Способ определения координат забоя скважины при турбинном бурении Советский патент 1981 года по МПК E21B47/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРдаНАТ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ ПРИ ПФБИННОМ БУРЕНИИ

1

Изобретение относится к буровой технике, а именно к способам определения координат забоя сквгикины в процессе бурения.

Известен способ определениякординат забоя скважины, заключснощийся в приеме на поверхности земли упругих колебаний, генерируемых вращакщимся долотом при бурении горных пород l .

Недостатком указанного способа является невозможность выделения сигнал,а от долота на поверхности земли при бурении глубоких скважин ввиду высокого уровня помех от работы наземного оборудования. Кроме того, этот способ имеет низкую точность измерения, связанную с отсутствием привязки момента регистрации сигнала с моментом возбуждения этого сигнала.

Известен способ определения координат забоя скважины при турбинном бурении, включающий регистрацию упругих колебаний долота, возбуждаеNbix ударной волной внутри колонны, заполненной прог 1вочной жидкостью, и измерение времени распространения колебаний от забоя до приемников колебаний 2.

Однако у этого способа значительная погрешность измерений, связанная с маскированием измеряемых упругих колебаний долота поверхностными ударными волнами, и возможность возникновения аварийных ситуаций ввиду концентрации в ударной волне большого количества энергии.

Цель изобретения - повышение точ0 ности и надежности измерений за счет увеличения помехоустойчивости прие.ма колебаний.

Указанная цель достигается тем, что модулируют упругие колебания 15 долота путем подачи импульсов давления в систему прокывки скважины и изменения осевой нагрузки на долоте и дри достижении максимального уровня модуляции колебаний измеряют время распространения колебаний от забоя до приемников, по которому судят о кординатах забоя.

На фиг. 1 изображена система модуляции колебательного процесса на 25 фиг.2 - блок-схема приемно-обрабатывающей аппаратуры для осуществления описываемого способа.

В процессе бурения горных пород возникают упругие колебания долоту, 30 распространяющиеся в окружающей ереде, Эти колебания модулируют путем подачи в систему промывки скважины импульсов давления с заданными амплитудами и временными параметрами посредством, например, насоса с клапаном и изменения осевой нагрузки на долоте за счет разгрузки колонны на забое. Интервал следования импульсов должен быть не менее времени распространения сигнала от точки воз- буждения импульса до наиболее удаленного приемника колебаний, а длительность импульса и его амплитуда выбирются из амплитудно-частотных свойств разреза и глубины забоя, Промодулированньте колебания регистрируют приемниками колебаний, положение которых в принятой системе координат известно. При достижении максимального уровня модуляции колебаний измеряют время распространения колебаний от забой до приемников по известным значениям длины колонны, скорости звука в -промывочной жидкости и фиксированным моментам посьток модулирующих импульсов давления, создаваемых на устье скважины и моментам их приема. Затем по измеренному времени распространения сигналов от забоя до приемников колебаний и известной скорости распространения звука в горных породах определяют расстояния от забоя до приемников колебаний, после чего по известным соотношениям геометрии вычисляют координаты забоя.

Устройство для осуществления данного способа определения координат забоя скважины при турбинном бурении состоит из системы модуляции упругих колебаний долота и приемно-обрабатывающей аппаратуры.

Система модуляции включает, например, буровые насосы 1 и 2, клапанное устройство 3 с двумя устойчивыми положениями клапанов, установленное в одну из нагнетательных линий 4 или 5, и создающее импульсы давления в системе промывки скважины 6. Приемно-обрабатывающее устройство включает в себя последовательно соединенные приемники колебаний 7, усилитель-формирователь сигнала 8, детектор 9 и устройство накопления сигналов 10, к другому входу которого подключен выход датчика давления 11, установленного в нагнетательной линии 6 и синхронизирующего работу устройства накопления сигналов 10 . с моментами посылки модулирующих импульсов, и вычислительное устройство 12 для определения коррдинат забоя. В устройстве накопления сигналов 10 осуществляется синхронное суммирование модулированных сигналов, принятых приемниками колебаНИИ 7. При этом компенсируется случайная шумовая составляющая и растет детерминированный полезный сигнал. Информация о времени пробега колебаний от забоя до приемников колебаний 9 поступает с устройства накопления

сигналов 10 на вычислительное устройство 12. Дополнительно в вычислительное устройство 12 закладывается Информация о положении датчиков в выбранной системе координат и о скоростных характеристиках разреза. После обработки указанной информации в вычислительном устройстве 12 вьщаются координаты забоя скважины. Модуляция упругих колебаний долота импульсами с заданными амплитудными и временными параметрами позволяет увеличить отношение сигнал/шум на входе приемной и обрабатывающей аппаратуры и увеличить разрешающую

; способность, что обеспечивает повышение точности и помехоустойчивости данного способа.

Формула изобретения

Способ определения координат забоя скважины при Турбинном бурении,

5 включающий регистрацию упругих колебаний долота и измерение времени распространения колебаний от забоя до приемников колебаний, отличающий ся тем, что, с целью

0 повышения точности и надежности измерений за счет увеличения помехоустойчивости приема колебаний, модулируют упругие колебания долота путем подачи импульсов давления в систему промывки скважины и изменения осевой нагрузки на долоте и при достижении максимального уровня модуляции колебаний измеряют время распространения колебаний от забоя до приемников, по которому судят

о координатах забоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент США № 3979724, кл. 340-15.5, 1976 (прототип).