RU2021500C1

RU2021500C1 - Method for determination of borehole crookedness

Info

Publication number: RU2021500C1
Authority: RU
Inventors: Валентин Серафимович Иванов; Моисей Борисович Розенталь; Борис Моисеевич Деглин
Original assignee: Валентин Серафимович Иванов; Моисей Борисович Розенталь; Борис Моисеевич Деглин
Priority date: 1990-02-19
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: seismic detectors are installed opposite to one another at same intervals on wellhead and near preset points of well outlet. Elastic waves are measured by seismic detectors, and measurement results are used to determine well bottom coordinates. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к бурению скважин и может использоваться при бурении скважин с заданной точкой выхода в горной выработке или на поверхности. The invention relates to drilling wells and can be used when drilling wells with a given exit point in a mine or on the surface.

Известен способ определения искривления буровой скважины путем измерения упругих волн, возникающих при работе долота, с помощью сейсмоприемников, установленных на устье скважины наклонно на одинаковом расстоянии от устья скважины в диаметрально противоположных направления, в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. A known method for determining the curvature of a borehole by measuring the elastic waves that occur during operation of the bit using geophones installed at the wellhead obliquely at the same distance from the wellhead in diametrically opposite directions, in two mutually perpendicular planes.

Точность определения координат забоя скважины, корректировки ее направления уменьшается также и по мере увеличения длины скважины, т.е. ухудшается направленность самой скважины. Такая тенденция особенно нежелательна при бурении скважин сквозь горный массив, из одной горной выработки в другую или на поверхность, где значительное отклонение скважины от заданной точки выхода может привести к необходимости повторного бурения скважины или увеличению затрат на проведение последующих работ, например, на проведение горной выработки вдоль пробуренной скважины. The accuracy of determining the coordinates of the bottom hole, adjusting its direction also decreases with increasing length of the well, i.e. the direction of the well itself is deteriorating. This trend is especially undesirable when drilling through a rock mass, from one mine to another or to the surface, where a significant deviation of the well from a given exit point can lead to the need for re-drilling of the well or increase the cost of subsequent work, for example, mining along a drilled well.

Цель изобретения - повышение точности определения координат забоя при бурении скважин, сообщающих горные выработки между собой или с поверхностью. The purpose of the invention is to increase the accuracy of determining the coordinates of the face when drilling wells, communicating mine workings between themselves or with the surface.

Поставленная цель достигается тем, что возле заданной точки выхода скважины в горной выработке или на поверхности дополнительно устанавливают симметрично сейсмоприемники и координаты забоя скважины определяют из соотношений
Х = Х₁ + (Х₂-Х₁)L/H
Y = Y₁ + (Y₂-Y₁)L/H, где Х₁, Y₁, X₂, Y₂ - координаты забоя скважины по данным сейсмоприемников, соответственно, на устье скважины и у заданной точки ее выхода, м;
L - длина скважины, м;
Н - расстояние от устья скважины до заданной точки ее выхода, м.This goal is achieved by the fact that near the predetermined point of the well exit in the mine or on the surface, geophones are additionally installed symmetrically and the coordinates of the bottom hole are determined from the relations
X = X ₁ + (X ₂ -X ₁ ) L / H
Y = Y ₁ + (Y ₂ -Y ₁ ) L / H, where X ₁ , Y ₁ , X ₂ , Y ₂ are the coordinates of the bottom hole according to the geophones, respectively, at the wellhead and at a given point of its exit, m;
L is the length of the well, m;
N is the distance from the wellhead to a given point of its output, m

При таком способе точность определения искривления буровой скважины снижается только до тех пор, пока длина скважины меньше половины расстояния от ее устья до заданной точки выхода, а при дальнейшем увеличении длины скважины точность определения координат ее забоя повышается за счет информации, получаемой дополнительными сейсмоприемниками. Вычисляемые координаты Х и Y являются средневзвешенными значениями данных, полученных сейсмоприемниками на устье скважины и у заданной точки ее выхода
Х = (Х₁(Н-L) + X₂L)/H = X₁+L (X₂-X₁)/H,
Y = (Y₁(H-L+Y₂L)/H = Y₁+L(Y₂-Y₁)/H.With this method, the accuracy of determining the curvature of a borehole is reduced only as long as the length of the well is less than half the distance from its wellhead to a given exit point, and with a further increase in the length of the well, the accuracy of determining the coordinates of its bottomhole is enhanced by the information obtained by additional geophones. The calculated X and Y coordinates are the weighted average values of the data received by the geophones at the wellhead and at a given point of its exit
X = (X ₁ (H-L) + X ₂ L) / H = X ₁ + L (X ₂ -X ₁ ) / H,
Y = (Y ₁ (H-L + Y ₂ L) / H = Y ₁ + L (Y ₂ -Y ₁ ) / H.

В результате, даже тогда, когда длина скважины меньше половины расстояния от ее устья до заданной точки выхода, точность определения искривления буровой скважины координатами Х, Y, выше, чем при определении по координатам Х₁, Y₁, что делалось в прототипе. Это объясняется общеизвестной закономерностью: точность определения величины как среднего двух замеров выше, чем при использовании одного замера. Третьим фактором, повышающим точность определения искривления буровой скважины, является то, что на точке выхода скважины практически отсутствуют сейсмические помехи, создаваемые буровой машиной и буровыми ставом. Поэтому при прочих равных условиях координаты Х₂, Y2 более точно определяют координаты забоя скважины, чем Х₁, Y₁. Таким образом, использование предлагаемого способа определения искривления буровой скважины обеспечивает достижение сверхсуммарного эффекта в виде многократного увеличения точности определения координат забоя скважины и корректировки ее направления при бурении, т.е. повышения направленности бурения скважин.As a result, even when the length of the well is less than half the distance from its mouth to a given exit point, the accuracy of determining the curvature of a borehole with coordinates X, Y is higher than when determining by coordinates X ₁ , Y ₁ , which was done in the prototype. This is due to a well-known pattern: the accuracy of determining the value as the average of two measurements is higher than when using one measurement. The third factor that improves the accuracy of determining the curvature of a borehole is that there are practically no seismic interference from the drilling machine and the drill string at the well exit point. Therefore, ceteris paribus, the coordinates X ₂ , Y2 more accurately determine the coordinates of the bottom hole than X ₁ , Y ₁ . Thus, the use of the proposed method for determining the curvature of a borehole provides an overtotal effect in the form of a multiple increase in the accuracy of determining the coordinates of the bottom hole and adjusting its direction during drilling, i.e. increase the focus of well drilling.

В известных заявителю технических решениях отсутствуют признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия", поскольку новая совокупность признаков обусловливает новые свойства. In the technical solutions known to the applicant, there are no signs similar to those distinguishing the claimed solution from the prototype. Thus, the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences", since a new set of features determines new properties.

На чертеже схематически изображена трасса скважины, вид в плане. The drawing schematically shows the well path, a plan view.

Перед началом бурения симметрично устью 1 скважины на поверхности и заданной точке выхода 2 в горной выработке устанавливают сейсмоприемники 3 и 4. Расстояние между этими точками Н = 150 м. В процессе бурения известным способом определяют координаты Х₁, Y₁, Х₂, Y₂ забоя 5 скважины. При L = 120 м, Х₁ = 1,6 м, Y₁ = =0,2 м; Х₂ = 1,8 м; Y₂ = -0,4 м. По этим данным определяют координаты забоя скважины
Х = 1,6 + (1,8 - 1,6) 120/150 = 1,6 + 0,16 = =1,76 м;
Y = 0,2 + (-0,4-0,2) 120/150 = 0,2-0,48 = =-0,28 м.Before drilling, symmetrically by the wellhead 1 of the well, geophones 3 and 4 are installed on the surface and a given exit point 2 in the mine working. The distance between these points is H = 150 m. In the known drilling process, the coordinates X ₁ , Y ₁ , X ₂ , Y _{2 are} determined bottom hole 5 wells. With L = 120 m, X ₁ = 1.6 m, Y ₁ = = 0.2 m; X ₂ = 1.8 m; Y ₂ = -0.4 m. From these data determine the coordinates of the bottom hole
X = 1.6 + (1.8 - 1.6) 120/150 = 1.6 + 0.16 = 1.76 m;
Y = 0.2 + (-0.4-0.2) 120/150 = 0.2-0.48 = = -0.28 m.

По полученным значениям Х и Y корректируют направления бурения. According to the obtained values of X and Y correct the direction of drilling.

При бурении по тонкому угольному или другому пласту меньшей крепости по сравнению с вмещающими породами можно определять только одну координату забоя скважины в плоскости пласта, так как скважина заведомо проходит в пласте меньшей крепости. When drilling along a thin coal or other bed of a lower strength compared to the host rocks, you can determine only one coordinate of the bottom of the well in the plane of the bed, since the well certainly passes in the bed of a lower strength.

Предложенный способ определения искривления буровой скважины может использоваться при бурении сквозь горный массив для похождения тоннелей в горах, проведения выработок между станциями метрополитена, бурения скважин, сообщающих две выработки на штатах и рудниках. За счет использования дополнительной информации увеличивается точность определения координат забоя скважины по сравнению с прототипом, повышается эффективность корректировки направления бурения и в результате улучшается направленность скважин. The proposed method for determining the curvature of a borehole can be used when drilling through a rock mass to climb tunnels in the mountains, to conduct workings between subway stations, and to drill wells that communicate two workings in states and mines. Due to the use of additional information, the accuracy of determining the coordinates of the bottom of the well increases compared with the prototype, the efficiency of adjusting the direction of drilling increases, and as a result, the direction of the wells improves.

Claims

1. METHOD FOR DETERMINING A DRILL WELL BENDING, including the installation of geophones at the wellhead opposite each other at the same distance from the wellhead, measuring by the geophones of elastic waves that occur during the operation of the rock cutting tool, and determining the coordinates of the bottom of the well according to the measurement results, characterized in that, for the purpose of to increase the accuracy of determining the coordinates of the bottom while drilling wells, communicating mine workings between themselves or with the surface, install additional geophones at a given well exit point, placing them in the same position as at the wellhead.

2. The method according to claim 1, characterized in that the coordinates of the face are determined from the expression
X = X ₁ + L (X ₂ - X ₁ ) / H,
Y = Y ₁ + L (Y ₂ - Y ₁ ) / H,
where X ₁ , Y ₁ , X ₂ , Y ₂ - the coordinates of the bottom of the well according to the geophones respectively at the wellhead and at a given point of its output, m;
L is the length of the well, m;
H is the distance from the wellhead to a given point of its output, m