругих колебаний. Контроль за: работой вибратора 9 осуществляется с помощью измерителя ,10 вибраций для того, чтобы не менялись характеристики возбудителя. В момент, входа контейнера 7 при его спуске в скважину 1 в зойу прихвата 3 поступает по кабелю сигнал.. В бурово сквалине 1 находится бурильная колонна 2с местом ее прихвата 3. Бурильная колонна натянута с помощью элеватора .4 и буровой яебедки 5, В буридьную колонну 2 на. кабеле 6 помещен контейнер 7 с датчиками упругих колебаний. Кабель 6 соединен с измер.ителём-рёгистратором 8 упругих колебаний. В верхней части бурильной колонны 2 закрепленвибратор 9, связанньй с измерителем tО вибраций контролиру щим работу вибратора 9. Реализация способа основана на изменении xapaKTepia распространения упругих колебаний в свободной и прихваченной частях бурильной колон ны. . - . Сигнал, распространяющийся в сво бодной части бурильной колонны, испытывает незначительные и плавно меняющиеся изменения своих характеристик. В частности, амплитуда и энергия сигнала,изменяются по экспо ненте, без всплесков и срьтов, Основная частота спектра также изменяется плавЬр. Это объясняется тем, что сигнал.распространяется в однородном Материале (сталь) бурильной колонны, контактирующей по внещней поверхности с однородным бзфовым раствором. Прихваченная же часть бурильной колонны контактирует не с буровым раствором, а со стенкой скважины. В месте прихвата колонны резко изменяются условия прохождения сигнала, так как изменяется его коэффициент отражения и возрастает боковая отдача энергии, вследствие чего резко возрастает коэффициент поглощения упругих волн. Это приводит к изменению амплитудно-частотных характеристик сигнала, распространяющегося в свободной части бурильной колонны и достигающего места прихвата бурильной колонны. В момент достижения упругими колебаниями местаприхвата амплитуда сигнала уменьщается, а основная частота спектра сигнала смещается в область нижних частот. Теоретические расчеты показывают, что условия прохождения сигнала резко изменяются на границе прихваченной и свободной частей бурильной колонны за счет существенных отличий коэффициентов отражения сигни- лов.. Тёхнико-экономическая эффективность способа обусловлена сокращением времени на проведение работ при ликвидации аварий и обеспечением безопасного ведения аварийных работ за счет исключения многократных перегрузок силового оборудования и бурильного инструмента. Кроме того, точное определение места прихвата позволяет правильно определить мероприятия при ликвидации аварий, снизить расход реагентов и обеспечить сохранность бурильных труб и резьбовых соединений.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА . ПРИХВАТА БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА, включающий натяжение б урильной колонны и регистрацию геофизического параметра вдоль колонны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения места прихвата, в верхней части бурильной колонны вибратором возбуждают упругие колебания, а в качестве геофизического .параметра регистрируют амплитудно-частотные характеристики упругих колебаний, по изменению которых определяют место прихвата. 1977, с. 351. ра(Л 9 Р