Способ определения места встречи долота с угольным пластом Советский патент 1993 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности, предназначено для определения момента встречи долота с угольным пластом при бурении.

Цель изобретения - увеличение производительности труда путем повышения точности определения момента встречи долота с угольным пластом.

Цель достигается тем, что регистрируют одновременно упругие колебания в угольном пласте и в близлежащих вмещающих горных породах, устанавливают в ранее пробуренной скважине, расположенной на расстоянии не более 5000 м от бурящейся скважины, первый сейсмоприемник в угольном пласте, а второй - в близлежащих вмещающих горных породах, например в основной кровле этого пласта, выпрямляют преобразованные и усиленные сигналы отдельно от. обоих сейсмоприемников, измеряют и сравнивают эти сигналы между собой, а затем определяют момент встречи долота с угольным пластом по событию превышения сейсмического сигнала от первого сейсмоприемника над сейсмическим сигналом от второго сейсмоприемника за счет образования каналовых волн в угольном пласте и возрастанию скорости бурения за счет меньшей крепости угля по сравнению с вышележащими горными породами.

Осуществление контроля момента , встречи долота с угольным пластом при бурении путем одновременной регистрации каналовых волн в угольном пласте и сейсмических колебаний в основной кровле этого пласта при помощи сейсмоприемников и сравнения этих колебаний по величине придают способу новые свойства, что составляет существенные отличия, которые

00

о о о

N5

позволяют определить момент вхождения олота в угольной пласт.

Известно 2, что угольный пласт представляет собой волноводную зону, в которой источник упругих колебаний (долото) образует каналовые волны (см. 2 с. 88-100). При этом основная часть упругой энергии не выходит за пределы пласта, а распространяется внутри него. Следовательно, в момент проникновения долота в угольный пласт и его бурения первый сейсмоприемник, размещенный в угольном пласте, зарегистрирует гораздо большие по величине сейсмоколебания, чем второй сейсмоприемник, который расположен над угольным пластом в-основной кровле, что в предложенном способе является основным признаком для определения момента встречи долота с угольным пластом при бурении. Второй признак - увеличение скорости бурения, начиная с момента входа долота .в угольный пласт, является вспомогательным, На чертеже показаны бурение скважины, каналовые волны в угольном пласте и функциональная схема устройства, реализующего способ, где 1 - массив горных пород, 2 -угольный пласт, 3 - пробуренная скважина, 4 - буровой станок, 5 - бурящаяся скважина, 6 - долото, 7 - каналовые волны, 8 и 9 - первый и второй сейсмоприемники, 10 и 11 - усилители, 12 и 13 - выпрямители, 14 - компаратор и 15 - индикатор.

Первый сейсмоприемник 8 соединен с усилителем 10, который соединен с выпрямителем 12, соединенным-с первым входом компаратора 14. Второй сейсмоприемник 9 соединен с усилителем 11, соединенным с выпрямителем 13, который соединен с вторым входом компаратора 14, выход которого соединен с индикатором 15.

Физические предпосылки предлагаемого способа определения скорости вращения заключаются в следующем. Известно, что при бурении скважины до входа в угольный пласт сейсмические колебания, возникающие на забое скважины, распространяясь в массиве горных пород, отражаются от границы с угольным пластом, т.е. сейсмические колебания в угольном пласте малы по сравнению с сейсмоколебаниями в массиве горных пород, лежащем i зд угольным пластом. При входе долота в угольный пласт и в течение всего времени его бурения сейсмоколебания, возникающие при этом, отражаются от границы с массивом, распространяясь в угольном пласте, представляя собой волноводную зону. Эти сейсмические волны, называемые каналовыми, имеют значительно большую амплитуду, чем волны в массиве. Учитывая физику процесса в момент перехода бурового инструмента из горной породы в угольный пласт, разработан предлагаемый способ.

Способ осуществляется следующим образом.

Для исследуемого участка в пробуренной ранее скважине устанавливают сейсмоприемник 9 в угольном пласте 2, а сейсмоприемник 8 - в основной кровле

угольного пласта. При бурении горного массива до входа долота 6 в угольный пласт 2 сейсмоколебания, идущие от забоя скважины, принимаются сейсмоприемниками 8 и 9, соответственно усиливаются, выпрямляют5 ся и сравниваются компаратором. 14. При этом поскольку от сейсмоприемника 9, расположенного в угольном пласте, сигнал меньше сигнала от сейсмоприемника 8, расположенного в кровле, то с компаратора

0 поступает сигнал на индикатор 15 о том, что бурение проводится по горной породе. При бурении угольного пласта, сейсмоколебания в нем больше, чем в основной кровле. Следовательно, сейсмоприемник 9 регист5 рирует сигнал больше, чем сейсмоприемник 8. Эти преобразованные сигналы сравниваются компаратором. При этом сигнал из угольного пласта (от сейсмоприемника 9) больше, чем из вышележащего горного мас0 сива (от сейсмоприемника 8), поэтому с компаратора 14 поступает сигнал на индикатор 15 о том, что приступили к бурению угольного пласта. При этом скорость бурения возрастает.

5

По возрастанию сейсмосигнала, полученного из угольного пласта, и возрастанию скорости бурения при этом определяют момент встречи бурового инструмента с

0 угольным пластом.

При оценке специалистов внедрение предложенного способа позволит повысить производительность разведработ угольных пластов на 20%.

5 Формула изобретения

Способ определения места встречи долота с угольным пластом, включающий рёги- страцию возникающих в бурящейся скважине в процессе бурения упругих коле0 баний, распространяющихся во вмещающих горных породах, сейсмоприемником, расположенным в ранее пробуренной скважине, преобразование их в электрический сигнал и усиление, отличающийся тем,

5 что. с целью повышения точности определения встречи долота с угольным пластом при бурении, бурящуюся скважину располагают на расстоянии не более 5000 м от ранее . пробуренной скважины и. одновременно с регистрацией упругих колебаний во вмещающих породах регистрируют упругие колебания в угольном пласте вторым сейсмоп- риемником, расположенным в ранее пробуренной скважине в угольном пласте, преобразуют, их в электрический сигнал и усиливают, усиленные сигналы от обоих

сейсмоприемников выпрямляют и сравнивают их между собой и момент встречи долота с угольным пластом определяют по превышению сейсмического сигнала от второго сейсмоприемника над сейсмическим сигналом от первого сейсмоприемника.

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет с высокой точностью определять момент встречи долота с угольным пластом при бурении. Сущность изобретения: регистрируют одновременно упругие колебания в угольном пласте и в основной кровле этого пласта с помощью .сейсмоприемников, установленных в ранее пробуренной скважине, расположенной на расстоянии не более 5000 м от бурящейся скважины. Затем измеряют и сравнивают эти колебания между собой, а момент встречи определяют по превышению упругих колебаний в угольном пласте над колебаниями в основной кровле и по возрастанию скорости бурения. Способ позволит повысить производительность бурения на 15-20%. 1 ил. у Ј