Способ предупреждения искривления ствола вертикальной скважины в процессе бурения Советский патент 1987 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к способам борьбы с искривлением ствола скважин Целью изобретения является повьше ние точности и надежности предупреждения искривления ствола скважины в процессе бурени-я.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ,

Способ заключается в том, что учитываемым критерием является совпадение частот продольных и поперечных колебаний. Частота является единственным параметром колебаний, который не изменяется при распространении колебаний в реальной среде в отличие, например от энергии или амплитуды.

В бурения вертикальной скважины направление статической нагрузки на долото совпадает с осью ствола скважины. При отклонении ствола скважины в сторону возникает переменная сила взаимодействия долота с забоем, вектор которой раскладывается на продольную составляющую,действующую в направлении продольной оси инструмента, и перпендикулярную к ней поперечную составляющзта. Сле- довательно, эта сила вызывает как продольные, Tajc и поперечны, колебания низа бурильной колонны с одной и Той же частотой.

Поэтому возникновение на забое одновременно поперечной и продольно составляющей колебаний с одинаковой частотой является признаком начала искривления ствола скважины. С забо на устье скважины колебания переда- ются без изменения частоты, но так как скорость распространения продолных колебаний по бурильной колонне выше скорости распространения поперечных колебаний, то последние до- стигают устья скважины с запаздыванием относительно первых. А так как многие составляющие колебаний не устойчивы: возникают и исчезают через короткие интервалы времени и (или) плавно изменяют частоту, то на усть скважины частоте продольных колебаний может не соответствовать та частота поперечных колебаний, которая соответствовала им на забое. Поэто- му, чтобы при регистрации На устье скважины поперечным колебаниям соответствовали те же продольные колебания, что и на забое, продольные ко

лебания на уст)е скважины регистрируют с задержкой, равной разности времени распространения поперечных и продольных колебаний от забоя до устья скважины, определяемой по формуле

(

-Про Л

г по

к.

ipoft.

5

где

0

5 0 5 0 5

L - V

продЗ попГ

время задержки; глубина забоя скважины; скорость распространения продольных колебаний по бурильной колонне; скорость распространения поперечных колебаний. Если в спектрах регистрируемых колебаний появляются составляющие с с одинаковой ч астотой, то технологические параметры бурения, например нагрузка на долото и (или) скорость вращения бурового снаряда, изменяют так, чтобы в спектрах продольных и поперечных колебаний бурильной колонны отсутствовали составляющие с одинаковыми частотами.

Способ реализуется с использованием общепромышленной измерительной аппаратуры.

Устройство содержит датчик продольных колебаний 1, датчик 2 поперечных колебаний, устанавливаемых на верху бурильной колонны, лини задержки 3, усилители-анализаторы 4 и 5, индикатор равенства частот 6, который вырабатывает команду на регулирование технологических параметров. Выход датчика 1 подключен к входу линии задержки 3, выход которой подключен к усилителю-анализатору 4, Выход датчика 2 подключен к входу усилителя-ана лизатора 5, Выходы усилителей-анализаторов 4 и 5 под- ключень к входу индикатора равенства частот 6.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с датчика 1 поступает на вход линии задерз -ки 3, где задерживается на время S . С выхода -линии задержки сигнал поступает на вход усилителя-анализатора 4. С датчика 2 сигнал поступает, на усилитель-анализатор 5. В усилителях-анализаторах 4 и 5 сигналы усиливаются и разделяются по частотам. При совпадении частот сигналов, поступающих на входы усилителей-анализаторов 4 и 5, на их выходах появляются идентичные

сигналы, которые подаются на входы индикатора равенства частот 6. Если на входы индикатора 6 поступают идентичные сигналы, то на его выходе появляется сигнал на изменение технологических параметров бурения..При практической реализации способа в качестве датчиков 1 и 2 использовались пьезоэлектрические датчики ИС598, в качестве линии задержки - магнитофонная приставка Нота- 304 с дополнительно установленной воспроизводящей головкой с возможностью перемещения ее относительно универсальной головки на расстояние

Nv -e-,

где - расстояние перемещения дополнительной воспроизводящей головки;

V - скорость перемещения магнитной ленты; t - время задержки.

В качестве усилителей-анализаторов использовались усилители ИС1269 и. анализаторы спектра С4-53, включенные последовательно. Индикатором равенства частот является логический элемент Иу

Исследования подтвердили, что при искривлении ствола скважины наблюдается совпадение хотя бы одной из частотных составляющих поперечных и задержанных во времени продольных колебаний, распространяющихся от забоя по бурильной колонне. Например, при бурении скважины на глубине забоя 1200 м зенитный угол не превьшгал , при этом совпадений частот продольных и поперечных колебаний практически не наблюдалось. При углублении скважины с 1200 до 1350 м наблюдались одновременно как в спекВНИИПИ Заказ 7692/32

Произв.-полигр. пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

тре поперечных так и в спектре продольных колебаний частоты 60 Гц и (или) 110 Гц. При этом зенитш гй угол возрос с 2°15 , до 5 15 . При изменении нагрузки на долото так, чтобы исчезли составляющие поперечных и продольных колебаний бурильной колонны с одинаковыми частотами,темп искривления ствола скважины не превышал 0,5 на 100 м проходки. .

Аналогичного эффекта добиваются изменением и других технологических параметров бурения (числа оборотов низа бурильного инструмента, количе- ства-промывочной жидкости и др.), влияющих на интенсивность искривления скважины.

Формула, изобретения

20

0

5

0

Способ предупреждения искривления ствола вертикальной скважины в процессе бурения, включающий регистрацию на верху бурильной колонны 5 продольных и поперечных колебаний, возникающих на забое скважины, м изменение технологических параметров бурения в зависимости от указанных колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности предупреждения искривления ствола скважины в процессе бурения, регистрируют частоты продольных и поперечных колебаний, при этом частоту продольных колебаний регистрируют с задержкой во времени, равной разности времени распространения поперечных и продольных колебаний по бурильной колонне, а технологические параметры бурения изменяют до исключения в спектрах продольных и поперечных колебаний составляющих с одинаковой частотой.

Тираж 532

Подписное

Изобретение относится к области бурения скважин и позволяет повысить точность и надехгность предупреждения искривления ствола скважины в процессе бурения. Для этого на верху бурильной колонны регистрируют частоту продольных и поперечных колебаний, возникающих на забое сква- яданы. Частоту продольнь1х колебаний регистрируют с задержкой во времени , равной разности времени распространения поперечных и продольных колебаний по бурильной колонне. При появлении в спектрах регистрируемых- колебаний составляющих с .одинаковой частотой, что свидетельствует об искривлении ствола скважины, изменяют технологические параметры бурения (нагрузку на долото и (или) скорость вращения бурового снаряда) так, чтобы в спектрах колебаний отсутствовали составляющие с одинаковыми частотами. 1 ил. СО N9 эо СП СП