Способ направленного бурения скважин Советский патент 1992 года по МПК E21B7/04 

Мзобретоние относите к горной промышленности и может быть использовано при вращательном бурении скважин, требующих высокой точности проходки заданной траектории.

Известен способ направленного бурения глубоких скважин, заключающийся в том, что к инструменту в процессе бурения прилагают постоянно действующее усилие, перпендикулярное к направлению подачи, а скорость подачи и число оборотов изменяют в зависимости от величины наклона скважины (1).

Недостатком данного , способа является то, что величина параметров отклонения не учитывает влияния изменяющейся в направлении подачи крепости пород. Поэтому величина отклонения под действием отклоняемого уси- лия, а, следовательно, точность проходки скчажины определяется, анизотропией горных пород, и бурение таким способом может привести к забраковке из-за недопустимых погрешностей направленности.

Наиболее близким к данному изобретению является способ приложения

S §

ы

к буровой коронке перпендикулярно к оси скважины отклоняющего усилия, возникающего в результате изменения

скорости подачи с частотой вращения инструмента, при том фазу колебаний скорости полами сдвигают относительно условной нулевой фазовой точки на угол, соответствующий направлению отклонения (2).

Недостатком данного способа является отсутствие оперативного контроля отклонения в процессе работы, а также отсутствие возможности целенаправленного изменения траектории бурения, что может привести к большим отклонениям от заданной траектории

.Целью изобретения является повышение точности проходки.

Поставленная цель достигается тем,- что в способе направленного бурения скважин, предусматривающем приложение ударно-импульсного усилия от отклоняющего элемента в призабой- ном пространстве скважины в процессе бурения при отклонении ее проектного положения с частотой нанесения ударов, Равной частоте вращения бурового става, в процессе бурения

скважины осуществляют постоянный контроль местоположения ее забоя и величины его отклонения от проектногополокения, для чего вокруг устья скважины предварительно устанавливают сейсмоприемники, с их помощью регистрируют импульсы от отклоняющего элемента, сравнивают между собой моменты прихода одного и того же сигнала к упомянутым сейсмоприемнйкам и по времени прихода сигнала определяют направление отклонения скважин от проектного положения, в зависимости от которого изменяют место при- лсвяения усилия от отклоняющего элемента, при этом в качестве последнего используют подпружиненный ударник с храповиком, а сейсмоприемники располагают на одинаковом расстоянии от устья скважины.

На фигЛ представлен схематически процесс направленного бурения в вер тикаяьной плоскости; на фиг.2 - схематически процесс направленного бурения в горизонтальной плоскости; на .З - функциональная схема устройства управления; на фиг.Л - чертеж механизма ударно-импульсного отклонения.

:{ I

06034

Способ осуществляется следующим :{ образом. I На стенку скважины 1 воздействуют v

5 ударно-импульсным механизмом 2 отклонения, расположенным в непосредственной близости от бурового инструмента 3, с частотой вращения бурового става (буровой колонны) k буровой

Ю установки 5, при этом сейсмоприемника- ми б, 7, 8, 9, расположенными на поверхности земли в равном удалении от места бурения в южном, северном, западном и восточном направлениях, ре15 гистрируют ударную волну, а усиленные сигналы посылают в устройство управления 10, где сравнивают време- на распространения противоположных направлений, определяют направление

20 отклонения, формируют и синхронизируют сигнал управления механизмом 2 ударно-импульсного отклонения от устройства синхронизации 11, механически связанного с вращателем буро25 вой установки 5.

Устройство управления 10 может состоять из усилителей 12, 13, И, t 15 сейсмических сигналов со всех четырех направлений, дискриминаторов

30 Уровней 16, 17, 18, 19, Формирователей времени распространения на триг35

40

repax 20, 21, 22, Ј3, схем сравнения Zkt 25, 26, 27, схем сложения 28, 29, схемы совпадения 30, триггеров состояния 31, 32, 33, дешифратора 3, схем совпадения 35, 36, 37, 38 39, 0, 41, 42, схемы сложения 3, усилителя kk пускового реле.

Каждый из усилителей 12, 13, 1 1.5 соответственно связан со своим сейсмоприемником 6-9. Усиленные сигналы с усилителей 12, 13, И, 15 поступают на дискриминаторы уровня 16, 17, 18, 19, где фиксируется момент прихода ударной волны к сейсмоприемнйкам 6, 7, Я, 9. Сигналы с дискриминаторов уровня 16, 17, t8, 19 поступают на триггеры 20, 21, 22, 23, где происходит формирование им- 50 пульсов, длительность которых равна времени распространения ударной волны от места приложения ударных отклоняющих усилий до всех мест регистрации. Нэ схемах сравнения 2, 25, 26, 27 определяется знак отклонения скважины, на схемах сложения 28,. 29 и схеме совпадения 30 при наличии отклонения в двух из четырех направ- лений например, в южном и западном, i

45

55

(формируется сигнал наличия такого (отклонения. На триггерах состояния 31, 32, 33 з зависимости от наличия .импульсов на выходе схем 2k, 25, 26 27 и 30 устанавливается число, соответствующее направлению отклонения скважины 1. Лешифратор 34, связанный с триггерами 31, 32, 33, выделяет одно из восьми отклонений: южное, юго- западное, западное, западно-северное, северное, северо-восточное, восточное, юго-восточное. Па одном из выходов схем совпадения 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, на вторые выходы которых поступают импульсы от устройства синхронизации 11, появляется импульс управления механизмом 2, который, пройдя схему сложения 43, через усилитель 44 пускового реле запускает механизм 2.

Устройство синхронизации It ме- ханически связано с вращением буровой колонны 4 и вырабатывает 8 импульсов синхронизации, каждый из которых возникает при прохождении механизма 2 ударно-импульсного отклонения в одном из восьми направлений: южном, юго-западном, западном, северо-западном, северном, северо-восточном, восточном, 1ь го-восточном.

Механизм 2 ударно-импульсного отклонения может состоять из ударника 45, пружины 46, троса 47, барабана 48, храпового колеса 49, храповика 50, пускового реле 51. При вращении колонны под действием сил трения производится вращение барабана 48, на котором жестко закреплены трос 47 и драповое колесо 49, при этом трос 4 втягивает ударник 45 в центр колонны 4 и сжимает пружину 46. При проходе из устройства управления импульса с усилителя 44 пусковое реле 51 втягивает храповик 50. Ударник 45 под действием пружины 46 про-- изводит удар о стенку скважины 1 и производит отклонение буровой колонны 4. Сигнал от ударника 45 регист06036

рируется сейсмоприемниками 6-9, после чего определяют время прихода одного и того же сигнала к каждому из указанных сейсмоприемников. По времени прихода сигнала определяют направление отклонения оси скважины 1 от проектного положения. Частоту нанесения ударов по стенкам скважины 1 принимают равной частоте вращения бурового става 4.

10

Формула изобретения

1.Способ направленного бурения скважин, предусматривающий, приложение ударно-импульсного усилия от отклоняющего элемента в призабойном пространстве скважины в процессе бурения при отклонении ее оси от проектного положения с частотой нанесения ударов, равной частоте врацения бурового става, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности проходки, а промессе бурения скважины осуществляют постоянный контроль местоположения ее забоя и величины его отклонения от проектного положения, для чего вокруг устья

скважины предварительно устанавливают сейсмопрнемники, с их помощью

регистрирует импульсы от отклоняющего элемента, сравнивают между собой моменты прихода одного и того же сигнала к упомянутым сейсмоприемникам и по времени прихода сигнала определяют направление отклонения скважины от проектного положения, в зависимости от которого изменяют место

приложения усилия от отклоняющего элемента.

2.Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве отклоняющего элемента используют подпружиненный ударник с храповиком.

3.Способ гюп„1,отличаю- и и с я тем, что сейсмоприемники располагают на одинаковом расстоянии

т устья скважины„

n о

VO сэ

т

Г-.

1 «о

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при вращательном бурении скважин/ требующих высокой точности проходки заданной траектории. Целью изобретения является повышение точности проколки. Способ предусмадривает предварительную установку вокруг устья скважины сейсмоприемников на одинаковом расстоянии от устья и контроль с их помощью местоположения ее забоя и величины этого отклонения путем регистрации импульсов, наносимых в процессе бурения отклоняющим элементом в виде подпружиненного ударника с храповиком. Моменты прихода одного и того -же сигнала к различным сейсмоприемникам сравнивают между собой и по времени прихода сигнала определяют направление отклонения оси скважины от проектного положения. Частоту нанесения ударов по стенке скважины принимают равной частоте вращения бурового става. В зависимости от величины отклонения изменяют место приложения усилия от отклоняющего элемента. 2 э.п. ф-лы, k ил.

Составитель Н. Борщ-Компанеец,

, Редактор. Федорова .

ЗакаТаЭЙТиРа Подписное

ВНИШШ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, уя. Гагарина,101

фиг А №