СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЗАБОЙНЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ КОМПЛЕКСОМ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ Советский патент 1994 года по МПК E21B44/00 

Способ относится к автоматизации процесса бурения скважины, а именно к автоматическому контролю забойных параметров в процессе бурения с помощью телеметрических систем.

Целью изобретения является повышение надежности в работе забойного измерительного комплекса при ограниченной пропускной способности канала связи путем контроля режима его функционирования.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Забойный измерительный комплекс 1, включающий датчик 2 осевой нагрузки, расположен на забое скважины. Забойный измерительный комплекс с помощью турбогенератора 3 передает по электромагнитному каналу связи 4 закодированную информацию о забойных параметрах, в том числе и об осевой нагрузке. Наземное устройство 5 осуществляет прием сигнала, причем одним электродом является бурильная колонна 6, другим - штырь 7, заземленный на некотором удалении от буровой установки. Также в наземном устройстве осуществляется обработка информации и последующие операции, необходимые для управления и оптимизации режима бурения. На буровой установке 8 при возникновении необходимости смены режима работы забойного измерительного комплекса 1 либо с помощью автомата подачи, либо вручную по заданному алгоритму команды изменяется осевая нагрузка на долото. Она воспринимается датчиком 2 осевой нагрузки, работающим в непрерывном режиме измерения, декодируется в забойном измерительном комплексе 1 и согласно поступившей команде в нем меняется программа работы. Все необходимые программы заранее заложены в память забойного измерительного комплекса 1. После смены программы по каналу связи 4 на поверхность передается контрольный код программы, подтверждающий прием команды и смену режима работы забойного измерительного комплекса 1.

Функцией забойного измерительного комплекса является измерение ряда забойных параметров (количество их может варьироваться по необходимости) и передача этих параметров по беспроводному каналу связи на поверхность, где они анализируются, обрабатываются наземными устройствами при необходимости с использованием ЭВМ и в соответствии с полученными результатами оптимизируется процесс бурения.

Режим работы забойного измерительного комплекса изменяется посредством передачи команд с поверхности на забой по бурильной колонне. Команды представляют собой изменение осевой нагрузки на долото от нуля до значения, заведомо выше контрольного, которое равно 5 т. Одновременно производится выдержка во времени по алгоритму, в котором 1 мин соответствует "0" или "1" двоичного кода. Команды формируются, например, четырехразрядным помехоустойчивым кодом с контролем по четности, важным преимуществом которого является простота кодирования и декодирования. Помехоустойчивое кодирование применяется для повышения надежности передачи команд на забой, а большое количество команд обеспечивается разрядностью и малым временем передачи кода команды. Так при четырехразрядном помехоустойчивом коде, можно надежно передать 8 типов команд. При увеличении разрядности кода до 5, количество команд соответственно возрастает в 2 раза и т. д.

Контрольное значение задается один раз при настройке забойного измерительного комплекса и оно соответствует значению показаний преобразователя осевой нагрузки выше нулевого, но меньше, чем обычная осевая нагрузка, принятая при бурении. Например, если обычно бурение производится при нагрузках от 15 т и выше, то контрольное значение 5 т выбирается исходя из соображений, что при передаче сигнала с поверхности на забой посредством кодирования осевой нагрузки всегда можно передать на забой величину, большую, чем 5 т.

Передача команды на смену режима функционирования забойного измерительного комплекса требуется ориентировочно 1-2 раза за долбление. Время формирования и передачи команды с помощью осевой нагрузки около 4 мин, что составляет незначительную часть времени одного долбления (8 ч). Так как формирование нулей и единиц сигнала производится значениями осевой нагрузки, далекими от предельных, то никакого дополнительного износа долота не будет.

Время передачи управления зависит от разрядности кода команды и при четырехразрядном коде и длительности нуля или единицы 1 мин (длительность может быть как больше, так и меньше) оно равно 4 мин. Передача контрольного кода также, как и других измеренных параметров осуществляется по каналу связи (в данном случае - по электромагнитному беспроводному с помощью забойного турбогенератора) без вмешательства в технологию бурения, в том числе без вмешательства в осевую нагрузку. Кодирование и декодирование информации здесь не отличается от общеизвестных.

Данный способ по сравнению с известными позволяет следующее:
более эффективно использовать возможности телеметрических систем для контроля забойных параметров в процессе бурения за счет надежного управления забойным измерительным комплексом независимо от глубины скважины;
передавать на забой любое количество команд, расширяя тем самым диапазон применения телеметрических систем для решения различных геологотехнических задач и оптимизации процесса бурения;
увеличить количество измеряемых параметров на забое, получая информацию о них на поверхности по мере необходимости, что уменьшает срок окупаемости дорогостоящих телеметрических систем. (56) Патент США N 4136327, кл. E 21 B 44/00,1979.

Патент Австрии N 500485, кл. E 21 B 44/00, 1979.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЗАБОЙНЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ КОМПЛЕКСОМ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ, основанный на передаче кодированных сигналов управления с поверхности на забой скважины для включения соответствующего режима работы забойного измерительного комплекса, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, кодированные сигналы управления формируют путем изменения осевой нагрузки на долото, опознают эти сигналы с помощью забойного датчика осевой погрузки, формируют сигнал, подтверждающий включение соответствующего режима работы забойного измерительного комплекса, и передают его на поверхность.