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

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК 51)4 Е 21 В 47/О НИЯ ОЦЕС ОСУбурению.точностиивления становГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ 1(71) Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственно го объединения "Оренбургнефть" (72) Е.К.Юнин, В.В.Сунцов и Б.Е.Афанасьев(56) Авторское свидетельство СССР Р 1052653, кл, Е 21 В 4/02, 1981, (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ В ПР СЕ БУРЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО(57) Изобретение относится Цель изобретения - повыщени определения направления иск ствола скважины. Сигналы от ленных в плоскости поперечн ния бурильной колонны 1 датчиков 2 и 3 поперечных колебаний направленного действия с помощью специальной рамки 4 передают через полосовые усилители 5 и 6 на входы накопительно-суммирующего запоминающего блока 7 и по его показаниям определяют положение плоскости, в которой происходит искривление ствола скважины. Одновременно выходы датчиков 2 и 3 подключают через дополнительные полосовые усилители 8 и 9 и коммутирующие цепи реле времени 10 к входам графопостроителя 11, Посредством последнего определяют изме" нение величины и направления регистрируемых параметров колебания (смещение, с, скорость или ускорение) бурильной ко- ф лонны в плоскости ее поперечного сечения в течение одного периода и по ним судят о направлении искривления ствола скважины. 2 с.п.ф-лы, 5 ил,В15149193Изобретение относится к бурению, вчастности к способам и устройствам поконтролю за направлением искривленияствола скважины,Цель изобретения - повышение точ 5ности определения направления искривления ствола скважины.На фиг.1 изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ контроля; на фиг.2 - схема механизма действия отклоняющей силы нахарактер работы долота на забое; нафиг,З - траектория колебаний бурильной колонны, на фиг.4 - годограф вектора ускорения колебаний бурильнойколонны; на фиг. 5 - годограф вектораскорости этих колебаний,Способ основан на том, что при бурении долото является излучателем поперечных волн, распространяющихся в.бурильной колонне. При наличии отклоняющей силы нарушается осевая симметрия излучателя.,При этом изменениевеличины и направления параметров 25характеризующих изменение вектора смещения поперечных колебаний, связанос направлением действия отклоняющейсилы.При искривлении ствола скважинына долото действует отклоняющая сила,направление действия которой совпадает с осью У (фиг,2). В результате вра щения долота и взаимодействия его сзабоем на него действует переменныйвращающий момент, вследствие чего долото перекатывается пб стенке скважины около точки С по дуге с 1 - е, Тогдапродольная ось долота Я перемещаетсявокруг оси скважины О по дуге а - в. 4 ОАмплитуды этих перемещений не постоянны, поэтому а, в, с 1, е (фиг,2) нефиксированы. Следовательно, среди поперечных колебаний оси долота выделяются колебания по дуге а - в. Поперечные колебания долота, не изменяя свое-5го направления, передаются на устьескважины по бурильной колонне, поэтому нз устье скважины присутствуют колебания бурильной колонны, вызванныеперемещением долота по дуге а - в. 50Траектория этих колебаний приведенанафиг.З. Эта траектория является годографом вектора смещения поперечныхколебаний продольной оси. бурильнойколонныФорма годографа и направление его построения отражают характеризменения вектора смещения по величине и направлению, Этот годограф на-,рав 4лен выпуклостью в направлении действия отклоняющей силы.Годограф вектора ускорения этихколебаний имеет форму, изображеннуюна фиг.4, Он расположен выпуклостьюв направлении, противоположном направлению действия отлоняющей силы.Годограф вектора скорости этих жеколебаний имеет форму, показанную нафиг,5. Направление построения. этогогодографа на крайних участках его пересечения с осью Х, обозначенноестрелками ш и и, противоположно направлению действия отклоняющейся силы.Формы и (или) направления построения векторов смещения, скорости и ускорения поперечных колебаний бурильной колонны, т.е.характер их изменения по величине и направлению, однозначно определяют направление действия отклоняющей силы,В развитие способа по прототипудополнительно определяют изменениевеличины и направления регистрируемого параметра смещения, скорости илиускорения), колебаний бурильной колонны вплоскости ее поперечного сечения в течение одного периода и поним судят о направлении искривленияствола скважины.Способ реализуют следующим образом.Определяют положение плоскости, вкоторой происходит искривление стволаскважины, затем строят годограф регистрируемого параметра с регистрациейнаправления построения годографа. Похарактеру изменения величины и направления регистрируемого вектора, т,е.по.форме и направлению построения егогодографа,определяют азимут, лежащийв плоскости искривления ствола скважины.Способ реализуют с помощью устройства, изображаемого на фиг,1,Устройство состоит из устанавливаемых в плоскости поперечного сечения бурильной колонны 1 датчиков 2 и3 поперечных колебаний направленногодействия с помощью специальной рамки4, полосовых.усилителей 5 и б накопительно-суммирующего запоминающегоблока 7, дополнительных полосовых усилителей 8 и 9, реле 10 времени с коммутирующими цепями и быстродействующим графопостроителем 11, регистрирующим направление построения графика. При этом выходы датчиков 2 и 3 поперечных колебаний бурильной колонны,подключены через дополнительные полосовые усилители 8 и 9 и коммутирующиецепи реле 10 времени к входам быстро 5действующего графопостроителя 11.Устройство работает следующим образом.Предварительно находится положениевертикальной плоскости У, в которой 10распространяется выделенная поляризованная волна. В этом направлении устанавливается датчик 2, а датчик 3 устанавливается в перпендикулярном направлении, В зависимости от принципадействия датчиков 2 и 3 они преобразуют один из параметров поперечныхколЕбаний (смещение, скорость или ускорение) в электрический сигнал, про-,порциональный величине регистрируемого параметра. Так как датчики 2 и 3являются датчиками направленного действия, то они разделяют регистрируемый параметр на две взаимно перпендикулярные составляющие. Сигнал с дат чика 2 поступает на вход полосовогоусилителя 8, настроенного начастотувыделенной поляризованной составляющей, а с датчика 3 - на вход усилителя9. Каждый усилитель выделяет и.усиливает составляющую регистрируемого параметра колебаний в определенной полосе частот. Реле 10 времени подключает выходы усилителей 8 и 9 к входамбыстродействующего графопостроителя11 на время от 2 до 6 периодов регист 35рируемых колебаний, Ограничение времени коммутации необходимо для того,чтобы многократно повторяющиеся фигуры строящиеся графопостроителем 11 у 40не затемняли друг друга. Графопостроитель 11 геометрически складывает регистрируемые составляющие и строитгодограф векторной суммы этих составляющих. В зависимости от принципадействия датчиков 2 и 3, т.е. в зависимости от регистрируемого параметра,графопостроитель строит годограф ссоответствующей формой и направлениемпостроения. Направление построениятакже регистрируется. Среди построенных фигур выбирается участок, соответствующий одному периоду регистрируемых колебаний, и по форме и направлению его построения приблизительно определяется азимут искривления55ствола скважины. Точное значение азимута определяет положение вертикальнойплоскости,Практически устройство реализуется следующим образом.В качестве датчиков 2 и 3 используют, например, датчики ускорений, акселерометры типа ИСА. В качестве усилителей 8 и 9 используют усилители, например, типа ИС, снабженные узкополосными фильтрами, Реле времени выбирают с регулируемым време" нем коммутации цепей от 0,05 до 0,15 с, с электромагнитным реле в качестве коммутирующего элемента, В ка" честве быстродействующего графопостроителя используют, например, запоминающий осциллограф типа С 8-13, С усилителя 8 сигнал подается на вертикально-отклоняющие пластины электроннолучевой трубки осциллографа, а с усилителя 9 - на горизонтально-отклоняющие пластины. Для определения направления построения годографа яркость луча электронно-лучевой трубки модулируют пилообразным напряжением, снимаемым с генератора, входящего в состав осциллографа. Вследствие этого электронный луч на экране электронно-лучевой трубки осциллографа составляет пунктирный след, при этом яркость и толщина каждого штриха убывает в направлении построения фигуры на экране.Предлагаемое устройство позволяет определить изменение величины и направления регистрируемого параметра и по характеру этих изменений однозначно судить об азимуте искривления ствола скважины.Формула изображения1. Способ контроля направления искривления ствола скважины в процессе бурения по авт.св. Р 1052653, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения направления искривления ствола скважины, дополнительно определяют изменение величины и направления регистрируемого параметра колебаний бурильной колонны в плоскости ее поперечного сечения в течение одного периода и по ним судят о направлении искривления ствола скважины.2, Устройство для контроля направления искривления ствола скважины в процессе бурения по .авт.св.У 1052653, о т л и ч. а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения(иР 4 Составитель В.Сидороведактор Е.Копча. Техред П,Олийнык КорректоР С,Шекма Тираж 514 омитета по изосква, Ж,Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Гагарин направления искривления ствола скважины, оно снабжено двумя дополнительными полосовыми усилителями, реле времени с коммутирующими цепями и графопостроителем, при этом выходы5 1 аказ 6205/34НИИПИ Государственного113035,датчиков поперечных колебаний бурильной колонны подключены через дополнительные полосовые усилители и коммутационные цепи реле времени к входам графопостроителя. Подписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССушская наб., д. 4/5