Патент на изобретение №2180398

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА БУРЕНИЯ НАКЛОННО-ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

(57) Реферат:

Изобретение относится к бурению, а именно к способам контроля бурения скважин. Способ включает бурение ствола скважины компоновкой бурильной колонны, состоящей из бурильных труб, долота, забойного двигателя, переводника, в котором расположен скважинный прибор с установленным в нем датчиком, и телеметрической системы со скважинным прибором, расположенной над забойным двигателем, передачу информации от датчика по беспроводному каналу связи в скважинный прибор телеметрической системы и далее – на поверхность. Скважинный прибор с датчиком располагают в переводнике между долотом и валом забойного двигателя, при этом датчиком измеряют частоту вращения долота. По математическому выражению определяют величину осевой нагрузки. В качестве беспроводного канала связи используют ультразвуковой или любой другой беспроводный канал связи. Применение способа позволяет оперативно получать информацию о величине осевой нагрузки. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области бурения, а именно к способам контроля процесса бурения забойными двигателями наклонно- горизонтальных скважин.

Известен способ контроля процесса бурения /1/. Способ основан на изменении частоты вращения бурового инструмента, осевой нагрузки на долото и параметров промывочной жидкости в зависимости от параметров бурового шлама.

Однако данный способ не позволяет оперативно получать информацию о нагрузках на долото в процессе бурения наклонных и горизонтальных скважин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ контроля процесса бурения наклонно-горизонтальных скважин, включающий бурение ствола скважины компоновкой бурильной колонны, состоящей из бурильных труб, долота, забойного двигателя, переводника, в котором расположен скважинный прибор с установленным в нем датчиком, и телеметрической системы, скважинный прибор которой расположен над забойным двигателем, и передачу информации от датчика по беспроводному каналу связи в скважинный прибор телеметрической системы и далее – по кабелю на поверхность. /2/.

Известный способ не позволяет получать полную информацию о местоположении забоя скважины в пространстве, о величине осевой нагрузки на долото в процессе бурения наклонно-горизонтальных скважин и недостаточно точные измерения.

Целью настоящего изобретения является возможность получения полной информации о величине осевой нагрузки на долото в процессе бурения наклонно-горизонтальных скважин и повышении точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе контроля процесса бурения наклонно-горизонтальных скважин, включающем бурение ствола скважины компоновкой бурильной колонны, состоящей из бурильных труб, долота, забойного двигателя, переводника, в котором расположен скважинный прибор с установленным в нем датчиком, и телеметрической системы со скважинным прибором, расположенной над забойным двигателем, передачу информации от датчика по беспроводному каналу связи в скважинный прибор телеметрической системы и далее – на поверхность, согласно изобретению скважинный прибор с датчиком располагают в переводнике между долотом и валом забойного двигателя, при этом датчиком измеряют частоту вращения n долота, с учетом которой определяют величину осевой нагрузки на долото по формуле:

где n_х – частота вращения долота при холостом режиме работы,
n – частота вращения долота,
К – коэффициент пропорциональности, определяемый опытным путем при стендовых испытаниях забойных двигателей.

Кроме этого, в качестве беспроводного канала связи используют ультразвуковой или любой другой беспроводный канал связи.

Сущность способа заключается в следующем.

Бурение наклонно-горизонтального участка ствола скважины ведут компоновкой бурильной колонны, которая состоит из бурильных труб, долота, забойного двигателя, переводника, в котором расположен скважинный прибор с установленным в нем датчиком, и телеметрической системы со скважинным прибором, которая установлена над забойным двигателем. Информация передается от датчика по беспроводному каналу связи в скважинный прибор телеметрической системы и далее – на поверхность.

В процессе бурения измеряют частоту вращения долота при помощи датчика, который установлен в автономном скважинном приборе, расположенном в переводнике между долотом и валом забойного двигателя. Информация от датчика по беспроводному каналу, например по ультразвуковому каналу или любому другому, передается в скважинный прибор телеметрической системы, установленной над забойным двигателем. Далее информация передается по кабелю (или другим способом) на поверхность.

Зависимость осевой нагрузки на долото можно представить в виде следующего выражения:
G=U(n_x,n),
где n_х – частота вращения долота при холостом режиме,
n – частота вращения долота,
U – функция.

Функцию U можно линеаризовать с достаточной точностью в виде:

где n_х – частота вращения долота при холостом режиме работы (G=0) – паспортная характеристика вала забойного двигателя,
n – частота вращения долота, замеренная датчиком,
К – коэффициент пропорциональности, определяемый опытным путем при стендовых испытаниях забойных двигателей.

При проведении стендовых испытаний принимают величину нагрузки на долото G=0, тогда величина частоты вращения долота на холостом режиме равна паспортной.

При наличии осевой нагрузки на долото появляется торможение и величина частоты вращения его уменьшается.

Если n=0, то величина нагрузки считается тормозной, при которой вращение вала в забойном двигателе останавливается.

n_х – паспортная величина, то есть частота холостого вращения (G=0).

Пример.

Если паспортная величина n_х вращения долота (вала забойного двигателя) равна 250 об/мин и в процессе бурения частота вращения долота (вала забойного двигателя), замеренная датчиком, равна n=150 об/мин.

Стендовые испытания показали, что К=15 об/мин, тогда величина осевой нагрузки равна:

Использование предлагаемого изобретения позволит получать полную информацию о величине осевой нагрузки на долото в процессе бурения наклонно-горизонтального участка ствола скважины, что позволит вести контроль процесса бурения.

Источники информации
1. A.с. СССР 1693235, кл.Е 21 В 44/00, опубл. 1991, БИ 3.

2. Булатов А. И. и др. Контроль процессов бурения нефтяных и газовых скважин. М.:ОАО “Издательства “Недра”, 1998, с.163.

Формула изобретения

1. Способ контроля процесса бурения наклонно-горизонтальных скважин, включающий бурение ствола скважины компоновкой бурильной колонны, состоящей из бурильных труб, долота, забойного двигателя, переводника, в котором расположен скважинный прибор с установленным в нем датчиком, и телеметрической системы со скважинным прибором, расположенной над забойным двигателем, передачу информации от датчика по беспроводному каналу связи в скважинный прибор телеметрической системы и далее на поверхность, отличающийся тем, что скважинный прибор с датчиком располагают в переводнике между долотом и валом забойного двигателя, при этом датчиком измеряют частоту вращения n долота, с учетом которой определяют величину осевой нагрузки на долото по формуле

где n_x – частота вращения долота при холостом режиме,
n – частота вращения долота,
К – коэффициент пропорциональности, определяемый опытным путем при стендовых испытаниях забойных двигателей.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве беспроводного канала связи используют ультразвуковой или любой другой беспроводный канал связи.