Способ определения пространственного положения буровых скважин Советский патент 1991 года по МПК E21B47/22 

Изобретение относится к буровой технике, в частности к определению пространственного положения обсаженных буровых скважин.

Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения исследования горизонтальных скважин и упрощение способа за счет использования однотипного оборудования для измерения параметров внутри скважины.

На фиг. 1 изображена скважина, искривленная в пространстве; на фиг. 2 - схема, поясняющая расчет параметров.

Способ определения пространственного положения буровых скважин основан на заданий опорной плоскости и определении пространственного положения оси скважины в начальной точке, например в ее устье, причем за опорную принимают а пси дал ьную плоскость, и осуществляется следующим образом. В поперечном сечении скважины в начальной точке устанавливают по меньшей мере три датчика пути, фиксируют их положение относительно опорной плоскости, перемещают датчики по скважине вдоль ее стенок параллельно оси, измеряют и фиксируют пройденные ими пути между поперечными сечениями скважины в начальной и текущей точках и по их соотношениям судят о пространственном положении оси скважины в текущий точке, причем для определения положения каждой последующей точки за начальную принимают предыдущую точку.

При использовании трех датчиков пути способ реализуется следующим образом.

Задают прямоугольную неподвижную систему координат (ИСК) OXYZ, где О - неOs

- о

W

о

которая фиксированная точка пространства, X - горизонтальная ось, ориентированная на репер, OZ-вертикальная ось (фиг. 1), Определяют координаты начальной точки оси скважины, например устья, в ИСК - Х0, Yo, Z0 и ориентацию оси в этой точке (измеряют угол наклона во и азимутальный угол OQ). В начальной точке оси скважины Оо задают прямоугольную подвижную систему координат (ПСК) 00XYZ, где оси 00Y и 00Z лежат в апсидальной плоскости, причем ось 00Y - касательная к оси скважины. Устанавливают в поперечном сечении скважины (плоскость 00XZ) три датчика 1-3 пути (фиг. 1), фиксируют их положение относительно

опорной плоскости (00YZ), о пред ел я ют углы дего . pio, дезо (фиг. 2). Перемещают датчики 1-3 вдоль стенок скважины параллельно ее оси 0|0|+1, измеряют и фиксируют пройденные ими пути 5ю, 820, 5зо между поперечными сечениями в начальной 00 и первой текущей Oi точках. Ось скважины на этом участке представляется в виде дуги окружности Oobi, постоянного радиуса R0 с центральным углом уь, лежащей в плоскости, перпендикулярной OoXZ и образующей е nnocKOCTbiojOoXY угол fa (фиг. 2). Параметры дуги OoOi вычисляют по следующий формулам, полагая

Изобретение относится к буровой технике и позволяет удешевить работы за счет использования однотипного оборудования для измерения параметров внутри скважины. Для этого задают опорную аксидальную плоскость и определяют пространственное положение оси скважины в начальной точке, в которой устанавливают по меньшей мере три датчика пути. Фиксируют положение датчиков относительно опорной плоскости Затем перемещают датчики по скважине вдоль ее стенок параллельно оси и измеряют пройденные ими пути между поперечными сечениями скважины в начальной и текущей точках. По соотношениям измеренных путей определяют пространственное положение оси скважины в текущей точке. Для определения положения каждой последующей точки за начальную принимают предыдущую точку. 2 ил. (Л С

оЫ11

# -arct9Tol

sin дец ( Sai - S2i ) + sin р2 ( Sii - SGI ) +sln дея (821 - Sn ) . cos pn ( Sai - 821) + cos (pi ( Sn - Sai ) +cos p3i ( 821 - Sit)

Su - 821

2(sln()(/a+0zi)) Sii - Sai

2(sin(0 + )-51п(#+дез|)) S2i - Ssi

2(sin( + 0fci ) - Sin (0 + p3i))

Ri f--2sln (/3,+,) 4-JI

-2sln (/3 ) -2sin (i )

Затем вычисляют координат точки следующим фомулам:

по

где

До) arctg

( 1 - cos yi ) cos Д

cos fl ( sin y - tg ) - sin $ ( 1 - cos y) ) sin $

Используя вычисленные значения коор- динат точки Oi в ИСК - Xi, YI, 2} и навигационные параметры - ft ,-чя, задают в точке Oi ПСК - OiXYZ таким же образом, как в точке Оо. Вычисляют углы рп , дел , дел , определяющие положение датчиков 1-3 в по- перечном сечении скважины в точке относительно опорной плоскости OiZY по следующим формулам, полагая

# 1i-{-1 -ф -ЬДр ,p2l+1 2l-bA,

3i + i +А.

гдеАде ;

1

arctg

sln2yi -tg$sln2y cos 0i + i sin Aot

Таким образом, по показаниям датчиков 1-3 пути вычисляют параметры Xi. YI. Zi, $ , О| - определяющие пространственное положение оси скважины в первой теку- щей точке Oi и углы деп.дел.дел 20

25

Xi + 1 R(1 -cosyi)cosy9i;

YI-Ы Rislnyi;

Z i -ы Ri ( 1 - cos yi ) sin $ ;

Xi + f X; +Xi -f 1 cos05 + + ( Y i +1 cos ft - Z i +1 sin 0 ) sin a ; Yi+1 Yi -Xi+1 slnd + + (Y i +1 cos ft - Z i +1 sin $ ) cos a ; Z i +1 Zi + Y i +1 sin fl + Z i +1 cos $ . Затем вычисляют угол наклона и азиму та в точке по следующим формулам: 01 +1 arcsin ( sin в( cos yi + cos $ sin fl X

Xsinyi); «i +1 a +A«i,

1 - cos yi ) cos Д

фиксирующие положение датчиков в поперечном сечении скважины в этой точке (плоскость OiXZ) относительно опорной плоскости (OiYZ). Принимая точку Oi за начальную и повторяя приведенные ранее операции, определяют пространственное положение второй текущей точки оси скважины 02, полагая . И так далее для последующих точек ,3k-1.

При использовании числа датчиков 54 повышается надежность предлагаемого способа. При четырех датчиках возможны четыре варианта (С4 4) измерительных систем по три датчика в каждой 1, 2, 3; 1,2, 4; 1, 3, 4; 2, 3. 4. При выходе из строя одного датчика система остается работоспособной, так как для определения пространственного положения скважины достаточного показаний трех датчиков пути.

Формула изобретения Способ определения пространственного положения буровых скважин, заключающийся в том, что задают опорную апси- дальную плоскость и определяют пространственное положение оси скважины в начальной точке, отличающийся тем, что, с целью удешевления работ за счет применения однотипного оборудования, в начальной точке устанавливают по меньшей мере три датчика пути, фиксируют их положение относительно опорной плоскости, пеРедактор М.Бланар

Составитель Ю.Лупичева Техред М.Моргентал

ремещают датчики по скважине вдоль ее стенок параллельно оси, измеряют пройденные ими пути между поперечными сечениями скважины в начальной и текущей точках и по их соотношениям определяют пространственное положение оси скважины в текущей точке, причем для определения положения каждой последующей точки за начальную принимают предыдущую точку..

(риг. 2 Корректор И.Муска