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

1437494 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Е 2 В 47/02 ЗОБРЕТЕНИ ОПИСАН Н АВТОРСКОМ СВИДЕТЕЛЬС тво СССР2, 1980. ует ени ина лени ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(71) Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Оренбургнефть"(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯСТВОЛА СКВАЖИНЫ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к областибурения. Цель изобретения - повыше ние точности определения зенитногоискривления ствола скважины. Для этого одновременно регистрируют амплитуды поперечных колебаний бурильнойколонны (БК) по двум взаимно перпендикулярным осям. Дополнительно определяют отношение амплитуд поперечных колебаний БК, При этом постепенно изменяют направление ориентированиявзаимно перпендикулярных осей. О величине зенитного искривления судятпо максимальному отношения амплитуд.Устройство для осуществления способасодержит датчики 1 и 2 поперечных колебаний, установленные на ведущейтрубе 3 БК, и кольцо 4 для ориентирования их по двум взаимно перпендикулярным осям, а также для вращениявокруг ведущей трубы 3. Сигналы сдатчиков 1 и 2 поступает на входы измерителя 5 отношения амплитуд. С выхода измерителя 5 сигнал, пропорциональный отношению величин сигналовдатчиков 1,2, поступает на экстремальный анализатор 6. Он определяетмаксимальное значение отношения величин сигналов. Это значение соответстскривлению ствола ск тнои плоскости, а его велорциональна величине иски, ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к областибурения и предназначено для опредения величины зенитного искривленияствола наклонно направленных скважинв процессе бурения.Целью изобретения является повыше ние точности определения зенитногоискривления ствола скважины.На фиг.1 показана структурная схе- Ома устройства для осуществления способа определения искривления стволаскважины в процессе бурения; наФиг, 2 - распределение амплитуд поперечных колебаний бурильной колонны 15в плоскости поперечного сечения.Способ определения искривленияствола скважины в процессе бурениязаключается в одновременной регистрации амплитуд поперечных колебанийбурильной колонны по двум взаимноперпендикулярным осям, определенииотношения амплитуд поперечных колебаний бурильной колонны при постепенном изменении направления ориентирования взаимно перпендикулярных осей,при этом о величине зенитного искривления судят по максимальному отношению амплитуд.При бурении вертикальных скважиндолото, вращаясь на забое, генерирует поперечные колебания, распространяющиеся ло бурильной колонне, Средняя амплитуда этих колебаний в течение некоторого промежутка времени 35одинакова по всем направлениям вплоскости поперечного сечения стволаскважины, А так как эти колебанияраспространяются по бурильной колонне, то и средняя амплитуда Ад поперечных колебаний верха бурильной колонны одинакова по всем направлениямв плоскости поперечного сечения бурильной колонны. Распределение амплитуд А поперечных колебаний по различным направлениям в плоскости попе"речного сечения бурильной колонны прибурении вертикальной скважины показа"ны схематически на Лиг.2 (ограниченопунктирной линией К),50При искривлении ствола скважиныдолото, а также бурильная колонна вместе искривления ствола скважины,т.е. в месте искривления компоновкиниза бурильной колонны, при работе с 55отклонителем взаимодействует со стенками скважины в определеннойплоскости. В результате этого взаимодействия среди поперечных колебаний бурильной колонны появляется составляющая, имевшая определенное направление (плоскополяризованная составляющая). При этом чем больше искривление ствола скважины, тем сильнее взаимодействие бурильной колонны и долота со стенками скважины, тем более выражена плоскополяризованная составляющая. Эта составляющая также передается по бурильной колонне и среди поперечных колебаний верха бурильной колонны со средней амплитудой А появляется составляющая с амплитудой А 11. Амплитуды этих колебаний складйваются и результирующая амплитуда равна их векторной сумме:Ф ф ++ Ав,Распределение амплитуд А- поперечных колебаний бурильной колонны по различным направлениям в плоскости поперечного сечения бурильной колонны приведено на фиг.2 (ограничено сплошной линией Ь), Направление плоскополяризованной составляющей колебаний совпадает с направлением оси Я, в этом же направлении модуль амплитуды А имеет максимальное значение А и равен сумме модулей Аи А:Ае веке) - Ьл) + (Апп )В направлении оси В, перпендикулярной оси Ц, модуль амплитуды А, имеет минимальное значение Аи равен по величине Ао:(А;мин) Ап) фОтношение модулей амплитуд А по осям Ц и Н имеет максимальное значе 1А% мцксние равноеФАвОтношение амплитуд А по двум любым другим осям меньше величиныА макКолебания с амплитудой А не связаны с искривлением скважины. Амплитуда А колебаний зависит от степеяпни искривления скважины. Так как ко" лебания, поляризованные и неполяризованные, являются поперечными, то при изменении условий бурения их амплитуды изменяются пропорционально, пропорционально и их затухание.А мсясТаким образом, отношение ----Ая служит критерием искривления скважи 314374ны, зто делает ненужным определениевеличины Ап.АДля определения отношения ---ой 5необходимо зарегистрировать амплиту-ду поперечных колебаний по оси Й, внаправлении которой А имеет максимальное значение А , и по оси Н,в направлении которой А имеет минимальное значение, равйое А. Притаком положении осей регистрации амплитуды поперечных колебаний отношение регистрируемых амплитуд имеетмаксимальное значение. При любом другом положении указанных осей отношение амплитуд регистрируемых колебаА мщксний меньше отношения -----АВеличину искривления ствола скважины характеризует величина максимального отношения амплитуд поперечных колебаний бурильной колонны, регистрируемых по двум взаимно перпендикулярным осям. 25Устройство для определения искривления ствола скважины в процессе бурения содержит датчики 1 и 2 поперечных колебаний, установленныена ведущей трубе 3, и кольцо 4 для ориен- ЗОтирования их по двум взаимно перпендикулярным осям, а также для вращения вокруг ведущей трубы 3, измеритель 5 отношения амплитуд сигналов,входы которого связаны с выходамидатчиков 1,2, и экстремальный анализатор 6, вход которого связан с выходом измерителя 5 отношения амплитуд.Устройство работает следующим образом,Сигналы с датчиков 1,2, установленных на ведущей трубе 3 бурильнойколонны, поступают на входы измерителя 5 отношения амплитуд. С выхода 45измерителя 5 отношения амплитуд сигнал, пропорциональный отношению вели.чин сигналов, поступающих с датчиков 1,2, поступает на экстремальный 94анализатор 6. При постепенном поворачивании кольца 4, а значит, и осейориентирования датчиков 1,2 вокругоси бурильной колонны на угол не менее 180 сигналы, снимаемые с датчиков, изменяются по величине, изменяется и величина их отношения, т.е.изменяется и сигнал, поступающий навход экстремального анализатора 6,Экстремальный анализатор 6 определяет максимальное значение отношенияамплитуд регистрируемых сигналов.Этозначение соответствует величине искривления ствола скважины в зенитнойплоскости,Формула изобретения1. Способ определения искривленияствола скважины в процессе бурения,заключающийся в одновременной регистрации амплитуд поперечных колебанийбурильной колонны по двум взаимноперпендикулярным осям, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения зенитногоискривления ствола скважины, дополнительно определяют отношение амплитудпоперечных колебаний бурильной колонны, при этом постепенно изменяют направление ориентирования взаимно перпендикулярных осеи, а о величине зенитного искривления судят помаксимальному отношению амплитуд,2, Устройство для определения искривления ствола скважины в процессебурения, содержащее датчики поперечных колебаний, ориентированные подвум взаимно перпендикулярным осям,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности определения зенитного искривления стволаскважины, оно снабжено измерителемотношения амплитуд сигнагзв, входыкоторого связаны с выходами датчиков,и экстремальным анализатором, связанным с выходом измерителя отношенияамплитуд.1437494 Составитель В,Петрук Техред Л,Сердюкова едактор М. Бандура орректор Н.Корол Подписное Заказ 5865/3 ж 531нного комитета СССтений и открытийРаушская наб., д. и ВНИИПИ ударств м изобр по де 13035, Мос