RU156209U1 - Прибор электромагнитного каротажа в процессе бурения - Google Patents

Abstract

1. Прибор электромагнитного каротажа в процессе бурения, содержащий корпус, в котором установлено не менее двух приемных и двух передающих антенных узлов, соединенных с блоком электроники, каждый антенный узел содержит антенный провод, содержащий не менее чем один виток, съемную гильзу для установки на внешней поверхности корпуса прибора, в боковых сторонах съемной гильзы выполнены продольные щели, антенный провод проложен в кольцевой выемке на внутренней поверхности гильзы перпендикулярно ее щелям и соединен через гермовводы с блоком электроники, причем внутри корпуса прибора размещена проточная труба, на которой расположены модули блока электроники, внутри хотя бы одного из антенных узлов располагается датчик силовых нагрузок, соединенный через гермоввод с блоком электроники.2. Прибор электромагнитного каротажа в процессе бурения по п. 1, отличающийся тем, что датчик силовых нагрузок содержит совокупность тензорезисторов, соединенных по мостовым схемам.

Description

Полезная модель относится к геофизической технике и может быть использована при проведении геофизических исследований в процессе бурения при проводке горизонтальных и наклонно-направленных нефтяных и газовых скважин совместно с забойными телеметрическими системами.

Данная полезная модель позволяет повысить информативность, эффективность и качество измерений, в результате чего достигается технический эффект, заключающийся в улучшении эксплуатационных характеристик прибора, которые позволяют оптимизировать процесс бурения горизонтальных и наклонно-направленных нефтяных и газовых скважин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является прибор электромагнитного каротажа в процессе бурения, содержащий корпус, в котором установлено не менее двух приемных и двух передающих антенных узлов, соединенных с блоком электроники, корпус прибора выполнен в виде цельнометаллического цилиндра, внутри которого высверлены два продольных отверстия, одно из которых выполнено сквозным для пропуска бурового раствора, а в другом размещен блок электроники, отличающийся тем, что каждый антенный узел содержит антенный провод, содержащий не менее чем один виток, резонансный конденсатор, съемную гильзу для установки на внешней поверхности корпуса прибора, в боковых сторонах съемной гильзы выполнены продольные щели, в которых установлены ферритовые вставки, антенный провод проложен в кольцевой выемке на внутренней поверхности гильзы перпендикулярно ее щелям и соединен через гермовводы с электронным блоком измерения удельного электрического сопротивления горной породы, причем съемная гильза выполнена разрезной вдоль ее оси, изоляция антенного провода в кольцевой выемке выполнена путем плазменного напыления слоя керамики на основе смеси оксида алюминия и диоксида титана, а блок электроники содержит не менее двух передатчиков и не менее двух приемников, соединенных с измерителем удельного электрического сопротивления горной породы по разности фаз и отношению амплитуд принятых сигналов.

Недостатком прибора является отсутствие контроля механических усилий, воздействующих на прибор и возникающих в процессе перемещения его в стволе скважины.

Данная полезная модель позволяет повысить информативность, эффективность и качество измерений в области определения геологических пластов непосредственно в процессе бурения скважин, что позволяет оптимизировать, координировать процесс бурения горизонтальных и наклонно-направленных нефтяных и газовых скважин.

Технической задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных возможностей прибора электромагнитного каротажа в процессе бурения, увеличение эффективности и качества измерений в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах и расширение информативности прибора.

Указанная задача достигается тем, что в приборе электромагнитного каротажа в процессе бурения, содержащем корпус, в котором установлено не менее двух приемных и двух передающих антенных узлов, соединенных с блоком электроники, каждый антенный узел содержит антенный провод, содержащий не менее чем один виток, съемную гильзу для установки на внешней поверхности корпуса прибора, в боковых сторонах съемной гильзы выполнены продольные щели, антенный провод проложен в кольцевой выемке на внутренней поверхности гильзы перпендикулярно ее щелям и соединен через гермовводы с блоком электроники, внутри корпуса прибора размещена проточная труба, на которой расположены модули блока электроники, в одном из антенных узлов под изолирующей гильзой располагается датчик силовых нагрузок, соединенный с блоком электроники.

Датчик силовых нагрузок содержит совокупность тензорезисторов, соединенных по мостовым схемам.

Новым признаком прибора является установка датчика силовых нагрузок, что обеспечивает возможность контроля нагрузок, воздействующих на прибор.

На фиг. 1 представлен универсальный вариант конструкции предложенного технического решения скважинного прибора, на фиг. 2 - конструкция его антенного узла, на фиг. 3 - структурная схема скважинного прибора, на фиг. 4 - конструкция датчика силовых нагрузок, на фиг. 5 - схема соединения тензорезисторов датчика силовых нагрузок.

Скважинный прибор встраивается непосредственно в колонну бурильных труб вблизи долота и содержит корпус 1, проточную трубу 2 для циркуляции бурового раствора, приемные антенные узлы 3, передающие антенные узлы 4, датчик силовых нагрузок 5. Внутри корпуса 1 на внешней поверхности проточной трубы 2 размещен блок электроники 11.

Передающий 4 и приемный 3 антенные узлы включают в себя изолирующую гильзу 7, провод 10, размещенный в нарезанной на ней канавке, внешнюю проводящую обойму 8 со щелями с радиопрозрачными вставками 9. Датчик силовых нагрузок 6 располагается на корпусе прибора 1 под изолирующей гильзой 7.

Датчик силовых нагрузок 5 схемотехнически выполнен в виде двух мостовых схем, входящие в состав которых тензорезисторы 6 размещены на корпусе прибора 1 под изолирующей гильзой 7 для измерения сжатия-растяжения вдоль оси прибора и по окружности, а для измерения изгиба - под углом к тензорезисторам для измерения сжатия-растяжения.

Работа непосредственно модуля электромагнитного каротажа в процессе бурения состоит в следующем. При установке прибора в колонну бурильных труб буровой раствор проходит через проточную трубу 2. Блок 11 электроники по заданной программе измерений вырабатывает сигналы управления передатчиками 12 и приемниками 13 электромагнитных волн. При этом передатчики 12 генерируют высокочастотные электрические сигналы, которые поступают на антенный провод 14 передающих антенных узлов 4. При этом антенный провод 14 через щели 9 проводящей обоймы 8 излучает электромагнитные волны, распространяющиеся через горную породу. Информация об удельном электрическом сопротивления (УЭС) горной породы, содержащаяся в амплитуде и фазе электромагнитной волны, регистрируется приемными антенными узлами 3. Электромагнитные сигналы, наведенные в проводниках 15 антенных узлов 3 поступают на входы приемников 13 блока 11 электроники и далее на его измеритель 16 удельного электрического сопротивления горных пород и сигналов с внешних датчиков. Измерение электрического сопротивления горных пород в измерителе 16 осуществляется на основе измерения разности фаз и отношения амплитуд принятых сигналов от различных приемных антенных узлов по известной методике (US 5530358, G01V 3/10, 1996; RU 2392644, G01V 3/30, 2010). Измеренные значения электрического сопротивления горных пород при электромагнитном каротаже в процессе бурения скважин записываются в память измерителя 16 и передаются забойной телеметрической системой в процессе бурения на поверхность земли.

Одновременно с измерением электрического сопротивления горных пород посредством датчика силовых нагрузок 5 измерителем 16 производится измерение усилия изгиба, сжатия - растяжения воздействующих на прибор посредством преобразования их в выходное напряжение Uout на выходе мостовой схемы из тензорезисторов 6, на вход которой подается постоянное напряжение Uin (фиг. 5). Это, в частности, позволяет прогнозировать и предотвращать критические ситуации, возникающие в процессе бурения.

Размещение датчика силовых нагрузок внутри антенного узла обеспечивает с одной стороны, возможность контроля нагрузок в самом тонком месте корпуса, с другой стороны - герметизацию его совместно с элементами антенного узла.

Измерение сил, действующих на КНБК, частью которой и является прибор электромагнитного каротажа в процессе бурения, дает информацию о передаче энергии от поверхности до долота и динамической реакции КНБК в результате этих воздействий. Измерение нагрузок на бурильную колонну, включая измерение прочности на растяжение, сжатие и кручение позволяет произвести расчет изгибающего момента УБТ с системой замера забойных параметров. Измерения позволяют определить фактическую массу и крутящий момент, действующие на долото, который имеет критическое значение при высоком угле и в скважинах с большими отходами, для обеспечения оптимальной производительности долота, качественного расширения ствола и предотвращения потери устойчивости бурильной колонны. Измерение веса и передачи крутящего момента также дает представление об эффективности очистки ствола. Динамическая нагрузка КНБК измеряется с целью предотвращения критических перегрузок и преждевременного выхода из строя скважинного оборудования, и когда эти измерения проводятся вместе с измерениями вибрации, они дают необходимую информацию, позволяющую в полной мере охарактеризовать динамику бурового процесса внутри скважины.

Совместное измерение геофизических и технологических параметров непосредственно в процессе бурения позволяет повысить информативность получаемых данных.

Предлагаемое устройство реализовано при разработке и выпуске комплексной скважинной аппаратуры и опробовано в условиях месторождений Западной Сибири.

Данное устройство позволяет повысить надежность прибора электромагнитного каротажа в процессе бурения путем введения контроля за осевым усилием, улучшить проходимость его в горизонтальных и наклонно-направленных скважинах повысить эффективность и качество измерений путем введения дополнительного измерения параметров по плоскости поперечного сечения скважины, в результате чего, достигается технический эффект, заключающийся в расширении информативности и достоверности получаемой информации, что, в конечном итоге, ведет к улучшению эксплуатационных характеристик комплексного скважинного прибора и позволяет оптимизировать процесс бурения горизонтальных и наклонно-направленных нефтяных и газовых скважин.

Claims (2)

1. Прибор электромагнитного каротажа в процессе бурения, содержащий корпус, в котором установлено не менее двух приемных и двух передающих антенных узлов, соединенных с блоком электроники, каждый антенный узел содержит антенный провод, содержащий не менее чем один виток, съемную гильзу для установки на внешней поверхности корпуса прибора, в боковых сторонах съемной гильзы выполнены продольные щели, антенный провод проложен в кольцевой выемке на внутренней поверхности гильзы перпендикулярно ее щелям и соединен через гермовводы с блоком электроники, причем внутри корпуса прибора размещена проточная труба, на которой расположены модули блока электроники, внутри хотя бы одного из антенных узлов располагается датчик силовых нагрузок, соединенный через гермоввод с блоком электроники.

2. Прибор электромагнитного каротажа в процессе бурения по п. 1, отличающийся тем, что датчик силовых нагрузок содержит совокупность тензорезисторов, соединенных по мостовым схемам.

Images