Псоб определения свойств горных пород в процессе бурения скважин

О П И С А Н И Е (и) 608915ИЗОБРЕТЕНИЯ Саюа Советских Сациалистйческих Республик(45) Дата опубликования описания 12.05.78 Государственный квмите Совета Мииистрев СССАвторыизобретения В. И, Беляко П, М. Григоре 3, В. Комаров Всесоюзный научно ов, С. Г. Богданов, анов, В, А. Комаров, нов и Л, Н, Осипов ьский институт методики ведки в, Г,А.Бли нко, О. В. И а,А,А.Ло -исследоват и техники р 1) Заявител(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ ГОРНЪХ ПОР В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАЖИН2 Изобретение относится к области геологоразведочных буровых работ и предназначено для определения свойств горных пород на основе информации, получаемой в процессе бурения с забоя скважины. 5Известен способ определения свойств горных пород в процессе бурения скважин, основанный на непрерывном измерении электрического сопротивления пород, пересекаемых породоразрушающим инструментом 1, 10Однако существует целый ряд горных пород, обладающих почти одинаковым электрическим сопротивлением, что не дает возможности с помощью указанного способа расчленять геологические разрезы для выбора опти мальных режимов бурения.Наиболее близким по сущности к данному изобретению является способ определения свойств горных пород, основанный на измерении амплитуд частотных составляющих упругих колебаний, вызванных вибрацией бурового инструмента.При реализации данного способа измерители вибраций буровой колонны устанавливают у устья скважины на буровой колонне и таким образом измеряют напряжение буровой колонны и ее скорость смещения. Зафиксированные вибрации буровой колонны, преобразованные в электрические сигналы, выделяют в полосе частот, синхронных с частотои вращения буровой колонны, умноженной на число режущих кромок породоразрушающего инструмента, Далее эти сигналы суммируются в сумматоре и сравниваются в фазовом детекторе с контрольным сигналом, генерируемым специальным устройством, вырабатывающим сигналы, синхронизированные с частотой вращения буровой колонны, умноженной на частоту числа режущих кромок породоразрушающего инструмента. Результаты измеренных фазовых сдвигов полезных сигналов и контрольного несут в себе характеристики механических свойств горных пород, пересекаемьх породоразрушающим инструментом в процессе бурения,На основании такой информации можно в конкретных геологических условиях при бурении в осадочной толще составить представление о механических характеристиках горной породы, Однако у ряда различных по петро- графическим признакам пород механические свойства совпадают, что вносит существенное затруднение при выделении необходимой информации об отдельных разновидностях пород, Кроме того, регистрируемые механические колебания породоразрушающего инструмента имеют сложный характер, так как зависят не только от механических свойств горной породы, но и от конструктивных параметров этого инструмента, состава бурильной колонны, бурового агрегата и режима бурения.Целью изобретения является повышение точности литологического расчленения разреза скважин в процессе бурения,Это достигается тем, что одновременно с регистрацией частотных составляющих упругих колебаний измеряют амплитуду частотных составляющих электрического поля, возникающего в процессе взаимодействия породоразрушающего инструмента с горной породой, определяют отношения амплитуд упругих и электрических сигналов одинаковых частот и о свойствах горных пород судят по величинам указанного отношения.Сущность предлагаемого способа заключается в следующем,В зоне взаимодействия породоразрущающего инструмента с породой гна забое скважины) регистрируют электрические сигналы и упругие вибрации бурового инструмента.электрические сигналы регистрируются приемным электродом, которым является буровая коронка, отделенная электрическим изолятором от всей колонны штанг,Упругие вибрации бурового инструмента регистрируют установленным,на буровом инструменте датчиком, который преобразовывает упругие вибрации в электрические сигналы.11 араметры электрических сигналов (амплитуда и частота) изменяются в зависимости от состава породоразрушающих мггнералов, входящих в разбуриваемую породу, от электрических свойств этой породы (диэлектрической проницаемости, поляризуемости и др.), а также от стр ктурно-текстурных особенностей пород и их состояния (трещиноватость, ооводненность и др.).Параметры упругих вибраций породоразрушающего инструмента зависят от механических свойств пород (твердости, пластичности, упругости и т, п.), наличия в них трещиноватости, от технических условий (типа инструмента, станка, режимов бурения),АэПостроение графиков зависимостиу =р(1) амплитуд электрических сигналов А, и амплитуд упругих вибраций Ау, измеряемых при одинаковых частотах для различных горных пород, позволяет получать качественно новые и более достоверные характеристики горных пород, пересекаемых породоразрушающим инструментом в процессе бурения.Взаимная корреляция электрических сигналов и упругих вибраций, переданных по капалу связи в процессе бурения на дневную поверхность, позволит на основании достоверных сведений о породе в момент ее пересече,ния оуровой коронкой применять высокопроизводительный бескерновый способ бурения и производить выбор оптимального режима бурения в зависимости от конкретных геологических условий, 55 вающим данную счетно-решающую систему сдругими оуровыми установками.Формула изобретенияСпособ определения свойств горных пород в процессе бурения скважин, основанный на измерении амплитуд частотных составляющих упругих колеоапий, вызванных вибрацией бурового инструмента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности литологического расчленения разреза скважин в процес 4На чертеже изображена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа,Электрические сигналы, возникающие впроцессе бурения на контакте между буровойкоронкои 1 и породой , снимаются с бурового наконечника 3, электрически отделенногос помощью изолятора 4 от колонны бурильных труо Ь, усиливаются в предварительномусилителе б и передаются с помощью провод 1 О ного или радио-канала связи,на дневную поверхность.Сигналы с приемника У упругих колебаний,которыи также размещен в оуровом наконечнике, передаются с помощью аналогичного15 канала связи после предварительного усиления усилителем б на дневную поверхность,га дневной поверхности принятые сигналы1 электрические и упругие) дополнительно усиливаются усилителями 8, 9 и через согласую,щее устроиство 10 подаются на параллельныйанализатор 11 частоты сигналов, который подает, результаты анализа сигналов по частотена самописец уровня 12, а преобразованныев двоичныи код - в вычислительную маши 25 ну 13Вычислительная машина 13 обрабатываетполученные результаты по амплитуде и выдаег их на перфоратор 14, телетайп 1 б и согласующии блок 10.Описанная операция производится при бурении на месторождении 1 - 2 контрольныхскважин для сопоставления поднятого кернас результатами анализа призабойных сигналов, произведенного с помощью описанного35 устройства. 11 осле сопоставления полученныйхарактерный геологический разрез в видеданных, зафиксированных на перфорированной ленте, полученной с помощью телетайпао, задается в память вычислительной машины 13. В дальнейшем бурение производитсяоез подъема керна, а призабойные сигналыпосле анализатора 11 подаются на вычислительную машину 13,В вычислительной машине производится определение отношения амплитуд электрических4 ди упругих колебаний одинаковой частоты исравнение полученных отношений с известными отношениями, характерными для каждойгорной породы типичного геологического разреза, заложенными в память вычислительноймашины. Результирующий сигнал поступаетна согласующий блок 1 б и блок 17 которыйможет быть либо исполнительным механизмом, либо передающим устройством, связы6089 И Составитель И. КарбачинскаяТехрсд А. Камышниксва Корректор Л. Денискина Редактор Г. Лановая Заказ 683,", Изп. ЛЪ 427 Тираж 734 ИПО Государственного комитета Созста Министров СССР по делам изобретений и открытий 3335, Москва, Ж.35, Рауиская нго., д. 4/5Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 се бурения, одновременно с регистрацией частотных составляющх упругих колебаний измеряют амплитуду частотных составляощих электрического поля, возникающего в процессе взаимодействия породоразрушающего инструмента с горной породой, определяют отношение амплитуд упругих и электрических сигналов одинаковых частот и о свойствах горных пород судят по величинам указанногоотношения.Источник нформации,принятые во внимание при экспертизе5 1, Авторское свидетельство СССР М 226739,кл, Е 21 Б 47/00, 1964.2, Патент США352375, кл. 175 - 24,1970.