Способ определения искривления ствола скважины в процессе бурения и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к области бурения и предназначено для опреде- иия величины зенитного искривления ствола наклонно направленных скважин в процессе бурения.

Целью изобретения является поньше- ние точности определения зенитного искривления ствола скважины.

На фиг,1 показана структурная cxe ма устройства для осуществления способа определения искривления ствола скважины в процессе бурения; на фиг, 2 - распределение амплитуд поперечных колебаний бурильной колонны в плоскости поперечного сечения.

Способ определения искривления ствола скважины в процессе бурения заключается в одновременной регистрации амплитуд поперечных колебаний бурильной колонны по двум взаимно перпендикулярным осям, определении отношения амплитуд поперечных колебаний бурильной колонны при постепенном изменении направления ориентирования взаимно перпендикулярных осей, при этом о величине зенитного искривления судят по максимальному отношению амплитуд.

При бурении вертикальных скважин долото, вращаясь на забое, генерирует поперечные колебания, распространяющиеся по бурильной колонне. Средняя амплитуда этих колебаний в течение некоторого промежутка времени одинакова по всем направлениям в плоскости поперечного сечения ствола скважины. А так как эти колебания распространяются по бурильной колонне, то и средняя амплитуда А попе- речных колебаний верха бурильной колонны одинакова по всем направлениям в плоскости поперечного сечения бурильной колонны. Распределение амплитуд Ар поперечных колебаний по раз- личным направлениям в плоскости поперечного сечения бурильной колонны пр бурении вертикальной скважины показа ны схематически на фиг.2 (ограничено пунктирной линией К).

При искривлении ствола скважины долото, а также бурильная колонна в месте искривления ствола скважины, т.е. в месте искривления компоновки низа бурильной колонны, при работе с отклонителем взаимодействует со стенками скважины в определенной плоскости. В результате этого взаимоде й- ствия среди поперечных колебаний бурильной колонны появляется составляющая, имеющая определенное направление (плоскополяризованная составляющая). При этом чем больше искривление ствола скважины, тем сильнее взаимодействие бурильной колонны и долота со стенками скважины, тем более выражена плоскополяризованная составляющая. Эта составляющая также передается по бурильной колонне и среди поперечных колебаний верха бурильной колонны со средней амплитудой А появляется составляющая с амплитудой . Амплитуды этих колебаний складываются и результирующая амплитуда равна их векторной сумме:

+ А

fin

А,

Т

Распределение амплитуд А поперечных колебаний бурильной колонны по различным направлениям в плоскости поперечного сечения бурильной колонны приведено на фиг,2 (ограничено сплошной линией L), Направление плоскополяризованкой составляющей колебаний совпадает с направлением оси Q, в этом же направлении модуль амплитуды А имеет максимальное значение А Mdkc и равен сумме модулей . АИ АПП

() (АП) + (АПП).

в направлении оси R, перпендикулярной оси Q, модуль амплитуды А имеет минимальное значение А,,„ и равен по величине An:

5:мин я

Отношение модулей амплитуд А, по осям Q и R имеет максимальное значе А5 макс ние, равное-т,

Отношение амплитуд А по двум любым другим осям меньще величины

А ч Алакс

-.,

Колебания с амплитудой А не связаны с искривлением скважины. Амплитуда А колебаний зависит от степени искривления скважины. Так как колебания, поляризованные и неполяризованные, являются поперечными, то при изменении условий бурения их амплитуды изменяются пропорционально, пропорционально и их затухание.

Таким образом, отношение

А 5 мокс

служит критерием искривления скважины, это делает ненужным определение величины А pp.

А

Для определения отношения

необходимо зарегистрировать амплиту- ду поперечных колебаний по оси Q, в направлении которой А. мальное значение А в направлении которой А нимальное значение, равное А„. При таком положении осей регистрации амплитуды поперечных колебаний отношение регистрируемых амплитуд имеет

имеет макси- . и по оси R, имеет ми

10

анализатор 6. При постепенном поворачивании кольца 4, а значит, и осей ориентирования датчиков 1,2 вокруг оси бурильной колонны на угол не менее ISn сигналы, снимаемые с датчиков, изменяются по величине, изменяется и величина их отношения, т.е. изменяется и сигнал, поступающий на вход экстремального анализатора 6. Экстремальный анализатор 6 определяет максимальное значение отношения амплитуд регистрируемых сигналов.Это значение соответствует величине иск

Изобретение относится к области бурения. Цель изобретения - повышение точности определения зенитного искривления ствола скважины. Для это го одновременно регистрируют амплитуды поперечных колебаний бурильной колонны (БК) по двум взаимно перпендикулярным осям. Дополнительно определяют отношение амплитуд поперечных колебаний БК, При этом постепенно изменяют направление ориентирования взаимно перпендикулярных осей. О величине зенитного искривления судят по максимальному отношению амплитуд. Устройство для осуществления способа содержит датчики 1 и 2 поперечных колебаний, установленные на ведуией трубе 3 БК, и кольцо 4 для ориентирования их по двум взаимно перпендикулярным осям, а также для вращения вокруг ведущей трубы 3. Сигналы с датчиков 1 и 2 поступают на входы ия- мерителя 5 отношения амплитуд. С хода измерителя 5 сигнал, пропорциональный отношению величин сигналов датчиков 1,2, поступает на экстремальный анализатор 6. Он определяет максимальное значение отношения величин сигналЬв. Это значение соответствует искривлению ствола скважины в зенитной плоскости, а его величина пропорциональна величине искривления. 2 с,п, ф-лы, 2 ил. ю (Л со 4 со 4; cpus.l

максимальное значение. При любом дру-15 ривления ствола скважины в зенитной гом положении указанных осей отношение амплитуд регистрируемых колебаА мо(кс

НИИ меньше отношения

плоскости.

Формула изобретения

Величину искривления ствола скважины характеризует величина максимального отношения амплитуд поперечных колебаний бурильной колонны, регистрируемых по двум взаимно перпендикулярным осям.

Устройство для определения искривления ствола скважины в процессе бурения содержит датчики 1 и 2 попереч- искривления ствола скважины, дополни- ных колебаний, установленные на ве- тельно определяют отношение амплитуд дущей трубе 3, и кольцо 4 для ориен- 30 поперечных колебаний бурильной колонны, при этом постепенно изменяют наптирования их по двум взаимно перпендикулярным осям, а также для вращения вокруг ведущей трубы 3, измеритель 5 отношения амплитуд сигналов, входы которого связаны с выходами датчиков I,., и экстремальный анализатор 6, вход которого связан с выходом измерителя 5 отношения ампли- туд.

равление ориентирования взаимно перпендикулярных осей, а о величине зенитного искривления судят по макси- с мальному отношению амплитуд,

2, Устройство для определения искривления ствола скважины в процессе бурения, содержащее датчики поперечных колебаний, ориентированные по

Устройство работает следующим об- 40 Двум взаимно перпендикулярным осям,

отличающееся тем, что, с целью повышения точности определеразом.

Сигналы с датчиков 1,2, установ- пенных на ведущей трубе 3 бурильной колонны, поступают на входы измерителя 5 отношения амплитуд. С ;выхода измерителя 5 отношения амплитуд сигнал, пропорциональный отношению величин сигналов, поступающих с датчиков 1,2, поступает на экстремальный

ния зенитного искривления ствола скважины, оно снабжено измерителем 45 отношения амплитуд сигнагэв, входы которого связаны с выходами датчиков, и экстремальным анализатором, связанным с выходом измерителя отношения амплитуд.

ривления ствола скважины в зенитной

плоскости.

Формула изобретения

перпендикулярным осям, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния точности определения зенитного

равление ориентирования взаимно перпендикулярных осей, а о величине зенитного искривления судят по макси- мальному отношению амплитуд,

2, Устройство для определения искривления ствола скважины в процессе бурения, содержащее датчики поперечных колебаний, ориентированные по

ния зенитного искривления ствола скважины, оно снабжено измерителем 45 отношения амплитуд сигнагэв, входы которого связаны с выходами датчиков, и экстремальным анализатором, связанным с выходом измерителя отношения амплитуд.

fi

pus. 2