Устройство для контроля пространственного положения ствола скважины в процессе бурения

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАИИЕЙЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУи 735753(23) Приоритет по делан нзобретеннй н отхрытнйДата опубликования описания 27.05,80 А. М. Ясашин, В. Н. Рукавицын, О, Л. Кузнецов, Д, А. Крылов, В. Б. Зырянов и Б. И. Яблоновский(72) А вторы изобретения Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт буровой техники и Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОСТРАН 1 ВЕННОГО:ПОЛОЖЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ В ПРОЦ-ССЕ БУРЕНИЯ/ 1Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для определения искривления ствола скважины в процессе бурения.Известны устройства для контроля пространственного положения ствола скважины в процессе бурения, содеркащие датчики азимута и угла наклона скважины, расположенные непосредственно в нижней части бурильной колонны и связанные с регистрирующей аппаратурой, находящейся на поверхности, посредством электрического канала связи 1 . Такие устройства обладают низкой надежностью, так как датчики испытывают значительные перегрузки при бурении и требуют изменения конструкции ряда узлов нижней части бурильной колонны. Кроме того, осуществление надежного электрического канала связи осложняет процесс проводки наклоннонаптавленных скважин.Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля пространственного положейия ствола скважины впроцессе бурения, содержащее наземные ,датчики упругих колебаний, датчик глубины скважины, блок усиления, блок фильмрации, блок сравнения амплитуд и блокрегистрации 21.Однако такое устройство обладает низкой точностью определения пространственного положения ствола скважины, связанной с использованием только кинематических или динамических характеристикрегистрируемых упругих колебаний, исложностью выделения сигнала прямойволны от забоя скважины на фоне помех.Целью изобретения является повышение точности определения пространственного положения ствола скважины путемодновременного измерения кинематических и динамических характеристик упру" гих колебаний.Это достигается тем, что устройство снабжено преобразователем аналог-код, запоминающим устройством, коммутатором, блоком регулируемой временной заперккн.3, 735753 фмножительным устройством, интегратором, чения в устье скважины. Информация облоком выделения максимума, блоком глубине скважины поступает с датчика 6.синхронизации, блоком памяти и блоком Электрические сигналы от датчиков 1-5вычисления координат, причем выходы поступают через блок усиления 7, блокблока фильтрации через преобразователь фильтрации 8, осуществляющий фильтравнвлог-код и датчик глубины и через щпо продольных и поперечных колебанийблок синхронизации подключены к заломи- в соответствии с числом оборот воротов породо- .нающему устройству, выходы которого Рмрущвющего инструмента, и преобрвзочерез коммутатор и последовательно вклю- ватель 9 аналог -код в запоминающее усг;ченный блок регулируемой временной за О Ройство 10. При помощи коммутатора 11держки подключены к входу множитель- иэ запоминающего устройства 10 выбираного устройства, ко второму входу кото- ются сигналы, соответствующие однотипрого подключен выход коммутатора не- ным колебаниям от пары датчиков, одинпосредственно, а выход множительного, из которых поступает непосредственноустройства через интегратор подключен 15 на вход множительного устройства 14,к входу блока вьщеления максимума, один а другой через блок 13 регулируемойиз выходов которого непосредственно, а временной задержки. Опорным сигналомдругой через блоки;синхронизации и ре- может быть сигнал 1 Яот датчика 1.гулируемой временной задержки подсое- на бурильной колонне или сигнал любогодинены к блоку памяти, с которым непос- рО из наземных датчиков в зависимости отредственно связаны блок сравнения ампли- выбранной методики вычисления координаттуд и блок вычисления координат, а также забоя. С выхода устройства 14 резульзапоминающее устройство и коммутатор ". тирующий сигнал 1 ф)ЯС-) поступаетчерез блок синхронизации, а:выход, блока на вход интегратора 15,:вычисюгощегопамяти подключен к блоку регистрации. 25 функцию взаимной корреляции сигналовНа чертеже дана функциональная схема Р, При помощи блока 16 определяетсяпредлагаемого устройства. момент, когда задержка, задаваемая блоУстройство содержит датчик 1 упругих ком 13, соответствует Яколебф 4 =МВКС.коле аний на колонне и датчики 2-5 уп- В этот момент блок 13, связанный сругах колебаний на поверхности земли, ЗО блоком 16 через блок синхронизации 12,например трехкомпонентные сейсмопри- вырабатывает импульс, соответствующийемники, позволяющие регистрировать макс, который поступает в блокпродольные и поперечные колебания, дат- памяти 17. В блок 17 поступает такжечик 6 глубины скважины, например сель- выделенное блоком 16 значение Я.емакс.синный датчик перемещения бурильной ЗБ Далее блок 12, согласоввнньгй с бколонны блоко усиления 7, блок фильтра, вырабатывает управляющий сигналс локомции 8, преобразователь 9 аналог-код на блоки 10 11и, после чего производит.запоминающее устройство, например маг- ся вычисление и фиксация в блоке 17нйтный регистратор 10; коммутатор 11, значениймакс и я Тблокр с имакс. Твк вылок синхронизации 12, блок 13 регули числяются все значенияр, максруемой временной задержки, множитель- Ь 5блокное устройство 14, интегратор 15, Йосле этогосигналы соответствлок 16 вьщеления максимума, блок па- Я;макс-Н макс выбира бар% 45 ь ираются из блокамяти 17 блок 18 сравнения, амплитуд, памяти 17 и поступают в блок 18, реблок 19 вьгчисления координат и блок 45 зультат сравнения записывается в бР трвции 20. памяти 17. Аналогично в блоке памятиисывается в локустройство для контроля пространс 1 накапливаются кинематические и динамивенного положения ствола скважины впроцессе бурения работает следующим ннй зарегистрированных трехкомпоненто разом,Упными сейсмопрйемниками. Блок 19 вычи -пругие колебания, возникающие на ления координат осуществляет независимоеычисзабое в процессе бурения (непрерьгвные пРеобразование значений ФЯ макс -или импульсные), после распространении по Ямакс и результатов сравнения ампколонне бурильных труб и в толще горных литуд для каждого типа волны в коордиию реэультапород принимаются в верхней части колон наты забоя, а также коррекцию реэны датчиком 1 и датчиками 2-5, уста-. тов вычислений путем введенияедения попрановленньгми на дневной поверхности, вок, уточняющих геовкустическую модельнапример, по двум взаимно перпендику- разреза скважины за счет по боод орв значелярным направлениям с центром пересе- ний скоростей расптнм.чтдттт73циентов затухания продольных и поперечных волн. Исходные значения скоростей распространения и коэффициентов затухания продольных и поперечных волн задаются на основании сейсмоакустической. модеии разреза в данном районе.Вычисление координат производится путем рещенйя системы,5753 6Вычисленные значения координат за-.боя поступают в блок памяти Х 7 и затем в блок 20, осуществляющий их регистрацию, Шаг измерений по глубине выбирается, исходя из кошсретных условий. Глубина забоя вдоль ствола скважины устанавливается,по датчику глубины, связанному с блоком синхронизации 12.1 о 15 зо где ьЕ=ч г.- Р,Ь- при измерениикинематическйхпараметров;- при измерениидинамических параметров;- дисперсия опор-,5ного сигнала со-.ответственно дляпродольныхипоперечных колебанийв бурильной колон - ЗОне и горной породе; о - координаты забояскважины в декартовой системе; - координаты назе 35мных датчиков;- номер наземныхдатчиков;- расстояние от, забоя скважины доопорного сейсмоприемника;- средняя скоростьпродольных (Р)и поперечных () 45колебаний в средеи бурильной колоннеф- коэффициенты затухания продоль Оных и поперечныхколебаний.в средеи бурильной колонне;- максимальноезначение фушсциивзаимной корреляции,е ояаВУстройство для контроля пространственного положения ствола скважины впроцесс е бурения, содержащее наземныедатчики упругих колебаний, датчик глубины скважины, блок усиления, блок фильтрации, блок сравнения амплитуд и блокрегистрации, .о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиопределения пространственного положешяствола скважины путем одновременногоизмерения кинематических и динамических характеристик упругих колебаний,оно снабжено преобразователем аналогкод, запоминающим устройством, коммутатором, блоком регулируемой временнойзадержки, множительным устройством,интегратором, блоком выделения максимума, блоком синхронизации, блоком памятии блоком вычисления координат, причемвыходы блока фильтрации через преобра.зователь аналог-код и датчик глубины,ичерез блок синхронизации подключенык запоминающему устройству, выходыкоторого через коммутатор и последовательно включенный блокрегулируемойвременной задержки подключены к входумножительного устройства, ко второмувходу которого подключен выход коммутатора непосредственно, а выход множительного устройства через интегратор подключен к входу блока выделения максимума, один иэ выходов которого непосредственно, а другой через блоки синхрониэацш и регулируемой временной(ф 1 Ь х (, )Р,ф: х -Х + У-У - Х Оперативный контроль пространствеЫ- ного положения ствола скважины в процессе бурения позволяет осуществить выбор оптимальных режимов бурения и тем са- . мым ускорить проходку скважины, а так- же избежать прихватов бурильной колонны и преждевременной усталости металла колонны. Особенно перспективно применение предлагаемого устройства при кустовом, наклонно-направленном и подводном бурении. Формула изобретения/24 Тираж 626 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 23 илиад ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 7зщержки подсоединены к блоку памяти, с которым непосредствешю связаны бло сравнения амплитуд и блок вычисления координат, а также запоминающее устройство и коммутатор через блок синхронизации а выход блока памяти подключен к блоку регистрации. 8 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 252236, кл. Е 21 В 47/02, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР М 286890, кл. Е 21 В 47/02, 1969прототнл).