EA045945B1 - TOOL, UNIT AND METHOD FOR IN-WELL DETERMINATION OF MECHANICAL CHARACTERISTICS OF ROCK - Google Patents

TOOL, UNIT AND METHOD FOR IN-WELL DETERMINATION OF MECHANICAL CHARACTERISTICS OF ROCK Download PDF

Info

Publication number
EA045945B1
EA045945B1 EA202290760 EA045945B1 EA 045945 B1 EA045945 B1 EA 045945B1 EA 202290760 EA202290760 EA 202290760 EA 045945 B1 EA045945 B1 EA 045945B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
cutter
test
downhole tool
formation
tool
Prior art date
Application number
EA202290760
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сильвия Хайц
Андреа Бьёнди
Мауро ФАВАРЕТТО
Original Assignee
Эни С.П.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эни С.П.А. filed Critical Эни С.П.А.
Publication of EA045945B1 publication Critical patent/EA045945B1/en

Links

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross reference to related applications

Патентная заявка испрашивает приоритет итальянской патентной заявки № 102019000015584, поданной 4 сентября 2019 г., полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.The patent application claims priority to Italian Patent Application No. 102019000015584, filed on September 4, 2019, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к бурению нефтяных скважин и, более конкретно, к инструменту для испытаний, узлу для испытаний и способу их применения при измерении выбранных механических характеристик горных пород в скважине.The invention relates to oil drilling and, more particularly, to a testing tool, testing assembly and method for using them in measuring selected mechanical properties of rocks in a well.

Предшествующий уровень техникиPrior Art

Полезно, особенно в разведочных скважинах, собирать образцы керна для анализа в лаборатории. Такие образцы пласта скважины могут предоставлять полезные данные о характеристиках, которые можно использовать, например, для оценки устойчивости ствола скважины.It is useful, especially in exploration wells, to collect core samples for analysis in the laboratory. Such wellbore formation samples can provide useful performance data that can be used, for example, to evaluate wellbore stability.

В связи с этим при проведении нефтегазовых работ часто берут керн из пласта на различных стадиях разведки и добычи. Образцы керна полезны, поскольку они представляют собой реальный образец пласта скважины, по которому геологи могут анализировать характеристики скважины. Образец керна часто берется во время бурения разведочных, оценочных, эксплуатационных или нагнетательных скважин. В этом отношении образец керна может отбираться с определенными интервалами в соответствии с планом скважины или может отбираться на разовой основе, когда инженеру или геологу требуются данные для принятия решений.In this regard, when carrying out oil and gas operations, cores are often taken from the formation at various stages of exploration and production. Core samples are useful because they provide an actual sample of the well's formation from which geologists can analyze the characteristics of the well. A core sample is often taken during the drilling of exploration, appraisal, development or injection wells. In this regard, the core sample may be taken at specific intervals according to the well plan, or may be taken on an ad hoc basis when the engineer or geologist requires the data to make decisions.

На фиг. 1А показано обычное расположение пласта 100, в котором пробурена скважина 101. Может оказаться желательным взять образцы керна в концевой области 102 скважины 101, например, в первом месте 103 расположения образца керна или в месте, удаленном от конца 102 скважины 101, и в боковой стенке скважины 101, например, во втором месте 104 расположения образца керна. Как правило, образец 105 керна, который может быть взят из первого или второго места расположения образца керна, извлекают на поверхность для анализа. В этой связи на фиг. 1В показано известное расположение инструмента 106 для отбора керна внутри бурильной колонны 107, но не на ее конце. Бурильная колонна 107 имеет буровое долото 108, и один или более образцов керна могут быть взяты из места 109 отбора керна, которое находится на удалении от бурового долота 108. Бурение может быть остановлено на некоторое время для извлечения образца керна, а затем продолжено.In fig. 1A shows a typical arrangement of the formation 100 in which the well 101 is drilled. It may be desirable to take core samples from the end region 102 of the well 101, for example, at the first core sample location 103 or at a location away from the end 102 of the well 101, and in the side wall wells 101, for example, at the second location 104 of the core sample. Typically, a core sample 105, which may be taken from a first or second core sample location, is brought to the surface for analysis. In this regard, in FIG. 1B shows a known location of the coring tool 106 within, but not at the end of, the drill string 107. The drill string 107 has a drill bit 108, and one or more core samples may be taken from a coring location 109 that is remote from the drill bit 108. Drilling may be stopped for a period of time to retrieve the core sample and then continued.

Существует ряд коммерческих предложений в области керноотборников. Например, нефтесервисная компания Baker Hughes предлагает традиционный керноотборник НТ30 (RTM) Max Core Barrel System, который может отбирать большие образцы керна в направлении продолжения скважины и извлекать их на поверхность для анализа. Другая нефтесервисная компания Halliburton, предлагает керноотборник из боковой стенки скважины, RSCT (RTM), который отбирает образцы керна в боковой стенке скважины и извлекает их для анализа. Различные компании также предлагают оборудование для анализа керна как в стационарной лаборатории, так и для испытания образцов керна на месте бурения. В связи с этим инструмент Wombat компании Epslog для анализа керна используется для определения свойств керна и может использоваться в лаборатории или на месте расположения скважины.There are a number of commercial offers in the field of core samplers. For example, oilfield services company Baker Hughes offers a conventional HT30 Max Core Barrel System (RTM) core tool that can collect large core samples downstream and bring them to the surface for analysis. Another oilfield services company, Halliburton, offers a sidewall core sampler, the RSCT (RTM), which collects core samples from the sidewall of a well and retrieves them for analysis. Various companies also offer equipment for core analysis, both in a stationary laboratory and for testing core samples at the drilling site. In this regard, Epslog's Wombat core analysis tool is used to determine core properties and can be used in the laboratory or at the well site.

Имеется несколько проблем с отбором образцов керна для испытаний традиционным способом. Вопервых, когда образец керна извлекают из пласта и транспортируют на поверхность, даже если его не доставлять в лабораторию, расположенную далеко от места расположения скважины, он уже не находится в исходном напряженном состоянии, в котором он находился на своем естественном месте. Это может отрицательно сказаться на качестве модели устойчивости ствола скважины, которую можно получить на основе анализа образца керна. Кроме того, образец керна часто повреждается и/или чрезмерно растрескивается, так что проведение анализа образца может оказаться невозможным. Это увеличивает непроизводительные потери времени, так как необходимо получить еще один образец.There are several problems with collecting core samples for testing using the traditional method. First, when a core sample is removed from the formation and transported to the surface, even if it is not taken to a laboratory located far from the well site, it is no longer in the original stress state in which it was found in its natural location. This may adversely affect the quality of the wellbore stability model that can be obtained from the analysis of the core sample. In addition, the core sample is often damaged and/or excessively cracked, so that analysis of the sample may not be possible. This increases wasted time as another sample must be obtained.

Имеют место также значительные затраты средств и времени, связанные с извлечением образца и его транспортировкой в лабораторию для тестирования, особенно если лаборатория находится в нескольких тысячах километров от места отбора проб. Извлечение и транспортировка образца должны выполняться с осторожностью, чтобы сохранить его целостность, что опять же требует временных и денежных затрат. Кроме того, может потребоваться приостановка других операций на время получения, транспортировки и анализа образца керна.There is also a significant cost and time associated with retrieving the sample and transporting it to a laboratory for testing, especially if the laboratory is located several thousand kilometers from the sampling site. Removing and transporting the sample must be done with care to preserve its integrity, which again requires time and money. In addition, other operations may need to be suspended while the core sample is obtained, transported, and analyzed.

Как и во всех операциях на нефтяных месторождениях, с точки зрения безопасности желательно сократить количество операций, связанных с ручным трудом. Операции по отбору керна обычно требуют опускания в скважину керноотборника, что требует сборки всей бурильной колонны, а затем извлечения образца керна путем разборки всей бурильной колонны. Как сборка, так и разборка бурильной колонны, как правило, являются трудоемкими и потенциально опасными операциями. Кроме того, транспортировка керна для анализа может создавать проблемы логистической безопасности. Поэтому с точки зрения безопасности желательно уменьшить количество собираемых бурильных колонн и транспортируемых образцов керна.As with all oilfield operations, it is desirable from a safety perspective to reduce the number of manual tasks involved. Coring operations typically require lowering a core sampler into the hole, which requires assembly of the entire drill string, and then retrieving the core sample by disassembling the entire drill string. Both assembly and disassembly of the drill string are typically labor-intensive and potentially hazardous operations. Additionally, transporting core samples for analysis can pose logistical security challenges. Therefore, from a safety point of view, it is desirable to reduce the number of drill strings collected and core samples transported.

Изобретение призвано решить одну или более из этих проблем.The invention is intended to solve one or more of these problems.

В связи с этим, к параметрам, характеризующим горные породы, которые обычно рассчитывают наIn this regard, to the parameters characterizing rocks, which are usually calculated on

- 1 045945 основе анализа образцов керна, относят одноосную (или иначе неограниченную) прочность при сжатии и угол внутреннего трения. Одноосная (неограниченная) прочность при сжатии является мерой прочности материала и определяется в глоссарии отраслевых стандартов Schlumberger Oilfield Glossary как максимальное осевое сжатие, которое может выдержать прямоцилиндрический образец материала в незамкнутых условиях, т.е. когда ограничивающее напряжение равно нулю. Она также известна как одноосная прочность материала при сжатии, потому что приложение сжимающего напряжения происходит только вдоль одной оси - продольной оси образца. Угол внутреннего трения является мерой способности единицы горной породы или грунта выдерживать напряжение сдвига. Это угол, измеряемый между нормальным усилием и равнодействующим усилием, при котором происходит разрушение в ответ на тангенциальное напряжение. Коэффициент трения равен тангенсу угла внутреннего трения.- 1 045945 based on the analysis of core samples, include uniaxial (or otherwise unlimited) compressive strength and the angle of internal friction. Uniaxial (unconfined) compressive strength is a measure of the strength of a material and is defined in the Schlumberger Oilfield Glossary as the maximum axial compression that a straight cylindrical specimen of material can withstand under unconfined conditions, i.e. when the limiting voltage is zero. It is also known as the uniaxial compressive strength of a material because the application of compressive stress occurs along only one axis, the longitudinal axis of the specimen. The angle of internal friction is a measure of the ability of a unit of rock or soil to withstand shear stress. It is the angle measured between the normal force and the resultant force at which failure occurs in response to tangential stress. The friction coefficient is equal to the tangent of the internal friction angle.

Когда пласт находится в напряженном состоянии, например, под значительным давлением, желательно измерять одноосевую прочность при сжатии и угол внутреннего трения на месте, то есть там, где пласт подвергается напряжению. Как упоминалось выше, извлечение образца керна имеет недостатки, поскольку изменение местных условий изменяет напряженное состояние образца после его извлечения из пласта, что может исказить результаты измерений.When the formation is under stress, for example under significant pressure, it is desirable to measure the uniaxial compressive strength and the angle of internal friction in situ, that is, where the formation is subjected to stress. As mentioned above, retrieving a core sample has disadvantages because changes in local conditions change the stress state of the sample after it is removed from the formation, which can distort the measurement results.

Изобретение направлено на преодоление вышеупомянутых проблем с отбором керна и определением угла внутреннего трения или одноосевой прочности при сжатии, особенно для пластов, находящихся в напряженном состоянии.The invention is aimed at overcoming the above-mentioned problems with core sampling and determination of the angle of internal friction or uniaxial compressive strength, especially for formations under stress.

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

В первом аспекте изобретения предлагается скважинный инструмент для проведения внутрискважинных испытаний по определению характеристик горных пород на испытываемом участке пласта, содержащий по меньшей мере один резец для подготовки поверхности и по меньшей мере один резец для испытаний, при этом по меньшей мере один резец для подготовки поверхности приспособлен для удаления обломков между испытываемым участком и инструментом при подготовке к взаимодействию по меньшей мере одного резца для испытаний с испытываемым участком. Инструмент позволяет проводить внутрискважинные испытания по определению характеристик горных пород вместо того, чтобы отбирать образец испытываемого пласта и доставлять его на поверхность для испытаний традиционным способом. Это дает значительные преимущества, в том числе сохранение образца в его первоначальном напряженном состоянии, гарантирование того, что образец не будет поврежден и/или чрезмерно разрушен перед испытанием, увеличение продуктивного времени за счет исключения необходимости поднимать образец на поверхность, повышение безопасности операций за счет исключения необходимости иметь на буровой площадке инструменты для обработки образца керна и исключения необходимости опускания инструментов в скважину и извлечения из нее для получения образца.In a first aspect of the invention, there is provided a downhole tool for conducting downhole testing to determine the characteristics of rocks in a test section of a formation, comprising at least one surface preparation cutter and at least one testing cutter, wherein the at least one surface preparation cutter is adapted to remove debris between the test area and the tool in preparation for interaction of at least one test cutter with the test area. The tool allows for downhole testing to characterize rock formations, rather than taking a sample of the formation being tested and bringing it to the surface for testing in the traditional manner. This provides significant benefits, including maintaining the specimen in its original stress state, ensuring that the specimen is not damaged and/or excessively degraded before testing, increasing production time by eliminating the need to lift the specimen to the surface, increasing operational safety by eliminating the need to have tools on the well site to process the core sample and eliminate the need to lower tools in and out of the well to obtain a sample.

В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один резец для подготовки поверхности дополнительно приспособлен для удаления слоя испытываемого участка. Это позволяет удалять обломки/корку бурового раствора с испытываемого участка, чтобы можно было эффективно протестировать участок резцом для испытаний. В качестве альтернативы, резец для подготовки поверхности может удалять слой испытываемого участка, чтобы удалять поврежденную или расколотую область пласта, которая была повреждена буровым долотом во время бурения скважины. Это позволяет удалить пласт, который не предназначен для испытаний, и освобождает место для соответствующего испытываемого участка, на котором резец для испытаний может проводить испытания.In a preferred embodiment, at least one surface preparation cutter is further adapted to remove a layer of the test area. This allows debris/mud cake to be removed from the test area so that the area can be effectively tested with a test cutter. Alternatively, the surface preparation cutter may remove the layer of the test section to remove a damaged or fractured area of the formation that was damaged by the drill bit during drilling of the well. This allows the formation that is not intended to be tested to be removed and frees up space for the appropriate test area on which the test cutter can conduct tests.

В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один резец для подготовки поверхности предварительно настроен на удаление пласта глубиной, по существу, 20 мм. В этой связи удаление около 20 мм пласта при использовании бурового долота диаметром 121/4 дюйма (31,1 см) обычно достаточно для удаления любого поврежденного пласта, который не пригоден для проведения испытаний с помощью резца для испытаний. Достижимая глубина будет варьироваться в зависимости от размеров долота и соответствующего диаметра пробуриваемой или испытываемой скважины.In a preferred embodiment, the at least one surface preparation cutter is preset to remove a layer of substantially 20 mm in depth. Therefore, removing about 20 mm of formation using a 121/4 inch (31.1 cm) diameter drill bit is usually sufficient to remove any damaged formation that is not suitable for testing with the test cutter. The achievable depth will vary depending on the size of the bit and the corresponding diameter of the hole being drilled or tested.

В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один резец для испытаний является, по существу тупым, для проведения испытания на угол внутреннего трения. По существу, тупой резец позволяет проводить испытание на угол внутреннего трения, которое обычно проводится с извлеченным и поднятым на поверхность образцом керна.In a preferred embodiment, the at least one test cutter is substantially blunt for conducting the internal friction angle test. Essentially, a blunt cutter allows for internal friction angle testing, which is typically done with a core sample removed and raised to the surface.

В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один резец для испытаний является, по существу, острым для проведения испытания на неограниченную прочность при сжатии. Острый резец позволяет проводить испытание на неограниченную прочность при сжатии в скважине, а не отделять образец керна и поднимать его на поверхность для проведения испытания на неограниченную прочность сжатие.In a preferred embodiment, the at least one test cutter is substantially sharp to conduct an unconfined compressive strength test. The sharp cutter allows for unconfined compressive strength testing to be performed in the hole rather than having to separate the core sample and bring it to the surface for unconfined compressive strength testing.

В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один резец для испытаний содержит острый резец для проведения испытания на неограниченную прочность при сжатии и тупой резец для проведения испытания на угол внутреннего трения. Использование как острого, так и тупого резцов позволяет проводить испытания на неограниченную прочность при сжатии и испытания на угол внутреннего трения в скважине, а не поднимать образец керна на поверхность для проведения испытания пласта как на неограниченную прочность при сжатии, так и испытания на угол внутреннего трения.In a preferred embodiment, the at least one test cutter comprises a sharp cutter for conducting an unconfined compressive strength test and a blunt cutter for conducting an internal friction angle test. The use of both sharp and blunt cutters allows for unconfined compressive strength and friction angle tests to be performed in the well, rather than having to bring the core sample to the surface to perform both unconfined compressive strength and friction angle tests on the formation. .

- 2 045945- 2 045945

В предпочтительном варианте осуществления резец для подготовки поверхности выполняют с возможностью движения по первой круговой траектории для подготовки поверхности. Движение резца для подготовки поверхности по круговой траектории позволяет расчистить область, подлежащую испытанию резцом для испытаний. Кроме того, вращательное движение по круговой траектории относительно легко и надежно обеспечивается, когда резец для подготовки поверхности приводится в действие двигателем, так как двигатель может вращать вал, на котором резец для подготовки поверхности расположен так, что он прорезает круговую траекторию без использования дополнительных звеньев или направляющих, необходимых для перемещения резца по различным траекториям.In a preferred embodiment, the surface preparation cutter is configured to move along a first circular path to prepare the surface. Moving the surface preparation cutter in a circular path clears the area to be tested with the test cutter. In addition, rotational motion along a circular path is relatively easily and reliably achieved when the surface preparation cutter is driven by a motor, since the motor can rotate the shaft on which the surface preparation cutter is positioned so that it cuts a circular path without the use of additional links or guides necessary to move the cutter along various trajectories.

В предпочтительном варианте осуществления резец для испытаний выполняют с возможностью движения по второй круговой траектории для проведения одного или более из испытания на угол внутреннего трения или на одноосевую (неограниченную) прочность при сжатии. Движение резца для испытаний по второй круговой траектории позволяет провести испытание на той же круговой траектории, которая была очищена резцом для подготовки поверхности, или на меньшей круговой траектории в пределах большей круговой траектории, расчищенной резцом для подготовки поверхности.In a preferred embodiment, the test cutter is configured to move along a second circular path to perform one or more of an internal friction angle test or a uniaxial (unconfined) compressive strength test. Moving the test cutter along a second circular path allows testing to be performed on the same circular path that was cleared by the surface preparation cutter, or on a smaller circular path within the larger circular path that was cleared by the surface preparation cutter.

Удобно, когда вторая круговая траектория находится в пределах окружности первой круговой траектории. Это обеспечивает траекторию резца для испытаний только к испытываемому пласту, очищенному резцом для подготовки поверхности от обломков или от растрескавшегося пласта. Это приводит к более точным результатам испытания желаемого пласта.It is convenient when the second circular path is within the circumference of the first circular path. This ensures that the test cutter path is directed only towards the test formation, which has been cleared by the cutter to prepare the surface from debris or cracked formation. This results in more accurate test results for the desired formation.

В предпочтительном варианте осуществления острый резец и тупой резец интегрированы в единый резец для испытаний. Это позволяет одному резцу для испытаний выполнять испытания на угол внутреннего трения и на неограниченную прочность при сжатии. Это дает преимущества по сравнению с конфигурациями, в которых острый резец и тупой резец представлены отдельными резцами. Например, нет необходимости в дополнительных компонентах, которые несут каждый тип резца. Уменьшение количества компонентов дает преимущества с точки зрения простоты изготовления и повышения надежности. В предпочтительном варианте осуществления резец для испытаний имеет профилированную скошенную режущую кромку.In a preferred embodiment, a sharp cutter and a dull cutter are integrated into a single test cutter. This allows a single test cutter to perform internal friction angle and unlimited compressive strength tests. This offers advantages over configurations in which the sharp cutter and the dull cutter are separate cutters. For example, there is no need for additional components that each type of cutter carries. Reducing the number of components offers advantages in terms of ease of manufacture and increased reliability. In a preferred embodiment, the test cutter has a profiled beveled cutting edge.

Удобно, когда по меньшей мере один резец для подготовки поверхности содержит множество резцов для подготовки поверхности, и по меньшей мере один резец для испытаний содержит множество резцов для испытаний. Это обеспечивает более быструю подготовку поверхности и/или одновременное испытание нескольких областей, и/или получение более точных результатов, так как измеренное усилие вдоль оси вращения резца для испытаний и значение крутящего момента резания могут быть приняты от каждого из резцов для испытаний и усреднены, или могут быть исключены противоречивые данные, что приводит к более надежному результату испытания. Использование множества резцов для подготовки поверхности снижает нагрузку на каждый отдельный резец для подготовки поверхности.Conveniently, the at least one surface preparation cutter comprises a plurality of surface preparation cutters and the at least one testing cutter comprises a plurality of test cutters. This allows for faster surface preparation and/or simultaneous testing of multiple areas, and/or more accurate results, since the measured force along the axis of rotation of the test cutter and the cutting torque value can be taken from each of the test cutters and averaged, or Conflicting data can be eliminated, resulting in a more reliable test result. Using multiple surface preparation cutters reduces the load on each individual surface preparation cutter.

Удобно, когда по меньшей мере один резец для подготовки поверхности и по меньшей мере один резец для испытаний устанавливаются с возможностью их относительного перемещения, чтобы их можно было попеременно позиционировать в активном режущем и пассивном втянутом состояниях. Это позволяет резцам для подготовки поверхности и резцам для испытаний перемещаться между режущим состоянием и втянутым состоянием, так что подготовка поверхности и испытание могут выполняться по очереди. В предпочтительном варианте осуществления скважинный инструмент дополнительно выполнен так, что по меньшей мере один резец для подготовки поверхности может выборочно перемещаться из первого положения инструмента для удаления обломков во второе положение инструмента, позволяющее по меньшей мере одному резцу для испытания проводить испытание. Это позволяет инструменту выполнять как подготовку поверхности, так и испытание без необходимости опускать в скважину новый инструмент или даже перемещать бурильную колонну, чтобы доставить к пласту другой инструмент. Это экономит время при выполнении операции испытания.Conveniently, the at least one surface preparation cutter and the at least one testing cutter are positioned to be relatively movable so that they can be alternately positioned in active cutting and passive retracted states. This allows the surface preparation cutters and the testing cutters to move between the cutting state and the retracted state, so that surface preparation and testing can be performed alternately. In a preferred embodiment, the downhole tool is further configured such that the at least one surface preparation cutter can be selectively moved from a first tool position for removing debris to a second tool position allowing the at least one test cutter to conduct the test. This allows the tool to perform both surface preparation and testing without the need to lower a new tool into the hole or even move the drill string to bring another tool to the formation. This saves time during the test operation.

Удобно, когда скважинный инструмент дополнительно выполнен так, что по меньшей мере один резец для испытаний может выборочно перемещаться из упомянутого первого положения, в котором по меньшей мере один резец для подготовки поверхности удаляет обломки, в упомянутое второе положение по меньшей мере одного резца для испытаний для проведения испытания. Это позволяет инструменту выполнять как подготовку поверхности, так и испытания без необходимости опускания нового инструмента в скважину или даже перемещения бурильной колонны для подачи другого инструмента к пласту. Это экономит время при выполнении операции испытаний.Conveniently, the downhole tool is further configured such that the at least one test cutter can be selectively moved from said first position, in which the at least one surface preparation cutter removes debris, to said second position of the at least one test cutter for carrying out the test. This allows the tool to perform both surface preparation and testing without the need to lower a new tool into the hole or even move the drill string to bring another tool into the formation. This saves time during the test operation.

В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один резец для подготовки поверхности и по меньшей мере один резец для испытаний соединены механической связью так, что перемещение резца для подготовки поверхности из первого положения инструмента во второе положение инструмента вызывает перемещение резца для испытаний из первого положения во второе положение. Использование механической связи позволяет устанавливать резец для подготовки поверхности и резец для испытаний в одном инструменте, а не в разных инструментах внутри забойной компоновки скважины, что приводило бы к необходимости перемещения бурильной колонны и забойной компоновки бурильной колонны после того, как резцы для подготовки поверхности подготовили поверхность, чтобы подвести резцы для испытаний к испытываемому участку для проведения испытаний.In a preferred embodiment, the at least one surface preparation cutter and the at least one testing cutter are mechanically coupled such that movement of the surface preparation cutter from a first tool position to a second tool position causes movement of the test cutter from the first position to a second position . The use of mechanical coupling allows the surface preparation cutter and test cutter to be installed in one tool rather than different tools within the downhole assembly, which would require moving the drill string and downhole drill string assembly after the surface preparation cutters have prepared the surface. to bring the test cutters to the test area to be tested.

- 3 045945- 3 045945

Удобно, когда по меньшей мере один резец для подготовки поверхности и по меньшей мере один резец для испытаний выполнены так, чтобы перемещаться друг относительно друга с помощью гидравлического поршневого устройства. Использование гидравлического поршневого устройства обеспечивает надежное перемещение резцов относительно друг друга.Conveniently, the at least one surface preparation cutter and the at least one testing cutter are configured to move relative to each other using a hydraulic piston device. The use of a hydraulic piston device ensures reliable movement of the cutters relative to each other.

В предпочтительном варианте осуществления скважинный инструмент дополнительно содержит керновое буровое долото, приспособленное для перемещения по меньшей мере одного резца для подготовки поверхности и по меньшей мере одного резца для испытаний к испытываемому участку. Это позволяет устанавливать оба типа резцов на одном компоненте, т.е. на керновом буровом долоте, которое можно перемещать к испытываемому участку, а не перемещать каждый резец по отдельности. Это позволяет предоставить опорное основание, из которого могут выдвигаться резцы для подготовки поверхности и испытаний.In a preferred embodiment, the downhole tool further comprises a core drill bit adapted to move at least one surface preparation cutter and at least one testing cutter to the area being tested. This makes it possible to install both types of cutters on one component, i.e. on a core drill bit that can be moved to the area being tested rather than moving each cutter individually. This provides a supporting base from which the cutters can extend for surface preparation and testing.

В предпочтительном варианте осуществления керновое буровое долото перемещают на испытываемом участке под углом относительно осевого направления скважины. Удобно, когда керновое буровое долото перемещается на испытываемом участке в направлении, по существу, перпендикулярном осевому направлению скважины. При этом резцы для подготовки поверхности и резцы для испытаний подходят к пласту под прямым углом.In a preferred embodiment, the core drill bit is moved in the test area at an angle relative to the axial direction of the well. Conveniently, the core drill bit is moved across the test area in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the borehole. In this case, the cutters for surface preparation and the cutters for testing approach the formation at right angles.

В еще одном аспекте изобретения предлагается узел скважинного инструмента, содержащий вышеупомянутый инструмент, при этом узел имеет несущую конструкцию, внутри которой компоненты инструмента могут быть изолированы от скважинной среды, причем одна или более характеристик среды внутри несущей конструкции настраиваются в соответствии с условиями в скважине. Настройка характеристик среды в пределах несущей конструкции позволяет сбалансировать характеристики для обеспечения безопасной и точной работы инструмента, гарантируя, что инструмент не подвергнется опасным условиям, которые могут повредить инструмент, в частности его уплотнения или другие деликатные компоненты.In another aspect of the invention, there is provided a downhole tool assembly comprising the aforementioned tool, wherein the assembly has a support structure within which components of the tool can be isolated from the downhole environment, wherein one or more characteristics of the environment within the support structure are adjusted in accordance with downhole conditions. Adjusting the environmental characteristics within the supporting structure allows the characteristics to be balanced to ensure safe and accurate operation of the tool, while ensuring that the tool is not exposed to hazardous conditions that could damage the tool, particularly its seals or other delicate components.

В предпочтительном варианте осуществления одна или более характеристик включают в себя одно или более из давления и температуры. Изменение этих характеристик может существенно влиять на эффективность компонентов. Балансировка или управление давлением и температурой обеспечивает надлежащую работу инструмента.In a preferred embodiment, the one or more characteristics include one or more of pressure and temperature. Changing these characteristics can significantly affect the effectiveness of the components. Balancing or controlling pressure and temperature ensures proper operation of the instrument.

Удобно, когда керновое буровое долото выполнено с возможностью выдвижения из несущей конструкции наружу несущей конструкции. Это позволяет керновому буровому долоту перемещаться к испытываемому участку для подготовки поверхности или для проведения испытаний.It is convenient when the core drill bit is designed to be retractable from the supporting structure to the outside of the supporting structure. This allows the core drill bit to be moved to the area being tested for surface preparation or testing.

В предпочтительном варианте осуществления узел скважинного инструмента дополнительно содержит компенсатор, выполненный с возможностью закачки текучей среды в несущую конструкцию или выкачивания текучей среды из нее так, что давление внутри несущей конструкции уравновешивается с локальным внешним давлением несущей конструкции. Это обеспечивает безопасную и точную работу инструмента, гарантируя, что внутреннее давление не станет опасным и/или не повредит или не повлияет негативно на работу компонентов инструмента.In a preferred embodiment, the downhole tool assembly further includes a compensator configured to pump fluid into or out of the support structure such that the pressure within the support structure is balanced with a local external pressure of the support structure. This ensures safe and accurate operation of the tool by ensuring that internal pressure does not become dangerous and/or damage or negatively affect the performance of tool components.

В предпочтительном варианте осуществления узел скважинного инструмента дополнительно содержит развертываемое обездвиживающее средство для закрепления узла внутри скважины. Это обеспечивает фиксацию, относительно которой можно прикладывать усилия, а также измерять их либо при подготовке поверхности, либо при проведении испытаний пласта. Без обездвиживающих средств инструмент будет перемещаться в стволе скважины, что затруднит выполнение необходимой подготовки поверхности или проведение испытаний.In a preferred embodiment, the downhole tool assembly further includes a deployable immobilizer for securing the assembly within the wellbore. This provides a fixation against which forces can be applied and measured either during surface preparation or formation testing. Without immobilizers, the tool will move in the wellbore, making it difficult to perform necessary surface preparation or testing.

В предпочтительном варианте осуществления обездвиживающее средство содержит один или более компонентов башмака для упора в стенку скважины с целью создания реакции фиксации во время проведения испытаний. Компоненты башмака обеспечивают фиксацию для стабилизации инструмента.In a preferred embodiment, the immobilizer comprises one or more shoe components to abut the borehole wall to create a locking response during testing. Shoe components provide clamping to stabilize the tool.

Узел скважинного инструмента может дополнительно содержать соединительные средства для соединения с бурильной трубой или инструментами забойной компоновки бурильной колонны. Это позволяет собирать скважинный инструмент в бурильной колонне для спуска к испытываемому участку. Узел скважинного инструмента в бурильной колонне позволяет расположить скважинный инструмент там, где он может выполнять испытания между каждой свечой бурильных труб, добавляемой, например, в ходе операции бурения, или по требованию в ходе операции бурения, когда это необходимо. Кроме того, это позволяет соединять скважинный инструмент с другими компонентами и инструментами в забойной компоновке бурильной колонны, что позволяет запускать его, например, непосредственно за другими измерительными устройствами, что, вероятно, является желаемым местом, где должны быть получены данные о характеристиках горных пород.The downhole tool assembly may further comprise connecting means for connection to drill pipe or downhole drill string assembly tools. This allows downhole tools to be assembled in the drill string for running down to the test area. The downhole tool assembly in the drill string allows the downhole tool to be positioned where it can perform tests between each stand of drill pipe added, for example, during the drilling operation, or on demand during the drilling operation when necessary. In addition, it allows the downhole tool to be coupled to other components and tools in the downhole drill string assembly, allowing it to be run, for example, directly behind other measurement devices, which is likely the desired location where rock characterization data should be obtained.

В предпочтительном варианте осуществления узел скважинного инструмента дополнительно содержит модуль питания для снабжения питанием двигателя, обеспечивающего перемещение кернового бурового долота к испытываемому участку. Это дает преимущество надежной системы перемещения кернового бурового долота к испытываемому участку и гарантирует, что керновое буровое долото при необходимости может быть перемещено к испытываемому участку.In a preferred embodiment, the downhole tool assembly further includes a power module for supplying power to a motor to move the core drill bit toward the test site. This provides the benefit of a reliable system for moving the core drill bit to the test site and ensures that the core drill bit can be moved to the test site if necessary.

В предпочтительном варианте осуществления модуль питания представляет собой аккумуляторнуюIn a preferred embodiment, the power module is a battery

- 4 045945 батарею. Это дает преимущество независимости вращения турбины для приведения в действие двигателя от циркуляции бурового раствора через систему, что позволяет проводить испытания при отсутствии циркуляции раствора. Кроме того, использование аккумуляторной батареи позволяет использовать инструмент, не нуждающийся в постоянном питании с поверхности, которому присущи существенные недостатки и который может оказаться ненадежным на практике.- 4 045945 battery. This has the advantage of independent rotation of the turbine to drive the motor from the circulation of drilling fluid through the system, allowing testing to be carried out in the absence of fluid circulation. In addition, the use of a rechargeable battery allows the use of a tool that does not require constant power from the surface, which has significant disadvantages and which may be unreliable in practice.

Удобно, когда узел скважинного инструмента дополнительно содержит по меньшей мере один датчик усилия, приспособленный для определения первого усилия по меньшей мере на одном резце для подготовки поверхности. Преимущество использования датчика усилия состоит в том, что он может обеспечить измерение усилия реакции для подтверждения того, что резец для подготовки поверхности вошел в зацепление с подлежащими очистке обломками/коркой бурового раствора или что он вошел в зацепление с пластом, что позволяет точно перемещать резец для подготовки поверхности при подготовке испытываемого участка к испытаниям.Conveniently, the downhole tool assembly further includes at least one force sensor adapted to detect a first force on the at least one surface preparation cutter. The advantage of using a force sensor is that it can provide a reaction force measurement to confirm that the surface preparation cutter has engaged the debris/mud cake to be cleaned or that it has engaged the formation, allowing the cutter to be accurately moved to surface preparation when preparing the test area for testing.

В предпочтительном варианте осуществления узел скважинного инструмента дополнительно содержит по меньшей мере один датчик усилия и по меньшей мере один датчик крутящего момента, приспособленные для определения второго усилия и крутящего момента по меньшей мере на одном резце для испытаний. Это дает возможность использовать измеренное усилие вдоль оси вращения резца для испытаний и измеренный крутящий момент резания для определения угла внутреннего трения или неограниченной прочности при сжатии.In a preferred embodiment, the downhole tool assembly further includes at least one force sensor and at least one torque sensor adapted to detect a second force and torque on the at least one test cutter. This makes it possible to use the measured force along the axis of rotation of the test cutter and the measured cutting torque to determine the angle of internal friction or unconfined compressive strength.

Удобно, когда узел скважинного инструмента дополнительно содержит средство обработки данных для расчета угла внутреннего трения или неограниченной прочности при сжатии исходя из второго усилия вдоль оси вращения резца для испытаний и измеренного крутящего момента резания. Это позволяет инструменту рассчитывать угол внутреннего трения или неограниченную прочность при сжатии напрямую, без необходимости отправки данных на поверхность для обработки. Это обеспечивает множество преимуществ, поскольку передача на поверхность может быть проблематичной из-за значительного времени передачи, возможности потери данных или ухудшения их качества во время передачи вследствие шумов или помех. Обработка данных в инструменте свободна от этих недостатков. Кроме того, объем обработанных данных может быть значительно меньше объема необработанных данных об усилии, поэтому передача только обработанных данных может происходить быстрее, чем передача необработанных данных об усилии. В качестве альтернативы, необработанные или обработанные данные могут сохраняться в инструменте на время прогона и выгружаться из инструмента, когда инструмент поднимается на поверхность в конце прогона.Conveniently, the downhole tool assembly further comprises processing means for calculating the angle of internal friction or unconfined compressive strength based on the second force along the axis of rotation of the test cutter and the measured cutting torque. This allows the tool to calculate the angle of internal friction or unconfined compressive strength directly, without the need to send the data to the surface for processing. This provides many benefits since transmission to the surface can be problematic due to significant transmission times, the possibility of data loss or degradation during transmission due to noise or interference. Data processing in the tool is free from these shortcomings. In addition, the amount of processed data may be significantly less than the amount of raw force data, so transmitting only processed data may be faster than transmitting raw force data. Alternatively, raw or processed data can be stored in the tool for the duration of the run and unloaded from the tool when the tool is raised to the surface at the end of the run.

В еще одном аспекте изобретения предлагается способ проведения испытаний для определения характеристик горной породы на испытываемом участке в стволе скважины, при этом способ включает в себя следующие этапы, на которых: размещают скважинный инструмент или узел скважинного инструмента, определенные выше, в скважине; перемещают по меньшей мере один резец для подготовки поверхности к испытываемому участку для удаления обломков, находящихся вдоль траектории перемещения; перемещают по меньшей мере один резец для испытаний к испытываемому участку; и осуществляют взаимодействие резца для испытаний с испытываемым участком. Упомянутый способ позволяет проводить внутрискважинное определение характеристик горной породы вместо того, чтобы отбирать тестовый образец пласта и доставлять его на поверхность для испытаний традиционным способом. Это дает существенные преимущества, в том числе сохранение образца в его первоначальном напряженном состоянии, гарантию того, что образец не будет поврежден и/или чрезмерно разрушен перед испытанием, увеличение продуктивного времени за счет исключения необходимости доставки образца на поверхность, повышение безопасности операций за счет исключения необходимости использования на буровой площадке инструментов для работы с образцом керна и исключения необходимости опускания инструментов в скважину и извлечения из нее для доставки образца керна на поверхность.In yet another aspect of the invention, there is provided a method of conducting tests to determine the characteristics of rock at a test site in a wellbore, the method comprising the steps of: placing a downhole tool or downhole tool assembly, as defined above, in the wellbore; moving at least one cutter to prepare the surface to the test area to remove debris located along the path of movement; moving at least one test cutter to the test area; and interact the test cutter with the test area. This method allows for downhole characterization of the rock rather than taking a test sample of the formation and bringing it to the surface for testing in the traditional way. This provides significant benefits, including maintaining the sample in its original stress state, ensuring that the sample is not damaged and/or excessively degraded before testing, increasing production time by eliminating the need to transport the sample to the surface, increasing operational safety by eliminating the need to use tools at the well site to work with the core sample and eliminate the need to lower tools into and out of the well to deliver the core sample to the surface.

В предпочтительном варианте осуществления, после размещения в скважине на испытываемом участке узел инструмента уравновешивают по давлению, так что один или более измерительных компонентов, заключенных в оболочку, оказываются под давлением, которое соответствует локальному давлению окружающей среды. Уравновешивание давления внутри инструмента способствует безопасной и точной работе инструмента, гарантируя, что инструмент не подвергнется воздействию опасных условий, которые могут повредить или неблагоприятно повлиять на инструмент, в частности, на уплотнения или другие деликатные компоненты инструмента.In a preferred embodiment, once positioned downhole at the test site, the tool assembly is pressure-equilibrated such that one or more encased measurement components are at a pressure that corresponds to the local ambient pressure. Equalizing the pressure within the tool promotes safe and accurate operation of the tool by ensuring that the tool is not exposed to hazardous conditions that could damage or adversely affect the tool, particularly seals or other delicate tool components.

В предпочтительном варианте осуществления способ дополнительно включает в себя этапы, на которых: осуществляют взаимодействие тупого резца с испытываемым участком; и измеряют усилие вдоль оси вращения тупого резца и крутящий момент резания. Это обеспечивает измерения, которые можно использовать для расчета характеристик породы, в частности, для расчета угла внутреннего трения.In a preferred embodiment, the method further includes the steps of: interacting a blunt cutter with the test area; and measure the force along the axis of rotation of the blunt cutter and the cutting torque. This provides measurements that can be used to calculate rock characteristics, particularly the angle of internal friction.

В предпочтительном варианте осуществления способ дополнительно включает в себя следующие этапы, на которых: осуществляют взаимодействие острого резца с испытательным участком; и измеряют усилие вдоль оси вращения острого резца и крутящий момент резания. Это обеспечивает измерения, которые можно использовать для расчета характеристик горных пород, в частности, их можно использовать для расчета неограниченной прочности при сжатии.In a preferred embodiment, the method further includes the following steps: interacting a sharp cutter with a test area; and measure the force along the axis of rotation of the sharp cutter and the cutting torque. This provides measurements that can be used to calculate the properties of rocks, in particular they can be used to calculate unconfined compressive strength.

- 5 045945- 5 045945

В предпочтительном варианте осуществления способ дополнительно включает в себя следующие этапы, на которых: вычисляют угол внутреннего трения на основе измерений, выполненных с помощью тупого резца. Это дает преимущество, заключающееся в том, что не требуется извлечение образца керна и последующая его транспортировка на поверхность для анализа с целью определения угла внутреннего трения.In a preferred embodiment, the method further includes the following steps: calculating the angle of internal friction based on measurements made using a blunt cutter. This has the advantage that the core sample does not need to be removed and subsequently transported to the surface for analysis to determine the angle of internal friction.

В предпочтительном варианте осуществления способ дополнительно включает в себя следующие этапы, на которых: вычисляют одноосную (неограниченную) прочность при сжатии на основании измерений, выполненных с использованием острого резца. Преимущество такого подхода заключается в том, что не требуется извлечение образца керна и последующая его транспортировка на поверхность для анализа с целью определения одноосной (неограниченной) прочности при сжатии.In a preferred embodiment, the method further includes the following steps: calculating the uniaxial (unconfined) compressive strength based on measurements made using a sharp cutter. The advantage of this approach is that it does not require the removal of a core sample and its subsequent transportation to the surface for analysis to determine uniaxial (unconfined) compressive strength.

В еще одном аспекте изобретения предлагается резец для применения в скважинном инструменте, узле скважинного инструмента или определенном выше способе, имеющий профилированную скошенную режущую кромку, так что он может выполнять функции как тупого, так и острого резца. В предпочтительном варианте осуществления скос имеет радиус от 0,1 мм до 0,5 мм.In yet another aspect of the invention, there is provided a cutter for use in a downhole tool, downhole tool assembly, or method as defined above, having a profiled beveled cutting edge such that it can function as either a blunt or a sharp cutter. In a preferred embodiment, the bevel has a radius of from 0.1 mm to 0.5 mm.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Теперь в качестве примера будут описаны варианты осуществления изобретения со ссылкой на чертежи.Embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the drawings.

На фиг. 1А схематично показана конструкция скважины предшествующего уровня техники, пробуренной в пласте;In fig. 1A is a schematic diagram of a prior art well structure drilled into a formation;

на фиг. 1В - бурильная колонна предшествующего уровня техники, содержащая известный инструмент для отбора керна в скважине, пробуренной в пласте;in fig. 1B is a prior art drill string containing a known tool for coring a well drilled into a formation;

на фиг. 2 - инструмент для определения характеристик горных пород согласно одному из вариантов осуществления изобретения, причем инструмент для определения характеристик горных пород собран внутри забойной компоновки бурильной колонны и расположен внутри скважины;in fig. 2 illustrates a rock characterization tool according to one embodiment of the invention, wherein the rock characterization tool is assembled within a downhole drill string assembly and located within a wellbore;

на фиг. 3А показано керновое буровое долото инструмента для определения характеристик горных пород согласно одному из вариантов осуществления изобретения, вид с торца;in fig. 3A shows an end view of a core drill bit of a rock characterization tool according to one embodiment of the invention;

на фиг. 3В - керновое буровое долото, показанное на фиг. 3А, и инструмент для определения характеристик горных пород, установленный в скважине и удаляющий обломки с испытываемого участка, вид сбоку;in fig. 3B shows the core drill bit shown in FIG. 3A, and a side view of a rock characterization tool installed in a borehole and removing debris from the test area;

на фиг. 4 - керновое буровое долото согласно одному из вариантов осуществления изобретения;in fig. 4 - core drill bit according to one of the embodiments of the invention;

на фиг. 5А - керновое буровое долото согласно еще одному варианту осуществления изобретения;in fig. 5A illustrates a core drill bit according to yet another embodiment of the invention;

на фиг. 5В - альтернативный вариант осуществления, в котором керновое буровое долото продвигается с помощью наклонного кулачка;in fig. 5B is an alternative embodiment in which the core drill bit is advanced by an inclined cam;

на фиг. 5С - альтернативный вариант осуществления, в котором керновое буровое долото продвигается с помощью второго электродвигателя, подсоединенного посредством червячной передачи;in fig. 5C illustrates an alternative embodiment in which the core drill bit is advanced by a second motor connected by a worm gear;

на фиг. 5D - альтернативный вариант осуществления, в котором керновое буровое долото продвигается с помощью держателя долота, соединенного с керновым буровым долотом с помощью винтового кулачка;in fig. 5D is an alternative embodiment in which the core drill bit is advanced by a bit holder connected to the core drill bit by a helical cam;

на фиг. 5Е - альтернативный вариант осуществления, в котором керновое буровое долото продвигается вперед с помощью червячной передачи, соединенной со вторым электродвигателем;in fig. 5E illustrates an alternative embodiment in which the core drill bit is advanced by a worm gear coupled to a second motor;

на фиг. 5F - альтернативный вариант осуществления, в котором керновое буровое долото продвигается с помощью гидравлического устройства;in fig. 5F is an alternative embodiment in which the core drill bit is advanced by a hydraulic device;

на фиг. 5G - альтернативный вариант осуществления, в котором отдельные резцы продвигаются вперед поршнем, приводимым в движение червячной передачей;in fig. 5G is an alternative embodiment in which the individual cutters are driven forward by a piston driven by a worm gear;

на фиг. 5Н - альтернативный вариант, в котором каждый резец имеет выделенный гидравлический исполнительный механизм;in fig. 5H - an alternative option in which each cutter has a dedicated hydraulic actuator;

на фиг. 6 схематично показан узел инструмента для определения характеристик горных пород в одном из вариантов осуществления изобретения;in fig. 6 is a schematic illustration of a rock characterization tool assembly in one embodiment of the invention;

на фиг. 7 показаны два вида основных компонентов инструмента для определения характеристик горных пород, показанного на фиг. 6;in fig. 7 shows two views of the main components of the rock characterization tool shown in FIG. 6;

на фиг. 8 - инструмент для определения характеристик горных пород, показанный на фиг. 7, вид в разрезе;in fig. 8 is a rock characterization tool shown in FIG. 7, sectional view;

на фиг. 9А - инструмент для определения характеристик горных пород согласно изобретению, опускаемый в скважину для проведения испытаний на испытываемом участке пласта в соответствии с одним из аспектов изобретения;in fig. 9A illustrates a rock characterization tool according to the invention being lowered into a borehole to conduct tests on a test section of a formation in accordance with one aspect of the invention;

на фиг. 9В - инструмент для определения характеристик горных пород, показанный на фиг. 9А, расположенный на испытываемом участке для проведения испытаний пласта;in fig. 9B is the rock characterization tool shown in FIG. 9A, located at the test site for performing formation tests;

на фиг. 10А - пример острого резца, вид сбоку;in fig. 10A is a side view of an example of a sharp incisor;

на фиг. 10В - пример острого резца, показанного на фиг. 10А, вид спереди;in fig. 10B is an example of the sharp cutter shown in FIG. 10A, front view;

на фиг. 10С - пример острого резца, показанного на фиг. 10А, вид сверху;in fig. 10C is an example of the sharp cutter shown in FIG. 10A, top view;

на фиг. 10D - пример острого резца, показанного на фиг. 10А, вид в изометрии;in fig. 10D is an example of the sharp cutter shown in FIG. 10A, isometric view;

на фиг. 11А - пример тупого резца, вид сбоку;in fig. 11A is a side view of an example of a blunt cutter;

- 6 045945 на фиг. 11В - пример тупого резца, показанного на фиг. 11А, вид спереди;- 6 045945 in Fig. 11B is an example of the blunt cutter shown in FIG. 11A, front view;

на фиг. 11С - пример тупого резца, показанного на фиг. 11А, вид сверху;in fig. 11C is an example of the blunt cutter shown in FIG. 11A, top view;

на фиг. 11D - пример тупого резца, показанного на фиг. 11А, вид в изометрии;in fig. 11D is an example of the blunt cutter shown in FIG. 11A, isometric view;

на фиг. 12А - пример резца со скошенной кромкой, вид сбоку;in fig. 12A is a side view of an example of a beveled cutter;

на фиг. 12В - пример резца со скошенной кромкой, показанного на фиг. 12А, вид спереди;in fig. 12B is an example of the beveled cutter shown in FIG. 12A, front view;

на фиг. 12С - пример резца со скошенной кромкой, показанного на фиг. 12А, вид сверху.in fig. 12C is an example of the beveled cutter shown in FIG. 12A, top view.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the Invention

Как обсуждалось выше, на фиг. 1А и 1В показаны известные конструкции для отбора керна из пласта для его анализа на поверхности.As discussed above, FIG. 1A and 1B show known designs for taking core from a formation for analysis at the surface.

В отличие от этого, изобретение относится к способу анализа характеристик горных пород в скважине, а также к инструменту для определения характеристик горных пород и узлу, которые можно использовать для осуществления этого способа.In contrast, the invention relates to a method for analyzing rock characteristics in a borehole, as well as a rock characterization tool and assembly that can be used to implement the method.

В связи с этим, как показано на фиг. 2, инструмент 200 для определения характеристик горных пород приспособлен для спуска в скважину как часть забойной компоновки 201 бурильной колонны. В описываемом варианте осуществления инструмент 200 для определения характеристик горных пород приспособлен для размещения примерно в 35-45 метрах от бурового долота 202. Могут использоваться большие или меньшие расстояния от бурового долота в зависимости от конфигурации бурильной колонны, пластов, подлежащих бурению, и собираемых данных. В связи с этим за забойной компоновкой 201 бурильной колонны может находиться от нескольких сотен до нескольких тысяч метров бурильной колонны. Забойная компоновка 201 бурильной колонны обычно содержит в дополнение к буровому долоту 202 инструменты 204 для измерения в процессе бурения (ИПБ), инструменты 205 для каротажа в процессе бурения (КВБ) и/или другое оборудование, располагаемое за буровым долотом 202.In this regard, as shown in FIG. 2, a rock characterization tool 200 is adapted to be lowered into a wellbore as part of a downhole drill string assembly 201. In the described embodiment, the rock characterization tool 200 is adapted to be positioned approximately 35-45 meters from the drill bit 202. Greater or shorter distances from the drill bit may be used depending on the configuration of the drill string, the formations being drilled, and the data being collected. In this regard, there may be from several hundred to several thousand meters of drill string behind the downhole drill string assembly 201. The downhole drill string assembly 201 typically includes, in addition to the drill bit 202, measurement-while-drilling (MWD) tools 204, logging-while-drilling (LWD) tools 205, and/or other equipment located behind the drill bit 202.

В описываемом варианте осуществления инструмент 200 для определения характеристик горных пород представляет собой автономный модуль, однако следует понимать, что инструмент 200 для определения характеристик горных пород может интегрироваться в другой компонент забойной компоновки 201 бурильной колонны, такой как, например, инструмент 204 ИПБ или инструмент 205 КВБ.In the described embodiment, the rock characterization tool 200 is a stand-alone module, however, it should be understood that the rock characterization tool 200 may be integrated into another component of the downhole drill string assembly 201, such as, for example, the IPB tool 204 or the tool 205 KVB.

Если инструмент 200 для определения характеристик горных пород представляет собой автономный модуль, он выполнен так, чтобы его можно было подсоединять к другим компонентам бурильной колонны 203. Это обычно осуществляется с помощью стандартного резьбового соединения, хотя могут использоваться любые другие средства соединения, известные в данной области техники.If the rock characterization tool 200 is a stand-alone module, it is configured to be connected to other components of the drill string 203. This is typically accomplished using a standard threaded connection, although any other connection means known in the art may be used. technology.

Точно так же, инструмент 200 для определения характеристик горных пород выполнен так, чтобы с ним можно было связываться, когда он используется в бурильной колонне и в скважине. Чтобы обеспечивать связь с поверхности, инструмент 200 для определения характеристик горных пород данного варианта осуществления может использовать телеметрию по гидроимпульсному каналу связи. Понятно, что инструмент 200 для определения характеристик горных пород может использовать любую известную технологию связи для связи с поверхностью, включая, например, сигналопроводящую бурильную трубу.Likewise, the rock characterization tool 200 is configured to be communicated with while being used in the drill string and in the wellbore. To provide surface communications, the rock characterization tool 200 of this embodiment may utilize mud pulse telemetry. It will be understood that the rock characterization tool 200 may use any known communication technology to communicate with the surface, including, for example, signal conductive drill pipe.

Инструмент 200 для определения характеристик горных пород содержит керновое буровое долото 300, показанное на фиг. 3А, которое, в отличие от конструкций предшествующего уровня техники, не извлекает образец керна из пласта. Вместо этого керновое буровое долото 300 содержит один или более резцов 301 для подготовки поверхности и один или более резцов 302 для испытаний. Резцы 301 для подготовки поверхности используются для удаления обломков 303 слоев породы, как показано на фиг. 3В, которые отложились на внутренних стенках скважины. Такие обломки могут включать в себя, но не ограничиваются ими, частицы бурового раствора, которые оседают в виде покрытия внутри ствола скважины, широко известного как корка бурового раствора. Резцы 301 для подготовки поверхности выполнены так, чтобы прорезать обломки 303 породы и обнажать поверхность фактического пласта 304, то есть ствола скважины, на котором резцы 302 для испытаний могут выполнять испытания. В этом отношении на фиг. 3В показано, как резцы 301 для подготовки поверхности очистили обломки породы, так что резцы 302 для испытаний оказались на поверхности пласта.The rock characterization tool 200 includes a core drill bit 300 shown in FIG. 3A, which, unlike prior art designs, does not extract a core sample from the formation. Instead, the core drill bit 300 includes one or more surface preparation cutters 301 and one or more testing cutters 302. Surface preparation cutters 301 are used to remove rock layers 303, as shown in FIG. 3B, which were deposited on the inner walls of the well. Such debris may include, but is not limited to, particles of drilling fluid that settle as a coating within the wellbore, commonly known as mud cake. The surface preparation cutters 301 are configured to cut through the rock debris 303 and expose the surface of the actual formation 304, that is, the wellbore, on which the test cutters 302 can perform tests. In this regard, FIG. 3B shows how the surface preparation cutters 301 cleared the rock debris so that the test cutters 302 were on the surface of the formation.

Резцы для подготовки поверхности могут дополнительно врезаться в пласт 304, например, на глубину около 20 мм при использовании бурового долота диаметром 31,1 см, чтобы удалить часть пласта, которая могла быть повреждена или каким-то образом подверглась неблагоприятному воздействию в процессе бурения. Это позволяет резцам 302 для испытаний выполнять испытания на неповрежденном и более репрезентативном пласте, чтобы получать более точные и надежные результаты. В этом отношении резцы 301 для подготовки поверхности убирают обломки с испытываемого участка, на котором резцы 302 для испытаний будут затем проводить испытания. Резцы 301 для подготовки поверхности могут очищать большую область, например, большую круговую область, при этом резцы 302 для испытаний выполнены так, чтобы взаимодействовать с пластом 304 в более сфокусированной области, например, в меньшей круговой области в пределах большей расчищенной области, которая была расчищена резцами 301 для подготовки поверхности.The surface preparation cutters may further cut into the formation 304, for example, to a depth of about 20 mm using a 31.1 cm diameter drill bit, to remove a portion of the formation that may have been damaged or otherwise adversely affected during the drilling process. This allows the test cutters 302 to test on an intact and more representative formation to obtain more accurate and reliable results. In this regard, the surface preparation cutters 301 remove debris from the test area on which the test cutters 302 will then conduct tests. The surface preparation cutters 301 may clear a larger area, such as a large circular area, with the test cutters 302 configured to interact with the formation 304 in a more focused area, such as a smaller circular area within the larger cleared area that has been cleared cutters 301 for surface preparation.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 3А, резцы 301 для подготовки поверхности и резцы 302 для испытаний установлены на одном и том же керновом буровом долоте 300, и каждый из них может выбираться для использования в зависимости от необходимости. Инструмент 200 для определенияIn the embodiment shown in FIG. 3A, surface preparation cutters 301 and testing cutters 302 are mounted on the same core drill bit 300, and each can be selected for use depending on need. 200 definition tool

- 7 045945 характеристик горных пород может быть приспособлен для обеспечения возможности выбора необходимых резцов, т.е. либо резцов 301 для подготовки поверхности, либо резцов 302 для испытаний, либо в пассивной конфигурации, либо в активной конфигурации.- 7 045945 characteristics of rocks can be adjusted to allow the selection of the required cutters, i.e. either surface preparation cutters 301 or testing cutters 302, in either a passive configuration or an active configuration.

В этой связи пассивно сконфигурированный инструмент 200 для определения характеристик горных пород позволяет выбирать и переключать резцы 301, 302 без специально предназначенного для этого исполнительного механизма, как правило, с использованием зубчатой передачи, уже имеющейся в инструменте 200 для определения характеристик горных пород для обеспечения его вращения. Приводной механизм инструмента 200 для определения характеристик горных пород может иметь только один двигатель, а зубчатая передача может включать в себя конфигурации с понижающей передачей и/или с реверсивной передачей, чтобы позволять резцам 301 для подготовки поверхности и резцам 302 для испытаний вращаться по часовой стрелке с различными скоростями/крутящими моментами и против часовой стрелки с различными скоростями/крутящими моментами. Как понятно из фиг. 3А, в этой конфигурации резцы 301 подготовки поверхности расположены так, что они эффективно выполняют резы для подготовки поверхности при вращении в направлении А и неэффективны при выполнении резов для подготовки поверхности при вращении в направлении В. С другой стороны, резцы 302 для испытаний эффективно выполняют свои испытательные резы или царапины при вращении в направлении В и неэффективны при выполнении испытательных резов или царапин при вращении в направлении А.In this regard, the passively configured rock characterization tool 200 allows the cutters 301, 302 to be selected and switched without a dedicated actuator, typically using the gearing already present in the rock characterization tool 200 to rotate it. . The drive mechanism of the rock characterization tool 200 may have only one motor, and the gear train may include reduction gear and/or reverse gear configurations to allow surface preparation cutters 301 and testing cutters 302 to rotate clockwise with at different speeds/torques and counterclockwise at different speeds/torques. As is clear from FIG. 3A, in this configuration, the surface preparation cutters 301 are arranged such that they effectively perform surface preparation cuts when rotating in direction A and are ineffective in performing surface preparation cuts when rotating in direction B. On the other hand, the test cutters 302 effectively perform their test cuts or scratches when rotating in direction B and are ineffective when making test cuts or scratches when rotating in direction A.

В рассматриваемом здесь варианте осуществления керновое буровое долото 300, следовательно, может эффективно прорезать обломки 303 породы при вращении в направлении А, зацепляя резцами 301 для подготовки поверхности подлежащие удалению обломки 303 породы. После того, как керновое буровое долото 300 продвинется в положение, показанное на фиг. 3В, направление вращения кернового бурового долота 300 можно изменить на направление В, таким образом вращая резцы 302 для испытаний в направлении, требуемом для выполнения ими необходимой функции. Каждый набор резцов может немного выступать при вращении в направлении, требуемом для того, чтобы эти резцы вошли в контакт с пластом или с обломками породы. Торсионные пружины (не показаны) могут способствовать тому, чтобы одна пара резцов выступала при необходимости, а другая - не выступала.In the embodiment discussed here, the core drill bit 300 can therefore effectively cut through the rock debris 303 while rotating in direction A, engaging the surface preparation cutters 301 with the rock debris 303 to be removed. After the core drill bit 300 has advanced to the position shown in FIG. 3B, the direction of rotation of the core drill bit 300 can be changed to direction B, thereby rotating the test cutters 302 in the direction required to perform their desired function. Each set of cutters may protrude slightly when rotated in the direction required to bring the cutters into contact with the formation or rock fragments. Torsion springs (not shown) can help ensure that one pair of cutters protrudes when needed while the other does not protrude.

В таком дополнительном варианте осуществления, использующем торсионную пружину, резцы 301 для подготовки поверхности могут располагаться так, чтобы они выступали за пределы резцов 302 для испытаний в первой конфигурации, а резцы 302 для испытаний могли выступать за пределы резцов 301 для подготовки поверхности во второй конфигурации.In such an additional embodiment using a torsion spring, the surface preparation cutters 301 may be positioned to extend beyond the test cutters 302 in the first configuration, and the test cutters 302 may extend beyond the surface preparation cutters 301 in the second configuration.

Ножи резцов 302 для испытаний могут быть выполнены так, чтобы при вращении кернового бурового долота 300 в первом направлении к пласту подводилась, по существу, тупая режущая кромка, а при вращении кернового бурового долота 300 во втором направлении, противоположном первому направлению, к пласту подводилась, по существу, острая режущая кромка.The test cutter knives 302 may be configured such that when the core drill bit 300 is rotated in a first direction, a substantially blunt cutting edge is applied to the formation, and when the core drill bit 300 is rotated in a second direction opposite to the first direction, a substantially dull cutting edge is applied to the formation. essentially a sharp cutting edge.

В связи с этим тупая режущая кромка необходима для измерения угла внутреннего трения, а острая режущая кромка необходима для измерения неограниченной прочности при сжатии.Therefore, a blunt cutting edge is required to measure the angle of internal friction, while a sharp cutting edge is required to measure the unconfined compressive strength.

На фиг. 4, на виде в разрезе, показана часть узла инструмента для определения характеристик горных пород, содержащая активный механизм для перемещения резцов 401 для подготовки поверхности и резцов 402 для испытаний к передней части кернового бурового долота 400, готового к подготовке поверхности или испытанию соответственно. Керновое буровое долото 400, как правило, выполнено с возможностью вращения с помощью зубчатой передачи 403, 404, 405.In fig. 4 is a sectional view showing a portion of a rock characterization tool assembly containing an active mechanism for moving surface preparation cutters 401 and test cutters 402 to the front of a core drill bit 400 ready for surface preparation or testing, respectively. The core drill bit 400 is typically rotatable via a gear train 403, 404, 405.

В этом отношении активный механизм содержит первый винт 406А и второй винт 406В. Каждый из первого и второго винтов 406А, 406В имеет соответствующие участки 407А, 407В со спиральной резьбой, которые расположены так, что вращение по часовой стрелке и линейное перемещение в направлении С первого винта 406А вызывает вращение против часовой стрелки и линейное перемещение в направлении D второго винта 406В. Керновое буровое долото 400, как правило, может приводиться во вращение посредством зубчатой передачи 403, 404, 405 с помощью двигателя 408. Первый винт 406А приводится во вращение двигателем 409, которому не требуется приводить во вращение второй винт 406В из-за ранее описанного расположения взаимодействующих винтовых резьбовых участков 407А, 407В. Первый винт 406А прикреплен к резцу 401 для подготовки поверхности, а второй винт 406В прикреплен к резцу 402 для испытаний. Шаг резьбы, длина валов и т.д. могут подбираться в зависимости от требований. Описанная конструкция используется для перемещения каждого резца 401, 402 в необходимое положение, когда они требуются, и для отвода резцов 401, 402, когда они не требуются. В описываемом варианте осуществления показан только один резец 401 для подготовки поверхности и один резец 402 для испытаний, однако следует понимать, что можно использовать любое количество резцов 401 для подготовки поверхности и резцов 402 для испытаний.In this regard, the active mechanism includes a first screw 406A and a second screw 406B. Each of the first and second screws 406A, 406B has corresponding helical thread portions 407A, 407B that are arranged such that clockwise rotation and linear movement in direction C of the first screw 406A causes counterclockwise rotation and linear movement in direction D of the second screw 406B. The core drill bit 400 typically can be driven by a gear train 403, 404, 405 using a motor 408. The first screw 406A is driven by the motor 409, which does not need to drive the second screw 406B due to the previously described arrangement of interacting screw threaded sections 407A, 407B. The first screw 406A is attached to the cutter 401 for surface preparation, and the second screw 406B is attached to the cutter 402 for testing. Thread pitch, shaft length, etc. can be selected depending on requirements. The described structure is used to move each cutter 401, 402 into position when they are required and to retract the cutters 401, 402 when they are not required. In the described embodiment, only one surface preparation cutter 401 and one test cutter 402 are shown, however, it should be understood that any number of surface preparation cutters 401 and test cutters 402 can be used.

Механическое выдвижение и втягивание первого винта 406А и второго винта 406В можно равноценно заменить конструкциями с электрическим или гидравлическим приводом.The mechanical extension and retraction of the first screw 406A and the second screw 406B may equally be replaced by electrically or hydraulically driven designs.

На фиг. 5А показан альтернативный вариант кернового бурового долота 500, которое можно использовать в инструменте для определения характеристик горных пород, таком как, например, инструмент для определения характеристик горных пород, показанный на фиг. 4. В этом варианте осуществления керновое буровое долото 500 использует активный механизм для перемещения резца 501 для подгоIn fig. 5A shows an alternative embodiment of a core drill bit 500 that can be used in a rock characterization tool, such as, for example, the rock characterization tool shown in FIG. 4. In this embodiment, the core drill bit 500 uses an active mechanism to move the cutter 501 to prepare

- 8 045945 товки поверхности и резца 502 для испытаний в необходимое положение и возврата в исходное положение. Керновое буровое долото 500 имеет центральный вал 503, который соединен с первой вставкой 504 на своем первом конце и с поршнем 505 с гидравлическим приводом на противоположном конце. Вставка 504 содержит резец 501 для подготовки поверхности и выполнена с возможностью перемещения относительно остальной части кернового бурового долота 500 в направлении Е, чтобы выдвигать резец 501 для подготовки поверхности вперед для использования. Резец 502 для испытаний установлен в плече 507 кернового бурового долота 500. Когда после использования резца 501 для подготовки поверхности необходимо выдвинуть вперед резец 502 для испытаний, вставка 504 может быть отведена за счет перемещения назад гидравлического поршня и пружины 506, смещающей вставку 504 обратно во втянутое положение. В качестве альтернативы гидравлическому поршню, перемещение вставки 504 может контролироваться и осуществляться другими подходящими механизмами, например электрическим средством.- 8 045945 surface and cutter 502 for testing to the required position and return to the original position. The core drill bit 500 has a central shaft 503 that is coupled to a first insert 504 at its first end and to a hydraulically driven piston 505 at its opposite end. The insert 504 includes a surface preparation cutter 501 and is movable relative to the remainder of the core drill bit 500 in direction E to advance the surface preparation cutter 501 forward for use. The test cutter 502 is mounted in the arm 507 of the core drill bit 500. When the test cutter 502 needs to be advanced after using the cutter 501 for surface preparation, the insert 504 can be retracted by moving the hydraulic piston and spring 506 back, displacing the insert 504 back into retracted position. position. As an alternative to a hydraulic piston, the movement of the insert 504 may be controlled and accomplished by other suitable mechanisms, such as electrical means.

В варианте осуществления, представленном на фиг. 5А, показан только один резец 501 для подготовки поверхности и один резец 502 для испытаний, однако следует понимать, что возможна модификация варианта осуществления для обеспечения как множества резцов 501 для подготовки поверхности, так и множества резцов 502 для испытаний. Одной из таких модификаций может быть обеспечение множества резцов 501 для подготовки поверхности на вставке и, аналогичным образом, множества резцов 502 для испытаний на корпусе кернового бурового долота 500. Альтернативной модификацией может быть использование нескольких вставок, каждая из которых несет на себе один или более резцов 501 для подготовки поверхности. Следует понимать, что резцы 501 для подготовки поверхности и резцы для испытаний, установленные на вставке 504 и кернового буровом долоте 500, соответственно, могут использоваться в обратной компоновке, т.е. резцы 502 для испытаний могут устанавливаться на вставке 504, а резцы для подготовки поверхности - на плече 507 кернового бурового долота 500.In the embodiment shown in FIG. 5A, only one surface preparation cutter 501 and one testing cutter 502 are shown, however, it should be understood that it is possible to modify the embodiment to provide both a plurality of surface preparation cutters 501 and a plurality of testing cutters 502. One such modification would be to provide a plurality of surface preparation cutters 501 on the insert and, likewise, a plurality of test cutters 502 on the body of the core drill bit 500. An alternative modification would be to provide multiple inserts, each carrying one or more cutters. 501 for surface preparation. It should be understood that the surface preparation cutters 501 and testing cutters mounted on the insert 504 and the core drill bit 500, respectively, can be used in a reverse arrangement, i.e. testing cutters 502 may be mounted on insert 504 and surface preparation cutters may be mounted on arm 507 of core drill bit 500.

Кроме того, резцы 502 для испытаний могут иметь конфигурацию кромок, аналогичную ранее описанной со ссылкой на фиг. 3, т.е. с тупой кромкой резца, обращенной к пласту, когда керновое буровое долото 500 вращается в первом направлении, и с острой кромкой резца, обращенной к пласту, когда керновое буровое долото 500 вращается во втором направлении, противоположном первому направлению.Additionally, the test cutters 502 may have an edge configuration similar to that previously described with reference to FIGS. 3, i.e. with a blunt cutter edge facing the formation when the core drill bit 500 is rotated in a first direction, and a sharp cutter edge facing the formation when the core drill bit 500 is rotated in a second direction opposite to the first direction.

В качестве альтернативы, конфигурация может включать в себя три отдельных и отличающихся резца или три набора резцов. Первый набор резцов представляет собой резцы для подготовки поверхности, второй набор представляет собой резцы с тупыми кромками для измерения угла внутреннего трения, а третий набор представляет собой резцы с острыми кромками для измерения одноосной прочности при сжатии. Резцы для подготовки поверхности могут устанавливаться на плече кернового бурового долота, как описано выше. Резцы с тупыми и острыми кромками могут устанавливаться на отдельных первой и второй вставках, которые могут перемещаться независимо друг от друга с помощью конструкции, аналогичной варианту осуществления, описанному со ссылкой на фиг. 5А.Alternatively, the configuration may include three separate and distinct cutters or three sets of cutters. The first set of cutters are surface preparation cutters, the second set are blunt cutters for measuring internal friction angle, and the third set are sharp cutters for measuring uniaxial compressive strength. Surface preparation cutters can be mounted on the arm of the core drill bit as described above. The blunt and sharp edged cutters may be mounted on separate first and second inserts, which may be moved independently of each other using a design similar to the embodiment described with reference to FIG. 5A.

Независимо от способа развертывания резца, либо путем реверсирования направления вращения кернового бурового долота и/или путем выдвижения другого резца на передний план, использование резцов для подготовки поверхности наряду с тупыми и острыми резцами на одном и том же керновом буровом долоте позволяет испытывать ту же общую область пласта на одноосную (неограниченную) прочность при сжатии и на угол внутреннего трения.Regardless of how the cutter is deployed, either by reversing the direction of rotation of the core drill bit and/or by bringing another cutter to the front, using surface preparation cutters along with blunt and sharp cutters on the same core drill bit allows the same general area to be tested formation for uniaxial (unlimited) compressive strength and the angle of internal friction.

На фиг. 5В-5Н показаны альтернативные варианты перемещения кернового бурового долота и резцов из инструмента, чтобы они могли выполнять свои функции в стволе скважины. В этих вариантах осуществления керновое буровое долото и резцы для подготовки поверхности и для испытаний для простоты ссылки обозначены соответственно как 500, 501 и 502, но следует понимать, что варианты осуществления, показанные на фиг. 5В-5Н, не ограничиваются конкретными особенностями варианта осуществления, показанного на фиг. 5А.In fig. 5B-5H show alternative options for moving the core drill bit and cutters out of the tool so that they can perform their functions in the wellbore. In these embodiments, the core drill bit and surface preparation and testing cutters are designated 500, 501, and 502, respectively, for ease of reference, but it should be understood that the embodiments shown in FIGS. 5B-5H are not limited to the specific features of the embodiment shown in FIG. 5A.

На фиг. 5В показана электромеханическая подсистема, в которой резцы 501, 502 вращаются с помощью первого электродвигателя 508. Перемещение кернового бурового долота 500 обеспечивается вторым электродвигателем 509, приводящим в действие наклонный кулачок 510. Второй электродвигатель 509 может соединяться с наклонным кулачком 510 червячной передачей 511 или любым другим подходящим соединением для преобразования вращательного движения второго электродвигателя 509 в поступательное движение наклонного кулачка 510 в направлении F, что вызывает поступательное перемещение кернового бурового долота 500 в направлении Е.In fig. 5B shows an electromechanical subsystem in which the cutters 501, 502 are rotated by a first motor 508. The movement of the core drill bit 500 is provided by a second motor 509 driving a tilt cam 510. The second motor 509 may be coupled to the tilt cam 510 by a worm gear 511 or any other a suitable connection for converting the rotational motion of the second motor 509 into translational motion of the inclined cam 510 in the F direction, which causes the core drill bit 500 to advance in the E direction.

На фиг. 5С показан другой альтернативный вариант осуществления, в котором керновое буровое долото 500 перемещается вторым электродвигателем 509а в сочетании с червячной передачей 511а, соединенной с керновым буровым долотом 500. Как показано на фиг. 5С, второй электродвигатель 509а также предназначен для перемещения первого электродвигателя 508а, который приводит в движение резцы 501, 502, так что керновое буровое долото 500 и первый электродвигатель 508а оба совместно перемещаются в требуемое положение вторым электродвигателем 509а и червячной передачей 511а. Следует понимать, что червячная передача 511а выбрана для преобразования вращательного движения второго электродвигателя 509а в поступательное движение кернового бурового долота 500 и первого электродвигателя 508а, однако также может использоваться любой подходящий механизм.In fig. 5C shows another alternative embodiment in which the core drill bit 500 is driven by a second motor 509a in combination with a worm gear 511a coupled to the core drill bit 500. As shown in FIG. 5C, the second motor 509a is also configured to move the first motor 508a, which drives the cutters 501, 502, so that the core drill bit 500 and the first motor 508a are both jointly moved to a desired position by the second motor 509a and the worm gear 511a. It should be understood that the worm gear 511a is selected to convert the rotational motion of the second motor 509a into the translational motion of the core drill bit 500 and the first motor 508a, but any suitable mechanism may also be used.

На фиг. 5D показан другой альтернативный вариант осуществления, в котором первый электродвиIn fig. 5D shows another alternative embodiment in which the first electric motor

- 9 045945 гатель 508b соединен с керновым буровым долотом 500 с целью приведения в действие, т.е. вращения резцов 501, 502, а второй электродвигатель 509b соединен с держателем 512 долота, который представляет собой опорный элемент, выполненный с возможностью удерживания или заключения в себе части кернового бурового долота 500. Держатель 512 долота находится в зацеплении с винтовым кулачком 513, так что вращение держателя 512 долота вторым электродвигателем 509b будет вызывать поступательное перемещение кернового бурового долота 500. Этот вариант осуществления обеспечивает поступательное продвижение кернового бурового долота 500 и вращение кернового бурового долота 500.- 9 045945 the gate 508b is connected to the core drill bit 500 for the purpose of actuating, i.e. rotation of the cutters 501, 502, and a second motor 509b is coupled to a bit holder 512, which is a support member configured to hold or enclose a portion of the core drill bit 500. The bit holder 512 is engaged with the helical cam 513 so that rotation The bit holder 512 by the second motor 509b will cause the core drill bit 500 to advance. This embodiment allows the core drill bit 500 to advance and the core drill bit 500 to rotate.

На фиг. 5Е показан альтернативный вариант осуществления, в котором первый электродвигатель 508с соединен с керновым буровым долотом 500 через держатель 512с долота. В этом варианте осуществления керновое буровое долото 500 вращается вследствие того, что держатель 512с долота вращается первым электродвигателем 508с. Второй электродвигатель 509с используется для перемещения кернового бурового долота 500 за счет приведения в действие червячной передачи 511с, которая соединена с керновым буровым долотом 500.In fig. 5E shows an alternative embodiment in which the first motor 508c is coupled to the core drill bit 500 via a bit holder 512c. In this embodiment, the core drill bit 500 rotates due to the bit holder 512c being rotated by the first motor 508c. A second motor 509c is used to move the core drill bit 500 by driving a worm gear 511c that is coupled to the core drill bit 500.

На фиг. 5F показан альтернативный вариант, который представляет собой электромеханическую и гидравлическую систему. В этом варианте осуществления первый электродвигатель 508d соединен с керновым буровым долотом 500d для обеспечения вращения кернового бурового долота 500d. Керновое буровое долото 500d перемещается гидравлическим поршнем, причем второй электродвигатель 509d приводит в действие червячную передачу 511d, которая, в свою очередь, перемещает первый поршень 514 внутри первого гидравлического цилиндра. 515. Первый гидравлический цилиндр 515 соединен с аналогичным вторым гидравлическим цилиндром 516 внутри кернового бурового долота 500d. Соответствующий второй поршень 517 во втором гидравлическом цилиндре 516 зафиксирован, однако керновое буровое долото 500d выполнено с возможностью свободного перемещения относительно неподвижного второго поршня 517. Когда первый поршень 514 внутри первого гидравлического цилиндра 515 движется, гидравлическая текучая среда закачивается на одну сторону второго гидравлического цилиндра 516 и откачивается с другой стороны второго гидравлического цилиндра 516, заставляя керновое буровое долото 500d перемещаться наружу или внутрь относительно неподвижного второго поршня 517.In fig. 5F shows an alternative which is an electromechanical and hydraulic system. In this embodiment, the first motor 508d is coupled to the core drill bit 500d to rotate the core drill bit 500d. The core drill bit 500d is moved by a hydraulic piston, with a second electric motor 509d driving a worm gear 511d, which in turn moves the first piston 514 within the first hydraulic cylinder. 515. The first hydraulic cylinder 515 is connected to a similar second hydraulic cylinder 516 within the core drill bit 500d. The corresponding second piston 517 in the second hydraulic cylinder 516 is fixed, but the core drill bit 500d is configured to move freely relative to the fixed second piston 517. When the first piston 514 within the first hydraulic cylinder 515 moves, hydraulic fluid is pumped to one side of the second hydraulic cylinder 516 and is pumped out from the other side of the second hydraulic cylinder 516, causing the core drill bit 500d to move outward or inward relative to the stationary second piston 517.

На фиг. 5G показан другой альтернативный вариант осуществления, в котором различные резцы (т.е. резцы 501 для подготовки поверхности и резцы 502 для испытаний) расположены на отдельных предназначенных для этого долотах, которые установлены на скользящей конструкции 518. Скользящая конструкция 518 может управляться червячной передачей 519, приводимой в действие электродвигателем 520 или любым другим подходящим средством. Резцы 501, 502 могут вращаться двигателем 521 вращения и перемещаться вперед с помощью двигателя 522 продвижения, который в настоящем варианте осуществления продвигает исполнительный механизм 523 для вступления в контакт с нужным резцом 501, 502 с помощью червячной передачи 524.In fig. 5G shows another alternative embodiment in which various cutters (i.e., surface preparation cutters 501 and testing cutters 502) are located on separate dedicated bits that are mounted on a slide structure 518. The slide structure 518 may be driven by a worm gear 519 , driven by electric motor 520 or any other suitable means. The cutters 501, 502 may be rotated by the rotation motor 521 and moved forward by the advance motor 522, which in the present embodiment advances the actuator 523 to engage the desired cutter 501, 502 via a worm gear 524.

В альтернативном варианте осуществления, скользящая конструкция 518 может представлять собой вращающуюся карусель, и в этом случае червячная передача 519, показанная на фиг. 5G, может быть заменена подходящим приспособлением для вращения карусели, чтобы можно было выбирать правильный резец 501, 502.In an alternative embodiment, the sliding structure 518 may be a rotating carousel, in which case the worm gear 519 shown in FIG. 5G, can be replaced with a suitable device for rotating the carousel so that the correct cutter 501, 502 can be selected.

На фиг. 5Н показан альтернативный вариант осуществления, в котором для каждого резца используется специальный гидравлический исполнительный механизм. В варианте осуществления, показанном на фиг. 5Н, используются только два резца 501, 502, однако следует понимать, что в этом варианте может использоваться любое количество резцов с соответствующими приспособленными для этого гидравлическими исполнительными механизмами для каждого резца. Как показано на фиг. 5Н, первый резец 501 имеет приспособленный для этого первый гидравлический исполнительный механизм 525, который представляет собой конструкцию с поршневым цилиндром, в которой гидравлическая текучая среда может перекачиваться под давлением на одну сторону цилиндра, чтобы вызвать перемещение поршня и, следовательно, резца 501 наружу. Когда резец 501 необходимо втянуть, гидравлическая текучая среда может перекачиваться на другую сторону поршня, чтобы переместить поршень в противоположном направлении и таким образом втянуть резец. Аналогичная конструкция предусмотрена отдельно для второго резца 502. Этот вариант осуществления позволяет управлять каждым резцом 501, 502 индивидуально, а также обеспечивает вариант осуществления, в котором корпус инструмента не нужно делить на части, подобно варианту осуществления, показанному выше на фиг. 5А.In fig. 5H shows an alternative embodiment in which a dedicated hydraulic actuator is used for each cutter. In the embodiment shown in FIG. 5H, only two cutters 501, 502 are used, however it should be understood that in this embodiment any number of cutters can be used with corresponding hydraulic actuators adapted for this purpose for each cutter. As shown in FIG. 5H, the first cutter 501 is provided with a first hydraulic actuator 525, which is a piston cylinder design in which hydraulic fluid can be pumped under pressure to one side of the cylinder to cause the piston and therefore the cutter 501 to move outward. When the cutter 501 needs to be retracted, hydraulic fluid may be pumped to the other side of the piston to move the piston in the opposite direction and thereby retract the cutter. A similar design is provided separately for the second cutter 502. This embodiment allows each cutter 501, 502 to be controlled individually and also provides an embodiment in which the tool body does not need to be divided into parts, similar to the embodiment shown above in FIG. 5A.

Обратимся теперь к фиг. 6, на которой схематично показан узел 600 инструмента для определения характеристик горных пород, содержащий керновое буровое долото 601, которое может представлять собой керновое буровое долото в соответствии с любой из ранее описанных конфигураций. Независимо от конфигурации резцов на керновом буровом долоте 601, окружающая система предназначена для обеспечения локальной стабильности окружающей среды во время измерения угла внутреннего трения или одноосной прочности при сжатии пласта. В этом контексте окружающая система представляет собой несущую конструкцию в виде корпуса 602 для изоляции внутренних компонентов от внешней среды бурового раствора и погружения их в гидравлическое масло. Компенсатор 603 поддерживает давление внутри корпуса 602, чтобы оно соответствовало внешнему давлению.Let us now turn to FIG. 6, which schematically illustrates a rock characterization tool assembly 600 containing a core drill bit 601, which may be a core drill bit in accordance with any of the previously described configurations. Regardless of the cutter configuration on the core drill bit 601, the surrounding system is designed to provide local environmental stability while measuring the internal friction angle or uniaxial compressive strength of the formation. In this context, the surrounding system is a supporting structure in the form of a housing 602 for isolating internal components from the external environment of the drilling fluid and immersing them in hydraulic oil. The compensator 603 maintains the pressure inside the housing 602 to match the external pressure.

На фиг. 7А, 7В и 8 более подробно показан узел типа показанного на фиг. 6. В связи с этим узел 600In fig. 7A, 7B and 8 show in more detail an assembly of the type shown in FIG. 6. In this regard, node 600

- 10 045945 инструмента для определения характеристик горных пород обеспечивает измерительную систему, средство выдвижения и втягивания кернового бурового долота 601, наряду с особенностями для обеспечения несущей способности и демпфирования усилий, возникающих во время измерения характеристик пласта. Керновое буровое долото 601 может иметь любую из ранее упомянутых конфигураций кернового бурового долота. Несущая конструкция может содержать первый блок 702 двигателя и редуктора, второй блок 703 двигателя и редуктора, линейную направляющую 704, клиновой элемент 705 и опору 706 кернового бурового долота. Эти особенности обеспечивают механизм для преобразования вращательного движения в первом или втором блоке 702, 703 двигателя и редуктора в поступательное движение для перемещения кернового бурового долота 601 вперед для проведения испытаний пласта. Несущая конструкция дополнительно содержит втулки/подшипники 707 и динамические уплотнения, которые обеспечивают вращательное движение кернового бурового долота 601 без утечки текучей среды. Кроме того, для обеспечения питания и управления двигателями и датчиками имеются электрические соединители 708, 709. Несущая конструкция также содержит гидравлические соединители для подсоединения компенсатора 603 и обеспечения возможности первоначального заполнения несущей конструкции маслом.- 10 045945 of the rock characterization tool provides a measurement system, a means of extending and retracting the core drill bit 601, along with features for providing load-bearing capacity and damping the forces encountered during the measurement of formation characteristics. The core drill bit 601 may have any of the previously mentioned core drill bit configurations. The supporting structure may include a first motor and gear unit 702, a second motor and gear unit 703, a linear guide 704, a wedge member 705, and a core drill bit support 706. These features provide a mechanism for converting rotational motion in the first or second motor and gearbox assembly 702, 703 into translational motion to move the core drill bit 601 forward to test the formation. The supporting structure further includes bushings/bearings 707 and dynamic seals that provide rotational movement of the core drill bit 601 without fluid leakage. Additionally, electrical connectors 708, 709 are provided to provide power and control to the motors and sensors. The support structure also includes hydraulic connectors to connect the compensator 603 and allow the support structure to be initially filled with oil.

Гидравлический компенсатор 603 приспособлен для уравновешивания давления среды внутри узла, чтобы оно, по существу, соответствовало давлению среды за пределами несущей конструкции, т.е. поддерживания давления смазочного масла внутри узла равным давлению бурового раствора в кольцевом пространстве. Гидравлический компенсатор обеспечивает это путем закачивания текучей среды в несущую конструкцию или отвода текучей среды из нее, чтобы компенсировать изменение глубины, на которой работает инструмент для определения характеристик горных пород, изменение температуры окружающей среды и/или изменение внутренних объемов, которые меняются во время операции перемещения кернового бурового долота 601.The hydraulic compensator 603 is adapted to equalize the pressure of the fluid inside the assembly so that it substantially matches the pressure of the fluid outside the supporting structure, i.e. maintaining the lubricating oil pressure inside the assembly equal to the drilling fluid pressure in the annular space. A hydraulic compensator accomplishes this by pumping fluid into or out of the support structure to compensate for changes in the depth at which the rock characterization tool operates, changes in ambient temperature, and/or changes in internal volumes that change during the move operation. core drill bit 601.

Когда узел находится в сбалансированном стабильном состоянии, описанная система позволяет царапать пласт для определения угла внутреннего трения или одноосной (неограниченной) прочности при сжатии. Царапание предпочтительно выполняется в ходе кругового движения, в отличие от традиционного линейного царапания образца керна, извлеченного из скважины.When the assembly is in a balanced stable state, the described system allows the formation to be scratched to determine the angle of internal friction or uniaxial (unconfined) compressive strength. The scratching is preferably performed in a circular motion, as opposed to the traditional linear scratching of a core sample extracted from a borehole.

На фиг. 10A-10D и фиг. 11A-11D показаны различные виды примеров острого и тупого резцов соответственно.In fig. 10A-10D and FIG. 11A to 11D show various types of examples of sharp and blunt incisors, respectively.

На фиг. 10А показан, на виде сбоку, пример острого резца 1000 с режущей кромкой 1010. На фиг. 10В, 10С и 10D показан, на видах спереди, сверху и в изометрии, острый резец 1000. На фиг. 11А показан, на виде сбоку, пример тупого резца 1100, а на фиг. 11В, 11С и 11D показан, на видах спереди, сверху и в изометрии, тупой резец 1100. Типичные размеры острого резца 1000 показаны на фиг. 10А-10С, а типичные размеры тупого резца 1100 при использовании бурового долота диаметром 31,1 см показаны на фиг. 11А-11В. Следует иметь в виду, что при использовании буровых долот других размеров размеры будут другими, и что эти точные размеры являются только примерами размеров, которые могут быть подходящими.In fig. 10A shows, in side view, an example of a sharp cutter 1000 with a cutting edge 1010. FIG. 10B, 10C and 10D show, in front, top and isometric views, a sharp cutter 1000. FIG. 11A shows, in side view, an example of a blunt cutter 1100, and FIG. 11B, 11C and 11D show, in front, top and isometric views, a blunt cutter 1100. Typical dimensions of a sharp cutter 1000 are shown in FIG. 10A-10C, and typical dimensions of a blunt cutter 1100 using a 31.1 cm drill bit are shown in FIG. 11A-11B. Please be aware that if other sizes of drill bits are used, the dimensions will be different and that these exact dimensions are only examples of dimensions that may be suitable.

В качестве альтернативы отдельному острому резцу и отдельному тупому резцу может использоваться единый резец, который можно использовать как острый резец и как тупой резец. Это достигается за счет использования резца, имеющего профилированную скошенную режущую кромку. Пример такого резца 1200 со скошенной кромкой показан на фиг. 12А-12С. Резец 1200 может выполнять функцию как острого резца, так и тупого резца. Скос 1210 может иметь радиус в диапазоне от 0,1 мм до 0,5 мм, в зависимости от ситуации. Например, можно использовать скос 0,1 мм, 0,3 мм или 0,5 мм.As an alternative to having a separate sharp cutter and a separate blunt cutter, a single cutter can be used that can be used as both a sharp cutter and a blunt cutter. This is achieved through the use of a cutter with a profiled beveled cutting edge. An example of such a beveled cutter 1200 is shown in FIG. 12A-12C. The 1200 cutter can function as either a sharp cutter or a dull cutter. The 1210 bevel can have a radius ranging from 0.1mm to 0.5mm, depending on the situation. For example, you can use a bevel of 0.1 mm, 0.3 mm or 0.5 mm.

Когда используется описанный выше единый резец, оценка как угла внутреннего трения, так и одноосной прочности при сжатии может быть получена с хорошей точностью при одновременном сокращении времени измерения, необходимого для выполнения испытания. Кроме того, инструмент упрощается за счет устранения необходимости выдвигать острые и тупые резцы в соответствующие положения и втягивать их обратно.When the single cutter described above is used, evaluation of both the internal friction angle and the uniaxial compressive strength can be obtained with good accuracy while reducing the measurement time required to perform the test. In addition, the tool is simplified by eliminating the need to extend sharp and dull cutters into their respective positions and retract them.

Эксплуатация инструмента.Operation of the tool.

Соответственно, изобретение относится к модулю, который может устанавливаться в забойной компоновке бурильной колонны (примерно в 35-45 м от долота). Для получения измерений одноосной прочности при сжатии и угла внутреннего трения узел инструмента последовательно выполняет следующие основные функции:Accordingly, the invention relates to a module that can be installed in a downhole drill string assembly (approximately 35-45 m from the bit). To obtain measurements of uniaxial compressive strength and internal friction angle, the tool assembly sequentially performs the following main functions:

а) ожидание действительной команды приведения в действие:a) waiting for a valid actuation command:

устройство обычно находится в режиме низкого потребления, в котором только модуль, отвечающий за обнаружение действительной команды приведения в действие с поверхности, подаваемой, например, посредством последовательности соответствующим образом закодированных волн давления или посредством системы передачи данных, если таковая имеется в бурильной колонне;the device is usually in a low power mode, in which only the module is responsible for detecting a valid actuation command from the surface, provided, for example, through a sequence of suitably encoded pressure waves or through a data transmission system, if any, in the drill string;

при обнаружении такой команды, ответственный за это модуль проверяет ее правильность на основании заданных критериев (например, как минимум, он проверяет, что бурильная колонна не вращается);when such a command is detected, the module responsible for this checks its correctness based on the specified criteria (for example, at a minimum, it checks that the drill string is not rotating);

если команда приведения в действие подтверждена, модуль переводит систему в рабочий режим, в противном случае модуль возвращается в режим ожидания команды приведения в действие;if the actuating command is confirmed, the module puts the system into operating mode, otherwise the module returns to the waiting mode for the actuating command;

б) обездвиживание/удерживание системы на внутренней стенке скважины: первая функция, котоb) immobilization/holding of the system on the inner wall of the well: the first function, which

- 11 045945 рую система выполняет в рабочем режиме, заключается в выдвижении башмаков, которые упираясь в стенку скважины, фиксируют бурильную колонну для последующих операций резки и царапания;- 11 045945 This system performs in operating mode, consists in extending the shoes, which, resting against the wall of the well, fix the drill string for subsequent cutting and scratching operations;

подходящие датчики и/или текущие измерения определяют, что операция была выполнена правильно, чтобы последовательно перейти к следующей функции или, если результат отрицательный, чтобы прервать процедуру;suitable sensors and/or ongoing measurements determine that the operation has been performed correctly in order to proceed sequentially to the next function or, if the result is negative, to abort the procedure;

в) подготовка (резка) поверхности стенки скважины:c) preparation (cutting) of the well wall surface:

измерительная подсистема (или подсистемы) вызывает выдвижение кернового бурового долота и его вращение с целью подготовки поверхности;the measuring subsystem (or subsystems) causes the core drill bit to extend and rotate to prepare the surface;

керновое буровое долото проходит сквозь слой бурового раствора, отделяющий инструмент от стенки скважины, и вступает в контакт с горной породой, на контакт указывает резкое увеличение усилия, измеряемого соответствующими датчиками нагрузки, встроенными в инструмент;the core drill bit passes through the layer of drilling fluid separating the tool from the borehole wall and comes into contact with the rock, contact is indicated by a sharp increase in force, measured by corresponding load cells built into the tool;

как только контакт происходит, керновое буровое долото перемещается вперед (вращаясь) на предварительно определенную глубину (например, порядка примерно 20 мм при использовании кернового бурового долота диаметром 31,1 см), таким образом удаляя потенциально поврежденный слой пласта, через который прошло буровое долото;once contact occurs, the core drill bit is moved forward (rotating) to a predetermined depth (eg, about 20 mm using a 31.1 cm diameter core drill bit), thereby removing the potentially damaged layer of the formation through which the drill bit has passed;

г) операция царапания:d) scratching operation:

с помощью подходящего механизма измерительная подсистема (или подсистемы) переключается с резцов для подготовки поверхности на царапающие резцы для измерения одноосной прочности при сжатии (острые резцы) и угла внутреннего трения (тупые резцы);using a suitable mechanism, the measurement subsystem (or subsystems) switches from surface preparation cutters to scratching cutters for measuring uniaxial compressive strength (sharp cutters) and internal friction angle (dull cutters);

керновое буровое долото снова входит в соприкосновение со стенкой ранее подготовленного пласта;the core drill bit again comes into contact with the wall of the previously prepared formation;

керновое буровое долото выполняет операцию царапания последовательно на различных глубинах и длинах в соответствии с предварительно определенной программой;the core drill bit performs the scratching operation sequentially at various depths and lengths in accordance with a predetermined program;

операция завершается возвратом кернового бурового долота;the operation is completed by returning the core drill bit;

д) отсоединение от стенки скважины при повторном втягивании в оболочку корпуса:e) detachment from the well wall when re-retracted into the housing shell:

система блокировки осуществляет втягивание башмаков;the locking system retracts the shoes;

е) обработка измеренных параметров пласта (угла внутреннего трения и одноосной (неограниченной) прочности при сжатии) в его исходном напряженном состоянии:f) processing of the measured parameters of the formation (angle of internal friction and uniaxial (unlimited) compressive strength) in its initial stress state:

система обрабатывает измерения на основе предварительно определенного кода; система записывает результаты во внутреннюю память и, возможно, связывается с поверхностью (при наличии системы связи);the system processes measurements based on a predefined code; the system writes the results to internal memory and possibly communicates with the surface (if a communication system is available);

ж) ожидание следующей команды приведения в действие:g) waiting for the next actuation command:

система переходит в режим низкого потребления, ожидая новую команду приведения в действие.The system goes into low consumption mode, waiting for a new actuation command.

Операция царапания, описанная в параграфе г), выполняется по принципу работы, аналогичному принципу работы обычного лабораторного инструмента, такого как Wombat компании EpsLog: разрушение определенных количеств (объемов) породы для измерения ее угла внутреннего трения или одноосной прочности при сжатии с использованием двух наборов резцов подходящей формы для проведения двух разных измерений.The scraping operation described in paragraph d) operates on a principle similar to that of a conventional laboratory instrument such as EpsLog's Wombat: breaking down specified quantities (volumes) of rock to measure its angle of internal friction or uniaxial compressive strength using two sets of cutters. suitable shape for taking two different measurements.

Основное отличие между этими двумя компонентами (забойным измерительным компонентом и лабораторным инструментом), в дополнение к различным условиям измерения (забой характеризуется высоким давлением и высокими температурами, по сравнению с лабораторными условиями с температурой и давлением окружающей среды), заключается в способе осуществления механического царапания пласта, которое является круговым в случае первого компонента и линейным во втором случае.The main difference between these two components (downhole measurement component and laboratory tool), in addition to the different measurement conditions (downhole is characterized by high pressure and high temperatures, compared to laboratory conditions with ambient temperature and pressure), is the way in which mechanical scratching of the formation is carried out , which is circular in the case of the first component and linear in the second case.

Возможный вариант осуществления изобретения предусматривает использование двух смежных измерительных подсистем, одна из которых используется для определения одноосной прочности при сжатии, а другая - для определения угла внутреннего трения. Предпочтительно, чтобы эти системы были расположены близко друг к другу, чтобы гарантировать, что они измеряют два параметра в двух точках одного и того же пласта.A possible embodiment of the invention involves the use of two adjacent measuring subsystems, one of which is used to determine the uniaxial compressive strength, and the other to determine the angle of internal friction. It is preferable for these systems to be located close to each other to ensure that they measure two parameters at two points in the same formation.

Для обеспечения большей стабильности во время измерения может иметься одна или более систем обездвиживания/удерживания на внутренней стенке скважины. Эти системы предназначены для реагирования на усилие, создаваемое измерительными инструментами при их взаимодействии с пластом.To provide greater stability during measurement, one or more immobilization/restraint systems may be provided on the inner wall of the borehole. These systems are designed to respond to the force generated by the measuring tools as they interact with the formation.

Другие компоненты также предназначены для обеспечения надлежащего функционирования системы и обеспечения системы достаточной энергией, источником которой в предлагаемом решении являются аккумуляторные батареи.Other components are also designed to ensure the proper functioning of the system and provide the system with sufficient energy, which in the proposed solution comes from batteries.

Способ проведения испытаний с целью определения одноосной прочности при сжатии и угла внутреннего трения пласта в какой-либо точке скважины описывается со ссылкой на фиг. 9А и 9В.A method for conducting tests to determine the uniaxial compressive strength and the internal friction angle of the formation at any point in the well is described with reference to FIG. 9A and 9B.

Инструмент 902 для определения характеристик горных пород в соответствии с любым из ранее описанных вариантов осуществления предоставляется в забойной компоновке 903 бурильной колонны примерно в 35-45 м от кернового бурового долота 904 и опускается в скважину 901 до требуемого местоположения 905 для проведения испытаний характеристик горной породы, т.е. для выполнения испытаний по определению одноосной прочности при сжатии и угла внутреннего трения. Затем на инструмент 902 для определения характеристик горных пород с помощью телеметрии по гидроимпульсномуA rock characterization tool 902 in accordance with any of the previously described embodiments is provided in the downhole drill string assembly 903 approximately 35-45 m from the core drill bit 904 and is lowered into the wellbore 901 to the desired location 905 for testing the rock characteristics. those. to perform tests to determine uniaxial compressive strength and angle of internal friction. Then to the 902 tool to determine rock characteristics using fluid pulse telemetry

- 12 045945 каналу связи подается с поверхности команда на вывод инструмента 902 для определения характеристик горных пород из режима низкого энергопотребления. Инструмент 902 для определения характеристик горных пород соответственно выдвигает башмаки в скважину 901, создавая усилие, против которого инструмент для определения характеристик горных пород 902 может оказывать давление для проведения испытаний в скважине 901. Датчики в инструменте 902 для определения характеристик горных пород определяют, правильно ли установлены башмаки, чтобы перейти к этапу подготовки пласта к испытаниям и проведению испытаний пласта.- 12 045945 the communication channel is commanded from the surface to bring the rock characterization tool 902 out of low power mode. Rock characterization tool 902 accordingly extends shoes into borehole 901, creating a force against which rock characterization tool 902 can apply pressure to perform tests in borehole 901. Sensors in rock characterization tool 902 determine whether they are installed correctly. shoes to proceed to the stage of preparing the formation for testing and conducting formation tests.

Подготовка пласта.Formation preparation.

Если башмаки установлены надлежащим образом, измерительная подсистема инструмента 902 для определения характеристик горных пород заставляет керновое буровое долото (не показано на фиг. 9А и 9В) выдвинуться из несущей конструкции и вращаться для подготовки поверхности, т.е. для удаления корки бурового раствора/слоя обломков. Керновое буровое долото в конечном итоге входит в контакт с пластом после удаления слоев обломков. Инструмент 902 для определения характеристик горных пород определяет, когда керновое буровое долото коснется пласта по резкому увеличению усилия, определяемого тензодатчиками, встроенными в инструмент 902 для определения характеристик горных пород. Затем керновое буровое долото может продвигаться на предварительно определенную глубину в пласт (обычно около 20 мм) для удаления потенциально поврежденного или нарушенного слоя пласта, через который прошло буровое долото при бурении этой части скважины. Затем керновое буровое долото извлекается, чтобы оставить часть пласта, готовую к испытаниям.If the shoes are properly installed, the measurement subsystem of the rock characterization tool 902 causes the core drill bit (not shown in FIGS. 9A and 9B) to extend from the supporting structure and rotate to prepare the surface, i.e. to remove mud cake/debris layer. The core drill bit eventually makes contact with the formation after removing layers of debris. The rock characterization tool 902 determines when the core drill bit will contact the formation by a sudden increase in force detected by strain gauges built into the rock characterization tool 902. The core drill bit can then be advanced to a predetermined depth into the formation (usually about 20 mm) to remove the potentially damaged or disrupted layer of the formation that the drill bit passed through while drilling that portion of the well. The core drill bit is then removed to leave a portion of the formation ready for testing.

Инструмент 902 для определения характеристик горных пород имеет одну из ранее описанных конфигураций резцов и механизмов переключения резцов. С помощью упомянутого механизма резцы для подготовки поверхности отводятся, втягиваются, а резцы для испытаний выдвигаются вперед. Затем резцы для испытаний на керновом буровом долоте входят в контакт с испытываемым пластом. После этого резцы для испытаний могут выполнять операцию царапания пласта для определения одноосной прочности при сжатии и/или угла внутреннего трения пласта. Резцы выполняют эту операцию в соответствии с предварительно определенной программой или процедурой, которая либо определена заранее и запрограммирована в инструменте, либо отправлена с поверхности в виде команды инструменту.The rock characterization tool 902 has one of the previously described cutter configurations and cutter switching mechanisms. With the help of the mentioned mechanism, the cutters for surface preparation are retracted, retracted, and the cutters for testing are moved forward. The test cutters on the core drill bit then come into contact with the formation being tested. The test cutters can then perform a scratching operation on the formation to determine the uniaxial compressive strength and/or internal friction angle of the formation. The cutters perform this operation according to a predefined program or procedure, which is either predefined and programmed into the tool or sent from the surface as a command to the tool.

Сбор и передача данных.Data collection and transmission.

Когда необходимые данные собраны во время испытания царапанием, данные могут обрабатываться в инструменте 902 для определения характеристик горных пород или могут отправляться с помощью телеметрии по гидроимпульсному каналу связи или других средств связи на поверхность, где они могут обрабатываться с целью их оценки. Инструмент 902 для определения характеристик горных пород также сохраняет во внутренней памяти инструмента зарегистрированные данные, возможно, вместе со временем, температурой, параметрами вибрации и т.д., которые можно выгрузить для получения высококачественных данных на поверхности, когда инструмент извлечен из скважины и забойная компоновка 201 скважины демонтирована.Once the necessary data is collected during a scratch test, the data may be processed in the tool 902 to characterize the rock or may be sent via mud-pulse telemetry or other communications to the surface where it can be processed for evaluation. The rock characterization tool 902 also stores logged data in the tool's internal memory, possibly along with time, temperature, vibration parameters, etc., which can be downloaded to provide high-quality surface data when the tool is removed from the hole and downhole assembly. 201 wells have been dismantled.

Повторное тестирование или извлечение.Retest or extract.

При необходимости могут проводиться дополнительные испытания царапанием, в противном случае керновое буровое долото и опорные башмаки втягиваются из пласта обратно в несущую конструкцию. Как правило, инструмент 902 для определения характеристик горных пород переходит в режим низкого энергопотребления и ожидает новой команды приведения в действие.If necessary, additional scratch tests may be performed, otherwise the core drill bit and support shoes are retracted from the formation back into the supporting structure. Typically, the rock characterization tool 902 enters a low power mode and awaits a new activation command.

В раскрытом в данном документе изобретении предлагается как способ анализа характеристик горных пород, так и инструмент и узел для определения характеристик горных пород, которые можно использовать для осуществления этого способа.The invention disclosed herein provides both a method for analyzing the characteristics of rocks and a tool and assembly for determining the characteristics of rocks that can be used to implement the method.

В результате, предлагаемые согласно изобретению способ, инструмент и узел обеспечивают следующие преимущества:As a result, the method, tool and assembly proposed according to the invention provide the following advantages:

улучшение модели устойчивости ствола скважины за счет возможности измерения параметров одноосной прочности при сжатии и угла внутреннего трения пласта непосредственно на внутренней стенке скважины в их исходном напряженном состоянии во время этапа бурения;improvement of the wellbore stability model due to the ability to measure the parameters of uniaxial compressive strength and the angle of internal friction of the formation directly on the inner wall of the well in their initial stressed state during the drilling stage;

возможность получения большего количества характеристик, чем при отборе керна, особенно в средах, в которых невозможно отобрать керн;the ability to obtain more characteristics than with core sampling, especially in environments where core sampling is not possible;

снижение затрат за счет возможности исключения операций отбора керна;cost reduction due to the possibility of eliminating core sampling operations;

снижение затрат за счет сокращения непроизводительной траты времени, прежде всего, благодаря следующим аспектам:cost reduction by reducing wasted time, primarily due to the following aspects:

отсутствие замедления буровых работ, так как предполагается, что изобретение будет использоваться при смене буровых штанг с активной циркуляцией;no slowdown in drilling operations, since it is assumed that the invention will be used when changing drill rods with active circulation;

отсутствие увеличения времени ожидания результатов измерения угла внутреннего трения или одноосной прочности при сжатии пласта, поскольку значения, полученные и сохраненные с помощью изобретения непосредственно на месте, доступны, например, после каждой смены долота; и повышенная эксплуатационная безопасность за счет исключения всех действий, связанных с получением керна из скважины и последующим обращением с керном/перемещением керна, а также исключения всех лабораторных работ.no increase in waiting time for measurement results of the angle of internal friction or uniaxial compressive strength of the formation, since the values obtained and stored using the invention directly on site are available, for example, after each bit change; and increased operational safety by eliminating all activities associated with obtaining core from the well and subsequent handling/moving of the core, as well as eliminating all laboratory work.

--

Claims (31)

В связи с этим, предлагаемый согласно изобретению инструмент можно использовать для непосредственного измерения параметров угла внутреннего трения и одноосной прочности при сжатии пласта в скважине в его исходном напряженном состоянии с помощью одного или более измерительных устройств, размещенных непосредственно внутри модуля, который может устанавливаться в забойной компоновке бурильной колонны.In this regard, the tool proposed according to the invention can be used to directly measure the parameters of the angle of internal friction and uniaxial compressive strength of the formation in the well in its initial stress state using one or more measuring devices placed directly inside the module, which can be installed in the downhole assembly drill string. Инструмент может активироваться с поверхности посредством, например, последовательности соответствующим образом кодированных волн давления или посредством системы передачи данных, если она имеется в буровой колонне.The tool may be activated from the surface by, for example, a sequence of suitably coded pressure waves or by a data transmission system if present in the drill string. После получения команды приведения в действие, система работает в полностью автономном режиме, последовательно выполняя предусмотренные операции и измерения в течение времени, необходимого для смены буровой штанги, без какого-либо вмешательства оператора, и обеспечивая безопасность работ.Once the activation command is received, the system operates in a fully autonomous mode, sequentially performing the intended operations and measurements within the time required to change the drill rod, without any operator intervention, and ensuring the safety of the work. Более того, зарегистрированные и сохраненные на месте данные могут впоследствии быть доступны, например, при каждой смене долота или в режиме реального времени, если в бурильной колонне имеется система передачи данных.Moreover, the data recorded and stored on site can later be accessed, for example, at every bit change or in real time if the drill string has a data communication system. Расчет неограниченной прочности при сжатии и угла внутреннего трения может выполняться с использованием той же теории, что и в известных системах, которые определяют характеристики горной породы на поверхности, таких как система Wombat. Изобретение обладает дополнительным преимуществом в виде снижения затрат благодаря улучшению моделей устойчивости ствола скважины и сокращению непроизводительной траты времени.Calculation of unconfined compressive strength and angle of internal friction can be performed using the same theory as in known systems that determine the characteristics of rock at the surface, such as the Wombat system. The invention has the added benefit of reducing costs by improving wellbore stability models and reducing wasted time. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Скважинный инструмент для проведения внутрискважинных испытаний по определению характеристик горных пород на испытываемом участке пласта, содержащий по меньшей мере один резец для подготовки испытываемого участка пласта и по меньшей мере один резец для испытаний, при этом по меньшей мере один резец для подготовки испытываемого участка пласта приспособлен для обнажения поверхности фактического пласта посредством удаления обломков слоев породы, отложившихся на внутренних стенках скважины, при подготовке взаимодействия по меньшей мере одного резца для испытаний с испытываемым участком.1. A downhole tool for conducting downhole tests to determine the characteristics of rocks in the test section of the formation, containing at least one cutter for preparing the test section of the formation and at least one cutter for testing, with at least one cutter for preparing the test section of the formation adapted to expose the surface of the actual formation by removing debris deposited on the internal walls of the borehole in preparation for the interaction of at least one test cutter with the test area. 2. Скважинный инструмент по п.1, в котором по меньшей мере один резец для подготовки испытываемого участка пласта дополнительно приспособлен для удаления слоя испытываемого участка.2. Downhole tool according to claim 1, in which at least one cutter for preparing the test section of the formation is additionally adapted to remove a layer of the test section. 3. Скважинный инструмент по п.2, в котором по меньшей мере один резец для подготовки испытываемого участка пласта предварительно настроен на удаление слоя пласта толщиной, по существу, 20 мм.3. The downhole tool of claim 2, wherein the at least one cutter for preparing the test section of the formation is preset to remove a layer of formation substantially 20 mm thick. 4. Скважинный инструмент по любому из пп.1-3, в котором по меньшей мере один резец для испытаний является, по существу, тупым для проведения испытания на угол внутреннего трения.4. Downhole tool according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one test cutter is substantially blunt for conducting an internal friction angle test. 5. Скважинный инструмент по любому из пп.1-3, в котором по меньшей мере один резец для испытаний является, по существу, острым для проведения испытания на одноосную неограниченную прочность при сжатии.5. Downhole tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the at least one test cutter is substantially sharp to conduct a uniaxial unconfined compressive strength test. 6. Скважинный инструмент по любому из пп.1-3, в котором по меньшей мере один резец для испытаний содержит острый резец для проведения испытания на одноосную неограниченную прочность при сжатии и тупой резец для проведения испытания на угол внутреннего трения.6. A downhole tool according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one test cutter comprises a sharp cutter for testing uniaxial unconfined compressive strength and a blunt cutter for testing the angle of internal friction. 7. Скважинный инструмент по любому из пп.1-6, в котором резец для подготовки испытываемого участка пласта выполнен с возможностью перемещения по первой круговой траектории для выполнения подготовки поверхности.7. Downhole tool according to any one of claims 1-6, in which the cutter for preparing the test section of the formation is configured to move along the first circular path to perform surface preparation. 8. Скважинный инструмент по любому из пп.1-7, в котором резец для испытаний выполнен с возможностью перемещения по второй круговой траектории для проведения одного или более испытаний на угол внутреннего трения или испытаний на одноосную неограниченную прочность при сжатии.8. Downhole tool according to any one of claims 1 to 7, wherein the test cutter is configured to move along a second circular path to conduct one or more internal friction angle tests or uniaxial unconfined compressive strength tests. 9. Скважинный инструмент по п.8, в котором вторая круговая траектория находится в пределах окружности первой круговой траектории.9. The downhole tool of claim 8, wherein the second circular path is within the circumference of the first circular path. 10. Скважинный инструмент по любому из пп.6-9, в котором острый резец и тупой резец интегрированы в единый резец для испытаний.10. Downhole tool according to any one of claims 6-9, in which a sharp cutter and a blunt cutter are integrated into a single cutter for testing. 11. Скважинный инструмент по любому из пп.1-10, в котором по меньшей мере один резец для подготовки испытываемого участка пласта содержит множество резцов для подготовки испытываемого участка пласта и по меньшей мере один резец для испытаний содержит множество резцов для испытаний.11. Downhole tool according to any one of claims 1 to 10, wherein at least one cutter for preparing the test section of the formation contains a plurality of cutters for preparing the test section of the formation and at least one cutter for testing contains a plurality of cutters for testing. 12. Скважинный инструмент по любому из пп.1-11, в котором по меньшей мере один резец для подготовки испытываемого участка пласта и по меньшей мере один резец для испытаний установлены с возможностью относительного перемещения так, что они способны попеременно находиться в активном режущем и пассивном втянутом состояниях.12. Downhole tool according to any one of claims 1-11, in which at least one cutter for preparing the test section of the formation and at least one cutter for testing are installed with the possibility of relative movement so that they are able to alternately be in active cutting and passive retracted states. 13. Скважинный инструмент по любому из пп.1-12, дополнительно выполненный так, что по меньшей мере один резец для подготовки испытываемого участка пласта способен выборочно перемещаться из первого положения инструмента для удаления обломков во второе положение инструмента, чтобы 13. The downhole tool according to any one of claims 1 to 12, further configured such that at least one cutter for preparing the test section of the formation is capable of selectively moving from a first position of the tool for removing debris to a second position of the tool so that - 14 045945 позволять по меньшей мере одному резцу для испытаний проводить испытание.- 14 045945 allow at least one test cutter to carry out the test. 14. Скважинный инструмент по п.13, дополнительно выполненный так, что по меньшей мере один резец для испытаний способен выборочно перемещаться из упомянутого первого положения инструмента, в котором по меньшей мере один резец для подготовки испытываемого участка пласта способен удалять обломки, в упомянутое второе положение инструмента, в котором по меньшей мере один резец для испытаний способен проводить испытание.14. The downhole tool of claim 13, further configured such that the at least one test cutter is selectively movable from said first tool position, in which the at least one test cutter is capable of removing debris, to said second position. a tool in which at least one test cutter is capable of performing a test. 15. Скважинный инструмент по п.14, в котором по меньшей мере один резец для подготовки испытываемого участка пласта и по меньшей мере один резец для испытаний механически связаны так, что перемещение резца для подготовки испытываемого участка пласта из первого положения инструмента во второе положение инструмента вызывает перемещение резца для испытаний из первого положения инструмента во второе положение инструмента.15. The downhole tool of claim 14, wherein the at least one test cutter and the at least one test cutter are mechanically coupled such that movement of the test cutter from a first tool position to a second tool position causes moving the test cutter from a first tool position to a second tool position. 16. Скважинный инструмент по любому из пп.12-15, в котором по меньшей мере один резец для подготовки испытываемого участка пласта и по меньшей мере один резец для испытаний выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга с помощью одного или нескольких гидравлических поршневых устройств или электрических устройств.16. Downhole tool according to any one of claims 12 to 15, in which at least one cutter for preparing the test section of the formation and at least one cutter for testing are configured to move relative to each other using one or more hydraulic piston devices or electrical devices. 17. Скважинный инструмент по любому из пп.1-16, дополнительно содержащий керновое буровое долото, выполненное с возможностью перемещения по меньшей мере одного резца для подготовки испытываемого участка пласта и по меньшей мере одного резца для испытаний к испытываемому участку.17. Downhole tool according to any one of claims 1 to 16, further comprising a core drill bit configured to move at least one cutter to prepare the test section of the formation and at least one cutter for testing to the test section. 18. Скважинный инструмент по п.17, в котором керновое буровое долото перемещается в направлении, по существу, перпендикулярном осевому направлению скважины на испытываемом участке.18. The downhole tool of claim 17, wherein the core drill bit is moved in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the well in the area being tested. 19. Скважинный инструмент по любому из пп.1-3, в котором резец для испытаний имеет профилированную режущую кромку, скошенную так, чтобы он имел возможность выполнять функции как тупого, так и острого резца.19. Downhole tool according to any one of claims 1-3, in which the test cutter has a profiled cutting edge, beveled so that it can perform the functions of both a blunt and a sharp cutter. 20. Скважинный инструмент по п.19, в котором скос резца для испытаний имеет радиус от 0,1 до 0,5 мм.20. Downhole tool according to claim 19, in which the bevel of the test cutter has a radius from 0.1 to 0.5 mm. 21. Скважинный инструментальный узел, содержащий инструмент по любому из пп.1-20, при этом узел имеет несущую конструкцию, внутри которой компоненты инструмента могут быть изолированы от среды скважины, при этом скважинный инструментальный узел дополнительно содержит компенсатор, выполненный с возможностью закачивания текучей среды в несущую конструкцию или выкачивания из нее, чтобы выравнивать внутреннее давление в несущей конструкции с локальным давлением вне несущей конструкции.21. A downhole tool assembly containing a tool according to any one of claims 1 to 20, wherein the unit has a supporting structure, inside which the components of the tool can be isolated from the well environment, and the downhole tool assembly additionally contains a compensator configured to pump fluid. into or out of the supporting structure to equalize the internal pressure in the supporting structure with the local pressure outside the supporting structure. 22. Скважинный инструментальный узел по п.21, в котором керновое буровое долото выполнено с возможностью выдвижения из несущей конструкции наружу несущей конструкции.22. Downhole tool assembly according to claim 21, in which the core drill bit is designed to be retractable from the supporting structure to the outside of the supporting structure. 23. Скважинный инструментальный узел по п.21 или 22, дополнительно содержащий развертываемое обездвиживающее средство для прикрепления узла к внутренней части скважины.23. The downhole tool assembly according to claim 21 or 22, further comprising a deployable immobilizing means for attaching the assembly to the inside of the well. 24. Скважинный инструментальный узел по п.23, в котором обездвиживающее средство содержит один или более компонентов башмака для упора в стенку скважины для создания реакции фиксации во время операций испытания.24. The downhole tool assembly of claim 23, wherein the immobilizer comprises one or more shoe components for abutting the wellbore wall to create a locking response during testing operations. 25. Скважинный инструментальный узел по любому из пп.21-24, дополнительно содержащий соединительное средство для соединения с бурильной трубой или инструментами забойной компоновки бурильной колонны.25. The downhole tool assembly according to any one of claims 21-24, further comprising connecting means for connecting to the drill pipe or tools of the downhole drill string assembly. 26. Скважинный инструментальный узел по любому из пп.21-25, дополнительно содержащий модуль питания для подачи питания на двигатель для перемещения кернового бурового долота к испытываемому участку.26. The downhole tool assembly according to any one of claims 21 to 25, further comprising a power module for supplying power to a motor for moving the core drill bit to the test area. 27. Скважинный инструментальный узел по п.26, в котором модуль питания представляет собой аккумуляторную батарею.27. Downhole tool assembly according to claim 26, in which the power module is a battery. 28. Скважинный инструментальный узел по любому из пп.21-27, дополнительно содержащий по меньшей мере один датчик усилия, приспособленный для определения первого усилия по меньшей мере на одном резце для подготовки испытываемого участка пласта.28. Downhole tool assembly according to any one of claims 21-27, further comprising at least one force sensor adapted to detect the first force on at least one cutter for preparing the test section of the formation. 29. Скважинный инструментальный узел по любому из пп.21-28, дополнительно содержащий по меньшей мере один датчик усилия и по меньшей мере один датчик крутящего момента, приспособленные для определения второго усилия и крутящего момента по меньшей мере на одном резце для испытаний.29. The downhole tool assembly of any one of claims 21 to 28, further comprising at least one force sensor and at least one torque sensor adapted to detect a second force and torque on the at least one test cutter. 30. Скважинный инструментальный узел по любому из пп.21-29, дополнительно содержащий средство обработки для расчета угла внутреннего трения или ограниченной прочности при сжатии на основе измерения второго усилия и крутящего момента.30. The downhole tool assembly according to any one of claims 21 to 29, further comprising processing means for calculating the angle of internal friction or limited compressive strength based on the measurement of the second force and torque. 31. Способ проведения испытания для определения характеристик горной породы на испытываемом участке в стволе скважины, включающий в себя этапы, на которых размещают в скважине скважинный инструмент по любому из пп.1-20 или скважинный инструментальный узел по любому из пп.21-30;31. A method of conducting a test to determine the characteristics of rock in a test area in a wellbore, comprising the steps of placing a downhole tool according to any one of claims 1 to 20 or a downhole tool assembly according to any of claims 21 to 30 in the well; перемещают по меньшей мере один резец для подготовки испытываемого участка пласта к испытываемому участку для удаления обломков, расположенных вдоль пути перемещения;moving at least one cutter to prepare the test section of the formation to the test section to remove debris located along the path of movement; перемещают по меньшей мере один резец для испытаний к испытываемому участку иmoving at least one test cutter to the test area and --
EA202290760 2019-09-04 2020-09-04 TOOL, UNIT AND METHOD FOR IN-WELL DETERMINATION OF MECHANICAL CHARACTERISTICS OF ROCK EA045945B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102019000015584 2019-09-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA045945B1 true EA045945B1 (en) 2024-01-22

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10301937B2 (en) Coring Apparatus and methods to use the same
US8061446B2 (en) Coring tool and method
US7789170B2 (en) Sidewall coring tool and method for marking a sidewall core
EP2227619B1 (en) In-situ formation strength testing with coring
EP3298238B1 (en) Sealed core storage and testing device for a downhole tool
CA2707236C (en) Formation coring apparatus and methods
US8919460B2 (en) Large core sidewall coring
US20110174543A1 (en) Detecting and measuring a coring sample
NO20160956A1 (en) Downhole Tool with Expander Ring
EA045945B1 (en) TOOL, UNIT AND METHOD FOR IN-WELL DETERMINATION OF MECHANICAL CHARACTERISTICS OF ROCK
CN114630950B (en) Downhole rock mechanical property tools, assemblies, and methods
Gibson et al. Replicate ice-coring system architecture: mechanical design