Изобретение относится к нефтеперерабатьшающей промышленности, а именно к технике для направленного бурения, предпочтительно для турбинного бурения, и предназначено для автоматического управления направлением бурящейся скважины и поддержания ее заданных геометрических параметров.
Велико число скважин, где контроль за их пространственным положением имеет исключительно важное значение. К таким скважинам относится наклоннонаправленные, глубокие, сверхглубокие и разведочные. Кроме того, заf&4a своевременно обнаружить и не допустить дальнейшего искривления ствола скважины возникает при проходке пластов со значительным падением и частым чередованием мягких и твердых пород. В этом случае необходимо измерять искривление скважины через каждые 25-50 м, причем измерять не только зенитный, но и азимутальный угол искривления,т.е.-направление плоскости искривления скважины.
Современная технология бурения предусматривает проводку как вертикальных, так и наклонных скважин посредством специальных отклонителей. Управление проводкой скважины имеет существенные недостатки: отсутствие оперативного управления направ(Лением скважины непосредственно в процессе бурения, низкая точность,
.низкая скорость проводки наклонных скважин за счет затрат непроизводи10
.тельного времени на спуск и подъем на забой, регистрирующих приборов, а также времени, .затрачиваемого на перебуривание ствола при значительном отклонении скважины от заданного на15правления.
Известно устройство для направленного бурения скважин, включающее 2Q исполнительный орган, соединенный
с валом, размещенным внутри невращаю;йдегося корпуса с закрепленными на нем отклонителями, связанными с силовыми элементами, выполненными в виде
|Эластичных баллонов, в котором сило25вые элементы расположены внутри отклонителей, симметрично их поперечным осям, при этом отклонители .ны обоймой и клиновидным ножом, меж
ду которыми размещены шариковые опо30ры tl. Недостатками известного устройства для направленного бурения скважин также является отсутствие оперативного управления направлением скважины в процессе бурения, низкая точность и скорость проводки скважины. Известно устройство, включающее последовател|)Но расположенные долото утяжеленную бурильную трубу и центратор, в котором с целью увеличения отклоняющего усилия, воздействующег го на долото в сторону выпрямления ствола скважины, оно снабжено шарнирно размещенной на утяжеленной бурильной трубе,втулкой, на конце которой установлены дополнительные центраторы 2. Известно также телеметрическое (устройство для контроля положения отклонителя в скважине, содержащее отклонитель, датчики положения фткло нителя (.угла и азимута), линию связи приемник информации и вторичную аппаратуру 3. Недостатком известных устройств является то, что они ввиду своих конструктивных особенностей также не обеспечивают оперативнозго управления направлением бурящейся скважин Цель изобретения - повышение эф1фективности Неотравленного бурения , путем обеспечения возможности авто матического управления отклонителя в нужном направлении. Указанная цель достигается тем, что устройство, обсоудованное роторо с индивидуальным приводом и отклонителем бурового инстру.дента, датчиком положения отклонителя, датчиком азим та плоскости искривления скважины,пр емником информации, снабжено реле времени, сумматором, задатчиком, бло ком памяти, частотныгл реле, блоком сравнения, блоком определения знака угла, блоком вычисления и блоком управления приводом ротора, при этом р ле времени установлено над утяжеленной бурильной трубой и подключено к датчику положения отклонителя, выход которого через канал связи совместно с выходом датчика азимута плоскости искривления скважины подключен к . приемнику, выход которого соединен с одЬим из входов сугдматора, с частотным реле и с одним из входов блока сравнения, причем к второму входу су матора подключен задатчик, выход сум йатора соединен с одним, а выход час ротного реле с вторым входом блока памяти, выход которого совместно с выходом приемника подключены к входам блока сравнения, а выход последнего соединен с входом блрка определения знака , один выход которог связан с входом устройства управлени приводом ротора, а втЬрой через блок вычисления также/подключен к входу блока управления приводом ротора, выход которого через индивидуальный роторный привод связан с ротором. Устройство, как и известные, включает отклонитель, который необходио правильно ориентировать в стволе бурящейся скважины. На фиг, 1 приведена схема горизонтальной проекции ствола скважины ; на фиг. 2 - блок-схема предлагаемого устройства. При ориентировании отклонителя порядок операций следующий. Определяется азимут искривления скважины Ци(. (фиг. 1). Вычисляется заданный азимут установки отклонителя oПVгде Л - требуемый угол, между плоскостью искривления скважины и плоскостью отклонителя. Определяется Фактический азимут уставки отклонителя Чол,- Вычисляется разность- оъ- о Определяется знак Л Ч , если л W 7 О , то выполняется операция 1, если , то выполняется операция 2, 1.Необходимый угол поворота отклонителя (стола ротора по часовой стрелке)определяется по формуле c д fz fpЗ-ЧoФ 2.Необходимый угол поворота отклонителя (стола ротора псУ часовой стрелке) определяется по формуле ) Для скважины (фиг. 2J, имеющей долото 1, турбобур 2 и колонну бурильных труб, устройство оборудовано отклонителем 3, гидравлическим каналом 4 .связи, датчиком 5 положения отклонителя, датчиком 6 азимута плоскости искривления скважины, реле 7 времени, тензодатчиком 8, п риемником 9, cyMTviaТором 10, задатчиком 11, блоком 12 памяти, частотным реле 13, блоком 14 сравнения, блоком 15 определения знака угла, блоком 16 вычисления, узлом 17 управления приводом ротора, индивидуальным роторным приводом 18, ротором 19. Устройство работает следующим образом. В процессе бурения в результате действия .различных факторов происходит отклонение плоскости искривления скважины от заданного направления.. Для того, чтобы устранить это отклонение, в буровой инструмент Над турбобуром 2 устанавливается отклонитель 3 со встроенным в негр датчиком 5 положения отклонителя, указывающим в каком положении по отношению к магнитнсглу меридиану распрложена плоскость искривления отклЬнителя. В процессе бурения информация об азимуте, искривления скважины в виде гидравлических игдпульсов с дат чика б азимута плоскости искривления скважины поступает в канал 4 св зи и посредством тензодатчика 8 на поверхности преобразуется в электри ческий сигнал. Этот сигнал поступае на вход приемни1са 9, где усиливается и преобразуется. С выхода приемника 9 сигнал подается на один из входов сумглатора 10, а на второй вход его подается сигнал с датчика 11, пропорциональный заданному углу установки отклонителя.В результате с выхода сумматора 10 снимается сиг нал, пропорциональный заданному ази муту установки отклонителя 3, и подается на вход блока 12 пеимяти, где запоминается и хранится в течение определенного времени. В момент запуска датчика 6 азимута плоскости искривления скважины запускается и реле 7 времени. По истечении времени записи информации о вычисленном значении заданного азимута установк отклонителя 3 в блок 12 памяти, реле 7 времени срабатывает и сигналом срабатывания запускает датчик 5 положения отклонителя. При этом датчик б азигу1ута прекращает свою работу и в канал 4 связи поступает инфорг/нция с датчика о фактическом азимуте установки отклонителя 3. На поверхности гидрвалические импульсы несущие эту информацию, также преобразуются тензодатчико 8 в электрический сигнал. Этот сигнал также поступает на вход приамника, усиливается, преобразуется в нем и с выхо его поступает на вход блока 14 срав:нения. Одновременно этот же сигнал с тензодатчика 8 поступает и на вход частотного реле 13, настроенного на частоту данного сигнала, частотное реле срабатывает и сигналом срабатывания запускает блок 12 памяти, в ре зультате чего информация, хранящаяся в блоке памяти поступает одновременно на второй вход блока 14 сравнения Разностный сигнал, пропорциональный углу между заданньс/1 азимутом установки отклонителя и фактическим ази мутом установки отклонителя, с выход блока 14 сравнения подается на вход блока 15 определения знака угла, в котором определяется знак угла, полученного в результате сравнения в блоке 14. Эта операция необходима для того, чтобы не допустить развинчивания труб в результате регулирова ния, т.е. производить доворот стола ротора только по направлению движения часовой стрелки. В случае, если поступивший сигнал больше нуля, то он поступает на вход узла 17 управления приводом ротора, с выхода которого сигнал поступает на вход индивидуального роторного привода 18, а последний доворачивает ротор 19 по часовой стрелке на необходимый угол для установки отклонителя. Д случае же, когда поступивший на вход блока 15 определения знака угла сигнал окажется меньше нуля, этот сигнал поступает на вход блока 16 вычисления, где производится операция сложения его с заданнымуглом в 360°, после чего регулирующий сигнал поступает. также на вход узла 17 управления приводом ротора, а с его выхода на вход индивидуального роторного привода 18 и последний доворачивает ротор 19 также по часовой стрелке на необходкмый угол для .установки отклонителя. После этого производится бурение турбобуром, в результате чего проводка скважины далее вбдется в нужном направлении. В случае, когда направление скважины отклонится от заданного, описанный процесс повторится и направление скважины будет исправлено. Использование предлагаемого устройства позволяет оперативуо управлять направлением скважины непосредственно в процессе бурения,повысить скорость и точность проводки скважины,ускорить проходку скважины за счет исключения времени перебуривания ствола скважины при отклонении ее от заданного направления и времени,затрачиваемого на спуск и подъем регистрирующих приборов.Годовой экономических эффект от внедрения устройства в УБР объединения Грознефть составит 400 тыс. руб. Форму. изобретения Устройство для управления процессом турбинного бурения скважин, содержащее ротор с индивидуальным приБодом, отклоннтель бурового инструмента, утяжеленную бурильную трубу, датчик азимута плоскости искривления скважины, датчик положения отклонителя, канал связи и приемник информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности проводки направленных скважин путем автоматического управления отклонителем, оно снабжено реле времени, cyM viaTopoM, задатчиком, блоком памяти, частотны - реле, блоком сравнения, блоком определения знака, блоком вычисления и блоком управления приводом ротора, при этом реле времени установлено над утяжеленной бурильной трубой и подключено к дат:чику положения отклонителя, выход которого через канал связи совместно с выходом датчика азимута плоскости искривления скважины подключен
к приемнику, выход последнего соединен с однши из входов сумматора, с частотным реле и с одним из входов блока сравнения, причем к другому входу су:лматора подключен задатчик, выход сумматора соединен с одним, а выход частотного реле с другим вхо .дом блока памяти, выход которого совместно а выходом приемника подключен к входам блока сравнения, а выход последнего соединен с входом блока определения знака угла, рдин выход которого связан с входом блока управления приводом ротора, а второй
выход через блок вычисления подключен к входу блока управления приводом ротора, выход которого через индивидуальный роторный привод связан с ротором. Источники информации,
принятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР № 567804, кл. Е 21 В 7/04, 1977.
2.Авторское свидетельство СССР № 471416, кл. Е 21 В 7/06, 1975.
3.Грачёв Ю.В., Варламов В.П. Автоматический контроль при бурении и эксплуатации. М,, Недра, 196Л
N
V
