Способ контроля направления искривления ствола скважины в процессе бурения и устройство для его осуществления

1052653 2, Устройство для контроля направления искривления ствола скважины в процессе бу. рения, содержащее датчики поперечных колеба. иий, расположенные. во взаимно перпендику. лярных плоскостях, полосовые усилители, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено накопительно-суммирующим запоминаю. щим блоком, при этом выход первого датчи. ка поперечных колебаний подключен к входупервого полосового усилителя, выход послед.него подключен к первому входу накопитель.но-суммирующего запоминающего блока, авыход второго датчика поперечных колебанийподключен к входу второго полосового усилителя,выход которого подключен к второму входу накопительно-суммирующего запоминающего блока.Изобретение относится к бурению, в частности к способам и устройствам по контролю за направлением искривления ствола скважиныИзвестен способ определения искривления буровой скважины путем измерения парамет. ров акустических сигналов, который реализу ется устройством, состоящим из приемных акустических преобразователей, соединенных с входами многоканальной приемной аппаратуры, выходы которой соединены с входами автоматического регистратора 1).Недостатками известного решения являют. ся низкая точность определения искривления и сложность его реализации.Известен также способ бурения направленных скважин путем изменения нагрузки (Р) и числа оборотов вала турбобура (и) в зависимости от азимута ( у) и угла наклона скважины (еС), о которых судят по ампли-тудным и фззовым отношениям продольных (Ар) и поперечных (А 5) колебаний зем ной поверхности и бурильной колонны, используя зависимостиЯ Р 1, , у, о при и:сопе;4,з .-Е , Рьу,Ы р Р:со юЕ,Вп вид которых . устанавливают экспериментально применительно к конкретным условиям бурения, и при этом известно устройство, реали. зующее данный способ 12,Недостатком известного способа и устройства бурения направленных скважин является погрешность измерения направления, вызванная использованием экспериментальных зависимостей 1 1, 1 , полученных при бурении определенной, например опорно.технологической, скважины, для бурения других скважин.Другим недостатком является отсутствие оперативности контроля, так как изменение искривления будет зафиксировано только пос. ле ухода азимута или угла наклона скважины в нежелательном направлении, а корректиров.ка направления приведет к дополнительнымзатратам мощности и времени бурения,Кроме того, известное решение отличается5 сложностью технической реализации, так кактребует использования большого количестваразличных устройств со сложными функциональными связями между ними,Цель изобретения - повышение точностии обеспечение оперативности контроля за на.правлением искривления ствола скважины впроцессе бурения.Указанная цель достигается тем, что и верхней части бурильной колонны регистрируют15 сигнал, отражающий изменение вектора смеще-.ния поперечных волн, распространяющихся вбурильной колонне, выделяют составляющуюсигнала, вызванную изменением вектора смещения линейно поляризованной водны, опред;20 ляют направление этого вектора, по которомусудят о направлении искривления ствола сква.жины.Устройство для контроля направленияискривления ствола скважины в процессе бу 25 рения, содержащее датчики поперечных колебаний и полосоиые усилители, снабжено накопительно-суммирующим запоминающим блоком,.при этом выход первого датчика поперечныхколебаний подключен к входу первого поло.сового усилителя, выход последнего подключен к первому входу пакопительно.суммирующего запоминающего блока, а выход второгодатчйка поперечных колебаний подключен квходу второго полосового усилителя, выходкоторого подключен к второму входу нако 35пительно суммирующего запоминающего блока.Способ основан на том, что при бурениинаклонно направленных скважин на долото вплоскости забоя действует отклоняющая сила40 Р от , которая вызывает искривление стволаскважины, При наличии искривления стволаскважины и (или) при использовании каких.либо отклоняющих устроиств Р От имеет опре105265 Карбачинская Составитель И.Техред Т,Фанта Редактор С. Пекарь Корректор И. Эрдейи Заказ 8815/ 24 Тираж 603ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4 / 5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 3деленное направление. 11 ри работе лолота на забое скважины долото генерирует поперечные волны, т, е. работает как волновой излучатель, а так как наличие отклоняющей силы Р т нарушает осевую симметрию излучателя, то поперечная волна, генерируемая долотом, становится линейно поляризованной, а это значит, что в каждом поперечном сечении буриль.ной колонны вектор смешения поперечнойволны Я нс меняет своего положения относительно направления действия отклоняющейсилы Р, . Но по бурильной колонне распро страняются волны, генерируемые многими ис.точниками, например возникающие от работы уурбобура, наземного оборудования и т. д.Таким образом, на устье скважины имеется суперпозиция поперечных волн, вызывающих изгибные (поперечные) колебания бурильной колонны.С помощью преобразователей колебаний в верхней части бурильной колонны регистрируют сигнал, отражающий изменение векторасмещения поперечных волн, распространяющих.ся по бурильной колонне, выделяют составляющую сигнала, вызванную изменением вектора смещения линейно поляризованной волны Б, определяют направление этого вектора, по ко.торому судят о направлении искривленияствола скважины.На чертеже представлена принципиальная30 схема устройства, реализующего предлагаемыйспособ.Устройство состоит из устанавливаемых в плоскости поперечного сечения бурильной колонны 1 датчиков 2 и 3 поперечных колебаний, ориентированных по осям 00 н 00 с помощью специальной рамки 4, при этом выход датчика 2 подключен к входу полосового усилителя 5, выход последнего подключен к первому входу накопительно.суммирующего запоминающего блока 7, а выход датчика 3 4 О подключен к входу полосового усилителя 6, выход которого подключен к второму входу накопительно-суммирующего запоминающего блока 7.Устройство работает следующим образом. 45 В верхней части бурильной колонны 1 в плоскости ее поперечного сечения по осям 00 з 3 4и 00 с помощью рамки 4 устанавливают датчики 2 и 3 поперечных колебаний, Датчикипреобразовывают в электрический сигнал со.ставляюшне по осям 00 т и 00 поперечныхколебаний верха бурильной колонны, вызванные распростанением по колонне поперечныхволн. Сигналы с датчиков 2 и 3 подаются навходы полосовых усилителей, где производится их усиление и фильтрация, Применение по.лосовых усилителей обусловлено тем, что извсей регистрируемой датчиками полосы частотнеобходимо выделить полосу частот, включающую в себя составляющие сигналов по осям00., и 00, вызванные распространением ли.нейно поляризованной волны, генерируемойдолотом. Но даже в оставшейся полосе частотприсутствуют составляющие сигналов, вызван-ных не только линейно поляризованными волнами, но и волнами, векторы смещения кото.рых быстро и беспорядочно меняют свое направление. Для определения направления вектора линейно поляризованных волн исполаэу.ется накопительно.суммирующий запоминающий блок 7, на входы которого поступаютусиленные и отфильтрованные составляющиесигналов по осям ООт и 00 с блоков 5 иб.Накопительно суммирующий запоминающийблок 7 выполняет операции векторного сло.жения отфильтрованных составляющих сигна.лов, накопления и запоминания полученнойинформации, а также выделение полезной ин.формации (отображение векторов линейно по.ляризованных волн) на фоне помех,Измеряя угол между прямой, по которойориентировано отображение вектора линейнополяризованной волны и направлением Юг -Север, определяют направление искривленияствола скважины,Предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность определения направления бурения и обеспечивает оперативный контроль за этим направлением, что позволяет предотвратить искривление ствола в нежелатель. ном направлении, а значит, приведет к ликвидации непроизводительных затрат энергии буро вой и времени бурения на перебуривание при корректировке направления искривления.