Способ предупреждения искривления ствола вертикальной скважины в процессе бурения

(19) 11 в 4Е 21 В 47/О ГО САНИЕ ИЗОБРЕТЕН дения искривления ствв процессе бурения,верху бурильной колонют частоту продольныхколебаний, возникающихжины. Частоту продольрегистрируют а задержни, равной разности встранения поперечныхколебаний по бурильнойпоявлении в спектрахколебаний составляющихчастотой, что свидетелкривлении ствола скватехнологические парам(нагрузку на долото ивращения бурового снарбы в спектрах колебанли составляющие с одинтами. 1 ил,УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ( 71) Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Оренбургнефть" (72) Б.Е,Афанасьев, В.В.Сунцов и А.Г.Калинин(56) .Калинин А.Г,. Искривление буровых скважин. И,: Гостоптехиздат, 1963, с. 64-70.Авторское свидетельство СССР У,1086140, кл, Е 21 В 47/02, 1983. (54) СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА ВЕРТИКАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ(57) Изобретение относится к области бурения скважин и позволяет повысить точность и надежность предупрежДля этого на ы регистрируи поперечныхна забое скваых колебаний ой во времеемени распропродольныхколонне. При егистрируемых.с одинаковой ьствует об исжины, изменяюттры бурения(или) скорость яда) так, чтоий отсутствовааковыми часто 1286755Изобретение относится к бурению скважин, в частности к способам борьбы с искривлением ствола скважин,Целью изобретения является повышение точности и надежности предупреж - дения искривления ствола скважины в процессе бурения.На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.Способ заключается в том, что учитываемым критерием является совпадение частот продольных и поперечных колебаний. Частота является единственным параметром колебаний, который не изменяется при распространении колебаний в реальной среде в отличие, например от энергии или амплитуды.В процессе бурения вертикальной скважины направление статической нагрузки на долото совпадает с осью ствола скважины. При отклонении ствола скважины в сторону возникает переменная сила взаимодействия долота с забоем, вектор которой раскладывается на продольную составляющую,действующую в направлении продольной оси инструмента, и перпендикулярную к ней поперечную составляющую. Следовательно, эта сила вызывает как продольные, так и поперечные, колебания низа бурильной колонны с одной и гой же частотой.Поэтому возникновение на забое одновременно поперечной и продольной составляющей колебаний с одинаковой частотой является признаком начала искривления ствола скважины. С забоя на устье скважины колебания передаются без изменения частоты, но так как скорость распространения продоль ных колебаний по бурильной колонне выше скорости распространения поперечных колебаний, то последние достигают устья скважины с запаздыванием относительно первых. А так как многие составляющие колебаний не устойчивы: возникают и исчезают через короткие интервалы времени и (или) плавно изменяют частоту, то на устьескважины частоте продольных колебаний может не соответствовать та частота поперечных колебаний, котораясоответствовала им на забое. Поэтому, чтобы при регистрации иа устье скважины поперечным колебаниям соответствовали те же продольные колебания, что и на забое, продольные колебания на устье скважины рс гистрируют с задержкой, равной разности времени распространения поперечных и продольных колебаний от забоя до устья скважины, определяемоГт по формулет ( прод. поп,т ( )репрод. от поп10 где с - время задержки;Ь - глубина забоя скважины;Хпрод- скорость распространенияпродольных колебаний по бурильной колонне;15 Хпоп - скорость распространения поперечных колебаний.Если в спектрах регистрируемыхколебаний появляются составляющие сс одинаковой частотой, то технологи 20 ческие параметры бурения, напримернагрузка на долото и (или) скоростьвращения бурового снаряда, изменяюттак, чтобы в спектрах продольных ипоперечных колебаний бурильной колонны отсутствовали составляющие содинаковыми частотами.Способ реализуется с использованием общепромышленной измерительнойаппаратуры.30 Устройство содержит датчик продольных колебаний 1, датчик 2 поперечных колебаний, устанавливаемыхна верху бурильной колонны, линиюзадержки 3, усилители-анализаторы4 и 5, индикатор равенства частот 6,который вырабатывает команду на регулирование технологических параметров. Выход датчика 1 подключен квходу линии задержки 3, выход кото 40рой подключен к усилителю-анализатору 4. Выход цатчика 2 подключен квходу усилителя-анализатора 5, Выходы усилителей-анализаторов 4 и 5 подключены к входу индикатора равен 45 ства частот 6,Устройство работает следующим образом,Сигнал с датчика 1 поступает навход линии задержки 3, где задержи вается на время ( С выхода линиизадержки сигнал поступает на входусилителя-анализатора 4. С датчика2 сигнал поступает на усилитель-анализатор 5, В усилителях-аналиэато рах 4 и 5 сигналы усиливаются и разделяются по частотам. При совпадении частот сигналов, поступающих навходы усилителей-анализаторов 4 и 5,на их выходах появляются идентичные286755 ВНИИПИ Заказ 7692 32 Тираж 532 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 сигналы, которые подаются на входы индикатора равенства частот 6, Если на входы индикатора 6 поступают идентичные сигналы, то на его выходе появляется сигнал на изменение технологических параметров бурения,При практической реализации способа в качестве датчиков 1 и 2 использовались пьезоэлектрические датчики ИС 598, в качестве линии задерж 11 ки - магнитофонная приставка Нота" с дополнительно установленной воспроизводящей головкой с возможностью перемещения ее относительно универсальной головки на расстояние где 1 - расстояние перемещения дополнительной воспроизводящейголовки; 20скорость перемещения магнитной ленты;время задержки.В качестве усилителей-анализаторов использовались усилители ИС 1269 25 и. анализаторы спектра С 4-53, включенные последовательно. Индикатором равенства частот является логический элемент ИИсследования подтвердили, что 30 при искривлении ствола скважины наблюдается совпадение хотя бы одной из частотных составляющих поперечных и задержанных во времени продольных колебаний, распространяющихся от забоя по бурильной колонне, Например, при бурении скважины на глубине забоя 1200 м зенитный угол не превьш 1 ал2 15, при этом совпадений частот продольных и поперечных колебаний 40 практически не наблюдалось, При углублении скважины с 1200 до 1350 м наблюдались одновременно как в спектре поперечных так и в спектре продольных колебайий частоты 60 Гц и (или) 110 Гц. При этом зенитный угол возрос с 2 15 , до 5 15 . При изменении нагрузки на долото так, чтобы исчезли составляющие поперечных и продольных колебаний бурильной колонны с одинаковыми частотами, темп искривления ствола скважины не превышал 0,5 на 100 м проходки.оАналогичного эффекта добиваются изменением и других технологических параметров бурения (числа оборотов низа бурильного инструмента, количества -промывочной жидкости и др.), влияющих на интенсивность искривления скважины. Формула изобретения Способ предупреждения искривления ствола вертикальной скважины в процессе бурения, включающий регистрацию на верху бурильной колонны продольных и поперечных колебаний, возникающих на забое скважины, и изменение технологических параметров бурения в зависимости от указанных колебаний, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и надежности предупреждения искривления ствола скважины в процессе.бурения, регистрируют частоты продольных и поперечных колебаний, при этом частоту продольных колебаний регистрируют с задержкой во времени, равной разности времени распространения поперечных и продольных колебаний по бурильной колонне, а технологические параметры бурения изменяют до исключения в спектрах продольных и поперечных колебаний составляющих с одинаковой частотой.