Устройство для исследования разреза скважины в процессе бурения Советский патент 1988 года по МПК E21B47/00 E21B47/12 E21B49/08 

(21)4158531/22-03

(22)08.12.86

(46) 15.09.88. Бюл. № 34

(71)Московский институт нефти и газа им. И.М, Губкина

(72)А.С. Моисеенко, Л.С. Пашкевич И.В. Егорова и В.Г. Воропаев

(53) 622.276/277(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 1055866, кл. Е 21 В 47/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 203587, кл. Е 21 В 47/00, 1967.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРЕЗА СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к промысловой геофизике. Цель изобретения - повьпиение достоверности идентификации разреза скважины по глубине за счет исключения погрешности, обусловленной наличием промысловой жидкости в исследуемой пробе шлама. Для этого устройство содержит установленный над долотом I3 узел отбора пробы шлама, выполненный в виде сопла 14 с

(Л

X

оо

00

п

установленной на его входе фильтрующей сеткой 15, обращенной к долоту, и камерой 16 подготовки пробы с установленными на ее входе и выходе обжимными прокладками 18. Устройство имеет блок анализа, включающий установленную между источником 2 инфракрасного излучения и линзой 5 измерительную ленту (л) 19, выполненн по из материала, прозрачного в инфракрасной области спектра. Блок анализа имеет вторую Л 22, два приемника 3 и 4 инфракрасного излучения, вторую линзу 6, два оптических фильтра 7, 8 их привод 0, дифференциальный усилитель и синхронизатор. Лента 19 движется

1

Изобретение относится к измерительным промыслово-геофизическим устройствам и предназначено для выявле- пия в разрезе скважины полезных ископаемых по инфракрасному спектрометрическому анализу бурового шлама в процессе бурения.

Целью изобретения является повышение достоверности индентификации разреза скважины по глубине за счет исключения погрешности, обусловленной наличием промьшочной жидкости в исследуемой пробе шлама.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство; на фиг.2 - функциональная схема блока анализа.

Устройство для исследования разреза скважины в процессе бурения содержит корпус 1, размещенные в корпусе 1 блок анализа, включающий источник 2 и приемники 3, 4 инфракрасного излучения, оптическую систему с линзами 5, 6, оптические фильтры 7, 8, модулятор 9 с приводом (двигателем) 10, блок 11 преобразования и усиления сигналов, датчик 12 глубины, установленный над долотом 13 узел отбора пробы шлама, выполненный в сопла 14 с установленной на его входе фильтрующей сеткой 15, обращенной к долоту 13, и камерой 16 подготовки пробы с выходньм каналом 17 и установленными на ее входе и выходе отжимными прокладками 18, установленпрерьшисто, прерьшая движение по сигналам от синхронизатора для проведения анализа установленного участка Л 19 с частицами шлама на всех используемых парах фильтров 7 и 8. Скорость движения Л 19 выбирают экспериментально. Проходя перед источником 2, Л 19 с внедрившимися частицами шлама подсушивается и частицы фиксируются линзой 5 на приемнике 3. На приемник 4 попадает излучение от источника, прошедшее через Л 22, линзу 6 и фильтр 8. Каждый фильтр 7 и 8 имеет полосы пропускания, соответст- в тощие определяемым полезным ископаемым. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

ную между источником 2 инфракрасного излучения и линзой 5 измерительную ленту 19, сатьшающуюся в бобины 20 и наматывающуюся на бобину 21 при помоши двигателя 10 и выполненную из материала, прозрачного в инфракрасной области спектра, причем нижний участок измерительной ленты 19 установлен в камере 16 подготовки пробы с

возможностью полачи в блок анализа, -Ч который лополнительно введена идентичная измерительной ленте 19 закрепленная неполви ь:ю лента 22 формирования опорного оптического излучения,

установленная параллельно измерительной ленте 19 в одной с ней плоскости, второй идентичный приемник 4 инфракрасного излучения, вторая идентичная линза 6, второй идентичный оптический фильтр 8, привод 23 оптических фильтров 7, 8, дифференциальный усилитель 24, синхронизатор 25, причем лента 22 формирования опорного оптического излучения установлена

между источником 2 инфракрасного излучения и второй линзой 6, выходы обоих приемников 3,4 подключены к входам дифференциального усилителя 24, выход которого подсоединен к входу блока 11 преобразования сигналов, а синхронизатор 25 подключен к приводу 23 оптических фильтров, приводу измерительной ленты 19 и к датчику 12 глубины, ролик 26, Корпус 1 уст

ройства размещен в колонне бурильных труб 27, находящиеся в скважине, заполненной жидкостью 28, и пересекающей пласты 29, и содержит также узел 30 передачи результатов измерений из скважины в наземную регистрирующую аппаратуру (не показано), блок 31 преобразования сигналов, с выхода которого сигналы поступают на вход узла 30.

Устройство для исследования разреза скважины в процессе бурения работает следующим образом.

Колонна бурильных труб вместе с отсеком, в котором размещено скважин- ное устройство, опускается до забоя. При спуске включено питание только датчика 12 глубины, которьш отсчитывает значение истинной глубины скважины. Под действием определенных условий в момент выхода на режим бурения бурового инструмента (например, вращение долота и т.п.) на забое включается питание источника (излучателя) 2 (см. фиг.1), а затем с некоторой задержкой включается питание двигателя 10 и питание блока анализа. Поток промьшочной жидкости 28 вымьшает частицы разрушающихся горных пород из зоны забоя, под напором которого частицы щлама, размером не более нескольких десятков микрон, проходят через фильтрующую сетку 15. Более крупные частицы шлама при наклонном расположении фильтрующей сетки к потоку промывочной жидкости, а также под воздействием вибрации бурового инструмента при бурении смываются. Частицы шлама струей сопла 14 с силой внедряются в измерительную ленту 19 в камере 16 подготовки пробы. Не внедрившиеся частицы шлама потоком струи сопла выводятся через выходной канал 17 наружу. Измеритель- ная лента 19 с внедрившимися частицами шлама при помощи двигателя 10 протягивается через прокладки 18, которые отжимают промьшочную жидкость, герметизируя блок анализа. Проходя перед источником 2 излучения, измерительная лента 19 с внедрившимися частицами шлама подсушивается его теплом до момента, когда данный участок ленты не установится между излучателем 2 и оптической линзой 5. Инфракрасное излучение от источника 2 проходит через измерительную ленту 19 и частицы шлама фокусируются линзой 5

5

0

5

О g

5

0

0

5

на приемник 3 инфракрасного излучения (в качестве которого может использоваться пироэлектрический приемник или болометр). При этом поток излучения модулируется модулятором 9 и проходит через оптический фильтр 7. На другой приемник 4 попадает инфракрасное излучение от источника 2, прошедшее через ленту 22 формирования опорного оптического излучения, линзу 6, модулятор 9 и оптический фильтр 8. Оптические фильтры 7 и 8 образуют пары фильтров, при этом каждая пара имеет соответствующие определяемым полезным ископаемым полосы пропускания. С приемников 3 и 4 электрические сигналы, пропорциональные пропусканию вещества измерительной ленты 19, шлама и вещества ленты 22 соответственно поступают на вход дифференциального усилителя 24 электронного блока 11 (см. фиг.2). С помощью этого усилителя выделяется сигнал, пропорциональный пропусканию шлама на заданной фильтрами 7 и 8 полосе частот, исключая влияние сигнала, пропорционального пропусканию вещества лент 19 и 22. С выхода синхронизатора 25 через определенный интервал глубин, по приходу сигнала от датчика 12 глубины, поступает сигнал на узел 30 передачи, при этом в наземную регистрирующую аппаратуру с выхода блока 31 преобразования передается информация о глубине. Затем с выхода синхронизатора поступает сигнал на привод 23,с помощью которого устанавливается первая пара оптических фильтров 7 и 8. После этого по сигналу с выхода синхронизатора 25 узел 30 передает в наземную аппаратуру результат измерения первой полосы частот инфракрасного излучения. Далее по сигналам от синхронизатора устанавливается следующая пара фильтров 7 и 8 и после установки следующий результат измерения передается узлом 30 в наземную регистрирующую аппаратуру и т.д. Цикл измерения заканчивается после передачи результата измерения, полученного на последней пара оптических фильтров. По приходу следующего сигнала датчика 12 глубины на вход синхронизатора 25 цикл измерения повторяется. В наземной регистрирующей аппаратуре результаты измерения привязьшаются к значениям исправленных глубин. Измерительная

лента может двигаться прерьшисто, прерывая движение по сигналам от синхронизатора 25 для проведения анализа установленного участка измерительной ленты с частицами шлама на всех используемых парах оптических фильтров. Скорость движения измерительной ленты выбирается экспериментально.

В момент прекращения бурения (например, для наращивания колонны бурильных труб или для смены долота) питание скважинного устройства, кроме датчика глубины, отключается.

Формула изобретения

5

0

5

0

5

готовки пробы с установленными на ее входе и выходе отжимными прокладками, а в блок анализа введена установленная между источником инфракрасного излучения и линзой измерительная лента, вьшолненная из материала, прозрачного в инфракрасной области спектра, причем нижний участок измерительной ленты установлен в камере подготовки пробы с возможностью подачи в блок анализа.

I

Фиг. 2