RU2017116145A - Автономно-телеметрическая забойная система диаметром 172 мм для каротажа в процессе бурения (автономно-телеметрическая система) и способ ее реализации - Google Patents

Claims (23)

1. Автономно-телеметрическая забойная система диаметром 172 мм для каротажа в процессе бурения (далее - система), содержащая базовый набор модулей, аксиально расположенных в стандартной немагнитной утяжеленной бурильной трубе: пульсатор гидроканала связи; модуль управления пульсатором; модуль нейтрон-нейтронного каротажа; два модуля питания; модуль памяти и измерения естественного гамма-излучения и данных инклинометрии; соединитель телескопический, все выполнены в диаметре 48 мм и оснащены резиновыми центраторами; а также узел управления главного клапана пульсатора; модули, имеющие радиальную компоновку: модуль гамма-гамма каротажа плотностного из цельной немагнитной трубы; модуль бокового каротажа; модуль электромагнитного каротажа ВИКПБ; модуль акустического каротажа; модуль акустического профилемера; наддолотный модуль с передатчиком электромагнитного канала связи;

наземное оборудование системы в составе: датчик вращения вала лебедки; датчик натяжения талевого каната; датчик давления в манифольде; датчик давления в пневмолинии привода клиньев ротора; преобразователь линейных перемещений; блок контроллера (для сбора данных от датчиков); монитор бурильщика; компьютер и программное обеспечение, отличающаяся тем, что перечисленный набор модулей позволяет формировать системы различной степени сложности для проведения геонавигации и каротажа в процессе бурения, обладающие свойствами забойных автономных систем для проведения повторных (дублирующих) каротажей при подъеме компоновки.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что питание системы осуществляется постоянно за счет модулей питания, обеспечивающих непрерывную работу системы в течение 250 ч в режиме бурения, наращивания и подъема компоновки.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что увеличение ресурса энергопитания может быть обеспечено за счет генератора, приводимого в действие турбиной пульсатора с турбогенератором.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что все корпуса модулей выполнены из немагнитного металла и обладают необходимой прочностью для работы в составе компоновки низа бурильной колонны.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она может работать в любой из возможных комбинаций как при роторном бурении с максимальным приближением зондовых установок к долоту, так и при бурении с гидравлическим забойным двигателем с отнесением точек записи модулей вверх от долота на длину гидравлического забойного двигателя с переводником и стабилизатором.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью более эффективного управления траекторией скважины, прокладываемой в продуктивных пластах небольшой толщины, в компоновку низа бурильной колонны вводится наддолотный модуль, соединяющий долото со шпинделем гидравлического забойного двигателя, в котором располагаются измеритель зенитного угла (α°); измеритель естественной гамма-активности (ГК); измеритель сопротивления; измеритель давления в трубе; измеритель давления в затрубье; измеритель продольной и поперечной вибрации (трехкомпонентный акселерометр); измеритель температуры в трубе и затрубье; блок питания; блок электроники; передатчик электромагнитного канала связи от наддолотного модуля к приемнику, расположенному в системе над гидравлическим забойным двигателем, где происходит прием сигналов от наддолотного модуля, их обработка, запись в энергонезависимую память и программная передача по гидравлическому каналу связи;

гарантированная дальность передачи информации по электромагнитному каналу связи – 50 м.

7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что работоспособность гидравлического канала связи гарантируется при объемном расходе бурового раствора в диапазоне 6–60 л/с.

8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что применение системы ограничивается термобарическими скважинными условиями: 150°С и 100 МПа, и условиями хранения на буровой: до –60°С.

9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что режим опроса, записи и передачи информации определяется автоматически по значениям давления в трубах и в затрубье, и по показаниям акселерометров.

10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что повторный (дублирующий) каротаж от забоя до башмака колонны совмещается с подъемом для смены долота или компоновки на скорости 400÷800 м/ч на первой скорости буровой лебедки.

11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что привязка временной геофизической и траекторной информации к разрезу скважины (в функции глубины) осуществляется через наземное оборудование телесистемы (датчик вращения вала лебедки, датчик натяжения талевого каната, датчик давления в манифольде, датчик давления в пневмосистеме привода клиньев ротора, блок контроллера сбора данных) путем синхронизации времени в скважинном модуле памяти и измерения и наземном контроллере сбора данных с регистрацией глубины скважины.

12. Система по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности привязки получаемых скважинных данных к глубине перед началом работ показания датчика вращения вала лебедки, выдающего 180 импульсов на 1 оборот вала буровой лебедки, калибруются через высокоточный преобразователь линейных перемещений.

13. Система по п. 1, отличающаяся тем, что перекомпоновка системы производится непосредственно на месте производства работ на приемных мостках и устье скважины в кратчайшее время, что исключает простои, связанные с доставкой телесистемы на буровую, и, как следствие, минимизирует дополнительное влияние бурового раствора на разрез скважины.

14. Способ реализации автономно-телеметрической забойной системы, включающий получение траекторных (навигационных) и геофизических параметров в процессе углубления скважины, отличающийся тем, что дополнительно производится повторный (дублирующий) каротаж на подъеме системы после окончания бурения данным диаметром долота, реализуя технологию «Каротаж – воздействие – каротаж», суть которой в сравнении показаний методов, подверженных влиянию зоны проникновения за время между первым замером при углублении скважины и замером при подъеме компоновки с учетом гидродинамической нагрузки с целью выявления интервалов, прогнозных на газ, оценки выработки вышележащих (относительно забоя скважины) пластов, находящихся в разработке, и определения интервалов нарушения устойчивости ствола скважины.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что гидродинамическая нагрузка определяется по показаниям датчиков давления в затрубье, размещенных в модулях с радиальной компоновкой.

16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что за показатель воздействия бурового раствора на разрез скважины принимается интеграл перепада давления на любой участок скважины за время воздействия.

17. Способ по п. 14, отличающийся тем, что реализуется технология непрерывного определения интенсивности искривления по двум датчикам зенитного угла, расположенным в наддолотном модуле и модуле измерения на расстояниях 8–16 м в зависимости от комплектации модулей, с приведением разницы показаний датчиков зенитных углов к десятиметровой базе (±Δα° / 10 м), что повышает эффективность оперативного управления траекторией скважины.

18. Способ по п. 14, отличающийся тем, что для выделения интервалов скважины, подверженных наибольшему воздействию на устойчивость ее ствола, интенсивность искривления, определенная при бурении скважины, сравнивается с интенсивностью искривления, замеренной при дублирующем каротаже на подъеме компоновки; разница интенсивностей на одной и той же глубине показывает изменения положения ствола скважины за время воздействия, а ее величина и знак – степень и характер воздействия.

19. Способ по п. 14, отличающийся тем, что по показаниям датчиков давления в трубе и затрубье и трехкомпонентного акселерометра наддолотного модуля определяются перепад давления в насадках долота при его подъеме над забоем; обороты вала винтового забойного двигателя; динамическая составляющая перепада давления под долотом, отражающая условную (кажущуюся) проницаемость забоя скважины.

20. Способ по п. 14, отличающийся тем, что определение перепада давления на винтовом забойном двигателе с помощью датчиков давления в наддолотном модуле и в модуле управления пульсатором в совокупности с параметром «Обороты вала винтового забойного двигателя», определенным по п. 19, дает возможность определить

расчетным способом остальные параметры винтового забойного двигателя, такие как мощность, момент, что позволяет осуществить оперативное управление режимом его работы, повышая коэффициент полезного действия и технологические показатели процесса бурения.