RU2036301C1 - Method for determination of wear of drill bit bearing and cutting structure during well drilling by screw downhole motor - Google Patents

Method for determination of wear of drill bit bearing and cutting structure during well drilling by screw downhole motor Download PDF

Info

Publication number
RU2036301C1
RU2036301C1 SU4931084A RU2036301C1 RU 2036301 C1 RU2036301 C1 RU 2036301C1 SU 4931084 A SU4931084 A SU 4931084A RU 2036301 C1 RU2036301 C1 RU 2036301C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bit
drilling
wear
armament
amplitude
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Е. Демин
В.В. Кузнецов
Original Assignee
Пермский филиал Всероссийского научно-исследовательского института буровой техники
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 Пермский филиал Всероссийского научно-исследовательского института буровой техники filed Critical Пермский филиал Всероссийского научно-исследовательского института буровой техники
Priority to SU4931084 priority Critical patent/RU2036301C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2036301C1 publication Critical patent/RU2036301C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: monitoring and control of drilling process. SUBSTANCE: in course of well drilling, frequency and amplitude of electric analogs of hydraulic pulses produced during operation of screw downhole motor and drill bit cutting structure are measured in flow of drilling mud at wellhead by means of piezoelectric detector. Wear of drill bit bearing and cutting structure is determined by comparison at each time moment of values of frequencies and amplitude of electric analogs of hydraulic pulses. EFFECT: higher accuracy of method due to increased body of information from hole bottom which aids in determination of causes of changes of situation at hole bottom in drilling well by screw downhole motor. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области контроля и управления процессом бурения и может быть использовано для оптимизации процесса бурения скважин винтовыми двигателями либо другими гидравлическими забойными двигателями, содержащими в своей конструкции рабочую пару (статор-ротор) винтового двигателя. The invention relates to the field of monitoring and control of the drilling process and can be used to optimize the process of drilling wells using screw motors or other hydraulic downhole motors containing in their design a working pair (stator-rotor) of a screw motor.

Известен способ определения износа опоры и вооружения долота, основанный на применении теории распознавания образцов при обработке информации о параметрах процесса бурения, получаемой с помощью соответствующих датчиков [1]
В этом способе путем предварительных экспериментальных исследований производят определение эталонных величин поступающих с датчиков сигналов о весе бурильного инструмента, значениях амплитуды и частоты крутильных автоколебаний бурильной колонны, возникающих при взаимодействии долота с забоем, механической скорости бурения и давления в нагнетательной линии буровых насосов, соответствующих тем или иным ситуациям. Каждая из таких ситуаций, например заклинка опоры долота, полный износ его вооружения и т.д. характеризуется определенными величинами вышеперечисленных параметров бурения. На эталонные признаки для всех технологических ситуаций составляется матрица и закладывается в блоки-анализаторы устройства.
A known method for determining the wear of the support and armament of the bit, based on the application of the theory of pattern recognition when processing information about the parameters of the drilling process, obtained using the appropriate sensors [1]
In this method, preliminary experimental studies determine the reference values of signals from the sensors about the weight of the drilling tool, the amplitude and frequency of the torsional self-oscillations of the drill string that occur when the bit interacts with the face, the mechanical drilling speed and pressure in the discharge line of the drilling pumps corresponding to other situations. Each of these situations, for example, a chisel support pin, complete wear of its weapons, etc. characterized by certain values of the above drilling parameters. On the reference features for all technological situations, a matrix is compiled and laid in the unit analyzers of the device.

В последующем, при бурении скважин с использованием известного способа контролируемые с помощью датчиков параметры бурения сравниваются в каждый момент времени с их эталонными значениями, величины которых задаются исходя из оптимальной для данной ситуации вероятности обнаружения отклонения. При совпадении сигналов, поступающих в устройство в процессе бурения, с эталонными значениями фиксируется та или иная забойная ситуация, характеризующая износ опоры либо вооружения долота. Subsequently, when drilling wells using the known method, the drilling parameters controlled by sensors are compared at each moment of time with their reference values, the values of which are set based on the probability of deviation detection that is optimal for a given situation. If the signals entering the device during drilling coincide with the reference values, this or that downhole situation is recorded that characterizes the wear of the support or armament of the bit.

Недостатком данного способа является то, что для определения эталонных значений параметров, характеризующих износ опоры либо вооружения долота в процессе бурения, требуется проведение большего объема экспериментальных исследований, поскольку значения этих параметров и их сочетания в большой степени зависят от физико-механических свойств разбуриваемых горных пород, отличающихся, например, в Западной Сибири, большим многообразием, а также от ряда технологических факторов (профиль бурящейся скважины, вид промывочной жидкости и т.д.). The disadvantage of this method is that to determine the reference values of the parameters characterizing the wear of the support or armament of the bit during drilling, a larger amount of experimental research is required, since the values of these parameters and their combination largely depend on the physicomechanical properties of the drilled rocks, differing, for example, in Western Siberia, a great variety, as well as from a number of technological factors (profile of the well being drilled, type of flushing fluid, etc.).

К числу недостатков данного способа относится также использование для передачи колебаний, возникающих при взаимодействии долота с забоем, колонны бурильных труб. В последнее время при бурении нефтяных и газовых скважин все большее применение находят комбинированные бурильные колонны, в состав которых наряду со стальными трубами входят легкосплавные бурильные трубы, обладающие большой способностью гасить вибрации, исходящие от долота в процессе бурения, затрудняя применение данного способа при бурении глубоких скважин. The disadvantages of this method also include the use of drill pipe string for transmitting vibrations arising from the interaction of the bit with the face. Recently, when drilling oil and gas wells, combined drillstrings are being used more and more, along with steel pipes which include alloy drill pipes, which have great ability to damp vibrations emanating from the bit during drilling, making it difficult to use this method when drilling deep wells .

Известен способ определения износа опоры и вооружения долота [2] основанный на измерениях, осуществляемых на поверхности с помощью соответствующих датчиков вибраций бурового инструмента и колебаний токовой нагрузки в цепи электродвигателя вращателя (ротора буровой установки). В результате сопоставления в каждый момент времени величин контролируемых параметров в процессе бурения в общем спектре колебаний бурового инструмента фиксируются определенные диагностические частоты и соотношения между колебаниями бурового инструмента и колебаниями токовой нагрузки в цепи электродвигателя вращателя, характеризующие состояние опоры и вооружения долота. A known method for determining the wear of the support and armament of the bit [2] based on measurements taken on the surface using the corresponding sensors of vibration of the drilling tool and fluctuations of the current load in the circuit of the rotator motor (rig rotor). As a result of comparing the values of the controlled parameters at each moment of time during drilling, certain diagnostic frequencies and relationships between the oscillations of the drilling tool and the fluctuations of the current load in the rotator motor circuit are fixed in the general spectrum of the drilling tool’s oscillations, characterizing the state of the support and armament of the bit.

Недостатком известного способа является то, что он не может быть использован в турбинном бурении, потому что в число контролируемых при его реализации параметров входит величина токовой нагрузки в цепи электродвигателя, что представляется возможным только при роторном способе бурения и при бурении с применением электробура. The disadvantage of this method is that it cannot be used in turbine drilling, because the number of parameters monitored during its implementation includes the current load in the electric motor circuit, which is possible only with the rotary method of drilling and when drilling using an electric drill.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения износа опоры вооружения долота в процессе бурения скважины [3]
В основе этого способа наряду с измерениями механической скорости бурения и частоты вращения долота, производимыми на поверхности, имеют место измерения частоты и амплитуды гидравлических импульсов, генерируемых забойным излучателем, производимые в нисходящем потоке промывочной жидкости при помощи специального датчика, устанавливаемого на стоянке манифольда.
Closest to the proposed is a method for determining the wear of the arms support bit during drilling [3]
At the heart of this method, along with measurements of the mechanical drilling speed and bit rotation frequency, made on the surface, there are measurements of the frequency and amplitude of hydraulic pulses generated by the downhole emitter, made in the downward flow of flushing fluid using a special sensor installed in the parking lot of the manifold.

Известный способ включает в себя предварительную стадию, заключающуюся в проведении экспериментальных исследований, в ходе которых определяются исходные данные для построения эталонной кривой работы нового долота, необходимой в последующем для определения износа опоры и вооружения работающего на забое долота, которая представляет собой графическую зависимость безразмерной механической скорости бурения от безразмерного крутящего момента на долоте. The known method includes a preliminary stage, which consists in carrying out experimental studies, during which initial data are determined to construct a reference curve for the operation of a new bit, which is subsequently needed to determine the wear of the support and armament of a bit working on the bottom, which is a graphical dependence of the dimensionless mechanical speed drilling from dimensionless torque on a bit.

Под безразмерной механической скоростью бурения понимается квадратный корень из соотношения текущей механической скорости бурения к произведению текущей частоты вращения долота и диаметра долота. The dimensionless mechanical drilling speed is the square root of the ratio of the current mechanical drilling speed to the product of the current bit rotation frequency and the bit diameter.

За безразмерный крутящий момент принято отношение текущего забойного крутящего момента на долоте к произведению текущей забойной осевой нагрузки на долото и диаметра долота. For dimensionless torque, the ratio of the current bottomhole torque on the bit to the product of the current bottomhole axial load on the bit and the diameter of the bit is taken.

Забойная информация о текущих значениях крутящего момента и осевой нагрузки на долоте передаются в процессе бурения на поверхность в виде гидравлических импульсов, генерируемых клапаном-модулятором, входящим в состав забойной компоновки системы, с помощью которой реализуется данный способ. Downhole information about the current values of torque and axial load on the bit are transmitted during drilling to the surface in the form of hydraulic pulses generated by the modulator valve, which is part of the downhole layout of the system with which this method is implemented.

Графическая зависимость безразмерной механической скорости бурения от безразмерного крутящего момента на долоте для нового долота представляет собой практически прямую линию. The graphical dependence of the dimensionless mechanical drilling speed on the dimensionless torque on the bit for a new bit is almost a straight line.

При работе долота на забое происходит износ его вооружения и фактическая кривая зависимости безразмерной механической скорости бурения от безразмерного крутящего момента, построение которой ведется на основании вышеописанных измерений, производимых в процессе бурения в каждый момент времени, отклоняется вниз от эталонной. Отклонение это растет с увеличением времени работы долота на забое. При этом эффективность работы долота оценивается параметром, зависящим только от степени износа вооружения долота и литологических изменений разбуриваемого геологического разреза. В результате постоянного анализа этого параметра и величины крутящего момента на долоте при помощи компьютерного устройства определяется состояние долота. When the bit is operated at the bottom, its weapons are worn out and the actual curve of the dimensionless mechanical drilling speed versus dimensionless torque, which is built on the basis of the above measurements made during drilling at any time, deviates down from the reference. This deviation increases with the increase in the working time of the bit at the bottom. At the same time, the performance of the bit is evaluated by a parameter that depends only on the degree of wear of the bit's armament and lithological changes of the drilled geological section. As a result of a constant analysis of this parameter and the magnitude of the torque on the bit with the help of a computer device, the state of the bit is determined.

К недостаткам известного способа относятся низкая точность распознавания забойный ситуаций, связанных с износом опоры и вооружения долота в процессе бурения, что вызвано малой информативностью контролируемых забойных параметров, вследствие чего для определения причины изменения забойной ситуации необходимы заранее построенные эталонные графические зависимости безразмерной механической скорости от безразмерного крутящего момента, для построения которых, с учетом имеющегося многообразия типов долот и литологической неоднородности разбуриваемых геологических размеров, требуется проведение большого объема предварительных экспериментальных исследований, что снижает и оперативность способа. The disadvantages of this method include the low accuracy of recognition of downhole situations associated with wear of the support and armament of the bit during drilling, which is caused by the low information content of the controlled downhole parameters, and therefore, to determine the cause of the change in the downhole situation, pre-built reference graphic dependences of dimensionless mechanical speed on dimensionless torque moments for the construction of which, taking into account the existing variety of types of bits and lithological heterogeneity and drilled geological dimensions, a large amount of preliminary experimental research is required, which reduces the efficiency of the method.

Измерение гидравлических импульсов, генерируемых забойным излучателем, в нисходящем потоке промывочной жидкости, имеющем значительные шумовые помехи, обусловленные работой наземного бурового оборудования, снижает качество забойной информации. Measurement of hydraulic pulses generated by a downhole emitter in a downward flow of flushing fluid, which has significant noise interference due to the operation of ground-based drilling equipment, reduces the quality of downhole information.

Целью изобретения является повышение точности способа за счет увеличения получаемой с забоя информации, способствующей определению причины изменения забойной ситуации в процессе бурения скважины винтовым двигателем. The aim of the invention is to increase the accuracy of the method by increasing the information obtained from the bottom hole, helping to determine the cause of the change in the bottom hole situation during drilling of a well with a screw motor.

Цель достигается тем, что в известном способе определения износа опоры и вооружения долота, основанном на измерении забойной информации о работе долота, формируемой в виде гидравлических импульсов, и ее анализе, в процессе бурения скважины в качестве забойной информации используют гидравлические импульсы, образующиеся при работе винтового двигателя и вооружения долота, на устье скважины в потоке промывочной жидкости одновременно измеряют величины частоты и амплитуды их электрических аналогов, а анализ забойной информации осуществляют путем сопоставления в каждый момент времени измеряемых величин. The goal is achieved by the fact that in the known method of determining the wear of the support and armament of the bit, based on measuring downhole information about the work of the bit, formed in the form of hydraulic pulses, and its analysis, in the process of drilling a well, hydraulic pulses generated during the operation of the screw are used as downhole information the engine and armament of the bit, at the wellhead in the flow of flushing fluid, simultaneously measure the frequency and amplitude of their electrical counterparts, and analyze the downhole information t by comparing the measured values at each instant of time.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в качестве забойной информации об изменениях состояния опоры и вооружения долота и литологического состава разбуриваемого геологического разреза вместо гидравлических импульсов, модулируемых с помощью специально для этого предназначенного устройства, используют гидравлические импульсы, образующиеся при работе винтового двигателя, а также гидравлические импульсы, образующиеся в результате работы вооружения долота. Таким образом заявляемый способ соответствует критерию изобретения "Новизна". A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the claimed method differs from the known one in that hydraulic pulses are used instead of hydraulic pulses modulated by means of a specially designed device for using downhole information about changes in the state of support and armament of the bit and lithological composition of the drilled geological section generated during the operation of the screw engine, as well as hydraulic pulses resulting from the operation of weapons chisels. Thus, the claimed method meets the criteria of the invention of "Novelty."

Измерение частоты и амплитуды гидравлических импульсов, образующихся при работе вооружения долота, осуществляемого в предлагаемом способе одновременно с измерениями частоты и амплитуды гидравлических импульсов, образующихся при работе винтового двигателя, придает известному техническому решению новое техническое свойство повышение точности определения износа опоры и вооружения долота за счет выделения причины изменения забойной ситуации, позволяющее в процессе бурения выявлять признаки забойных ситуаций, характеризующие износ опоры и вооружения долота, что дает основание сделать вывод о соответствии технического решения критерию изобретения "Существенные отличия". The measurement of the frequency and amplitude of hydraulic pulses generated during the operation of the armament of the bit, carried out in the proposed method simultaneously with the measurements of the frequency and amplitude of hydraulic pulses generated during the operation of the screw engine, gives the well-known technical solution a new technical property to increase the accuracy of determining the wear of the support and armament of the bit due to the allocation the reasons for the change in the bottomhole situation, which allows, during the drilling process, to identify signs of downhole situations that characterize wear on pores and armaments of the bit, which gives reason to conclude that the technical solution meets the criteria of the invention "Significant differences".

На фиг. 1 приведена схема системы оперативного контроля параметров режима бурения. In FIG. 1 shows a diagram of a system for operational control of drilling mode parameters.

Гидравлические импульсы, образующиеся при работе вооружения долота 1 и винтового двигателя 2, воздействуют на пьезоприемник 3, установленный в потоке промывочной жидкости на устье бурящейся скважины. Вследствие воздействия гидравлических импульсов на пьезоприемник в нем возникают переменные электродвижущие силы (ЭДС), характер динамики которых, т.е. частота и амплитуда, определяются режимными параметрами забойного излучателя. Hydraulic impulses generated during the operation of the armament of the bit 1 and the screw engine 2 act on the piezoelectric receiver 3 installed in the flow of flushing fluid at the mouth of the well being drilled. Due to the action of hydraulic pulses on the piezoelectric receiver, variable electromotive forces (EMF) arise in it, the nature of the dynamics of which, i.e. frequency and amplitude are determined by the operational parameters of the downhole emitter.

Частота импульсов, образующихся при работе вооружения долота, определяется частотой вращения выходного вала винтового двигателя, количеством зубков (зубьев) на долоте, амплитуда в основном, физико-механическими свойствами разбуриваемых горных пород и вылетом зубков (зубьев) над телом шарошки (износом вооружения). The frequency of pulses generated during the operation of the armament of the bit is determined by the rotational speed of the output shaft of the screw engine, the number of teeth (teeth) on the bit, the amplitude is mainly the physicomechanical properties of the drilled rocks and the flight of teeth (teeth) above the roller cutter body (wear of the weapon).

Частота и амплитуда импульсов, образующихся при работе винтового двигателя, определяются его режимными параметрами частотой вращения выходного вала, полезной мощностью, развиваемой в процессе бурения. The frequency and amplitude of the pulses generated during the operation of the screw motor are determined by its operating parameters, the output shaft rotation frequency, and the net power developed during drilling.

Развиваемая винтовым двигателем полезная мощность находится в прямой зависимости от момента сопротивления вращению долота при бурении, конструктивных особенностей долота (тип вооружения, исполнение опор), его физического состояния (износ опор, износ вооружения) и физико-механических свойств (буримость, моментоемкость) разбуриваемых горных пород. The useful power developed by a screw engine is directly dependent on the moment of resistance to rotation of the bit during drilling, design features of the bit (type of weapon, design of supports), its physical condition (wear of supports, wear of weapons) and physical and mechanical properties (drillability, torque capacity) of the drilled mining rocks.

Преобразованные в пьезоприемнике в переменные ЭДС гидравлические импульсы поступают на вход индикатора режимных параметров (ИРП), состоящего из усилителей 4, частотных фильтров 5 и оснащенного магнитоэлектрическими показывающими приборами 6, шкалы которых отградуированы в импульсах в секунду (частотные характеристики) и в вольтах (амплитудные характеристики). Информация о контролируемых в процессе бурения параметрах поступает в блок регистрации 7, снабженный многоканальным самопищущим прибором, где происходит параллельная запись текущих значений контролируемых параметров на диаграммную ленту. The hydraulic pulses converted in the piezoelectric receiver to alternating EMF are fed to the input of the mode parameter indicator (IRP), consisting of amplifiers 4, frequency filters 5 and equipped with magnetoelectric indicating devices 6, the scales of which are graded in pulses per second (frequency characteristics) and in volts (amplitude characteristics ) Information about the parameters monitored during the drilling process enters the recording unit 7, equipped with a multi-channel self-cleaning device, where the current values of the monitored parameters are recorded in parallel on the chart tape.

Определение износа опоры и вооружения долота производится на основе сопоставления контролируемых параметров и их оперативного анализа в процессе бурения скважины. Determining the wear of the support and armament of the bit is based on a comparison of the controlled parameters and their operational analysis during the drilling of the well.

На фиг. 2 изображены фрагменты диаграмм с записью контролируемых параметров, которые были получены при бурении скважины Суторминского нефтяного месторождения производственного объединения "Ноябрьскнефтегаз" в 1987 г. во время промысловых испытаний макетного образца системы контроля забойных параметров, служащей для реализации заявляемого способа. Бурение осуществлялось с применением винтового забойного двигателя Д1-195. In FIG. 2 shows fragments of diagrams with recording of controlled parameters that were obtained while drilling a well at the Sutorminskoye oil field of the Noyabrskneftegaz production association in 1987 during field tests of a prototype of the downhole parameter monitoring system used to implement the inventive method. Drilling was carried out using a downhole screw motor D1-195.

Представлены фрагменты диаграммных лент, отражающих конечный этап отработки долота 215, 9МЗ-ГНУРО4 при бурении скважины N 454 куста 4А в интервале глубин 2521-2525 м. Fragments of diagram tapes are presented that reflect the final stage of bit development 215, 9MZ-GNURO4 while drilling well N 454 of cluster 4A in the depth interval 2521-2525 m.

Зафиксированные на первой-шестой минутах фрагментов значения контролируемых параметров характеризуют нормальный, без резких изменений, процесс бурения. The values of controlled parameters recorded at the first to sixth minute of fragments characterize the normal, without drastic changes, drilling process.

На седьмой минуте фрагмента процесс бурения характеризуется увеличением амплитуды (кривая 1) электрических аналогов гидравлических импульсов, образующихся при работе винтового двигателя, с 6 до 10 В при снижении их частоты (кривая 2) с 16,5 до 13,5 имп/с, что свидетельствует о внезапном возрастании крутящего момента (момента силы сопротивления) на выходном валу двигателя. При этом частота (кривая 4) электрических аналогов гидравлических импульсов, образующихся при работе вооружения долота, заметно снизилась. С 42 имп/с ее значение упало до 30 имп/с, т.е. почти на 1/3. Амплитуда (кривая 3) электрических аналогов указанных импульсов изменилась незначительно (с 8 до 9 В). At the seventh minute of the fragment, the drilling process is characterized by an increase in the amplitude (curve 1) of the electrical analogues of the hydraulic pulses generated during the operation of the screw motor from 6 to 10 V with a decrease in their frequency (curve 2) from 16.5 to 13.5 imp / s, which indicates a sudden increase in torque (moment of resistance force) on the output shaft of the engine. At the same time, the frequency (curve 4) of the electrical analogs of the hydraulic pulses generated during the operation of the armament of the bit significantly decreased. From 42 imp / s, its value dropped to 30 imp / s, i.e. almost 1/3. The amplitude (curve 3) of the electrical analogues of these pulses changed slightly (from 8 to 9 V).

Анализ описанных изменений контролируемых забойных параметров позволил сделать вывод о заклинке одной из шарошек долота, после чего осевая нагрузка на долото была снижена и бурение велось с пониженной в целях избежания заклинки шарошки осевой нагрузкой на долото, чему соответствуют участки диаграмм, представленные на девятой-двенадцатой минутах фрагментов (фиг. 2). При этом значение амплитуды сигнала, образующегося при работе винтового двигателя, составляло 5-6 В, а частота возросла до 18 имп/с. Соответственно изменились и динамические характеристики сигнала, образующегося при работе вооружения долота. Амплитуда снизилась до 7-8 В, а частота импульсов возросла до 43-45 имс/с. An analysis of the described changes in the controlled downhole parameters made it possible to conclude that one of the bit cone bits was jammed, after which the axial load on the bit was reduced and drilling was carried out with a reduced axial load on the bit in order to avoid the bit cone jamming, which corresponds to the sections of the diagrams presented in the ninth to twelfth minutes fragments (Fig. 2). The value of the amplitude of the signal generated during operation of the screw motor was 5-6 V, and the frequency increased to 18 pulses / s. Accordingly, the dynamic characteristics of the signal generated during the operation of the armament of the bit also changed. The amplitude decreased to 7-8 V, and the pulse frequency increased to 43-45 rms / s.

На двенадцатой минуте фрагментов повторно зафиксированы изменения контролируемых забойных параметров, аналогичные тем, что были зафиксированы на седьмой минуте, свидетельствующие о повторной, несмотря на пониженную осевую нагрузку, заклинке шарошки долота. At the twelfth minute of the fragments, changes in the controlled downhole parameters were re-recorded, similar to those that were recorded at the seventh minute, indicating a repeated, despite a reduced axial load, chisel chisel.

На девятнадцатой минуте фрагментов фиг. 2 зафиксировано резкое снижение амплитуды сигнала, образующегося при работе винтового двигателя с 9,5 до 1,0 В, сопровождающееся снижением его частоты до 10 имп/с при соответствующем изменении частоты импульсов, образующихся при работе вооружения долота, что характеризует переход винтового двигателя в тормозной режим работы вследствие возрастания крутящего момента на выходном валу двигателя, после чего наступила полная остановка двигателя (двадцать первая минута фрагментов). At the nineteenth minute of the fragments of FIG. Figure 2 shows a sharp decrease in the amplitude of the signal generated during operation of the screw engine from 9.5 to 1.0 V, accompanied by a decrease in its frequency to 10 pulses / s with a corresponding change in the frequency of pulses generated during the operation of the armament of the bit, which characterizes the transition of the screw engine in the brake mode of operation due to an increase in torque on the output shaft of the engine, after which the engine stopped completely (twenty-first minute of fragments).

Было сделано предположение о заклинке второй шарошки долота. Бурение было приостановлено с целью замены долота. An assumption was made about the spell of the second bit cutter. Drilling was suspended in order to replace the bit.

Внешний осмотр отработанного долота, произведенный на устье буровой после его подъема, подтвердил наличие двух заклиненных шарошек при работоспособном вооружении. An external inspection of the spent bit, performed at the mouth of the rig after its lifting, confirmed the presence of two jammed cones with operational weapons.

На фиг. 3 представлены фрагменты диаграммных лент с графическими изображениями значений контролируемых параметров, зафиксированными при бурении скважины N 2006 Кукуйской площади производственного объединения "Пермнефть" долотом Ш215, 9СЗ-ГНУ с использованием винтового двигателя Д2-195 в интервале 1602-1604 м. In FIG. Figure 3 shows fragments of diagram tapes with graphical images of the values of controlled parameters recorded during drilling of well N 2006 on the Kukuiskaya area of the Permneft production association with a bit Ш215, 9СЗ-ГНУ using a screw engine D2-195 in the interval 1602-1604 m.

Участки диаграмм, соответствующие первой-двадцатой минутам фрагментов, характеризуются колебаниями динамических характеристик сигнала, образующегося при работе винтового двигателя (кривая 1 амплитуды от 1,5 до 3,0 В, кривая 2 частоты от 18 до 20 имп/с), и сигнала, образующегося при работе вооружения долота (кривая 3 амплитуды от 3,5 до 5,5 В, кривая 4 частоты от 40,5 до 42,0 имп/с). Такие колебания динамических характеристик свидетельствуют о работоспособном состоянии вооружения долота. The sections of the diagrams corresponding to the first to twentieth minutes of the fragments are characterized by fluctuations in the dynamic characteristics of the signal generated during the operation of the screw engine (amplitude curve 1 from 1.5 to 3.0 V, frequency curve 2 from 18 to 20 pulse / s), and the signal a bit formed during the operation of the weapon (curve 3 amplitudes from 3.5 to 5.5 V, curve 4 frequencies from 40.5 to 42.0 imp / s). Such fluctuations in dynamic characteristics indicate the operational state of the armament of the bit.

При нормальном состоянии вооружения долота эффективный процесс бурения характеризуется значениями амплитуды электрических аналогов не ниже 3В (фиг. 2). При меньших ее значениях бурение не эффективно либо из-за износа вооружения долота, либо винтового двигателя. Конкретная причина устанавливается с учетом значений динамических характеристик аналогов гидравлических импульсов, образующихся при работе вооружения долота. In the normal state of armament of the bit, an effective drilling process is characterized by the values of the amplitude of electrical analogues not lower than 3V (Fig. 2). At lower values, drilling is not effective either because of the wear of the armament of the bit or the screw engine. A specific reason is established taking into account the values of the dynamic characteristics of analogues of hydraulic pulses generated during the operation of the armament of the bit.

Участки фрагментов диаграмм, соответствующие двадцать пятой-девяностой минутам, отличаются стабилизацией динамических характеристик контролируемых сигналов при снижении амплитуды электрических аналогов импульсов, образующихся при работе винтового двигателя, до 1 В, а амплитуды электрических аналогов импульсов, образующихся при работе вооружения долота до 2 В. Указанные изменения контролируемых параметров объясняются износом вооружения долота. Внешний осмотр поднятого из скважины долота показал, что твердосплавные зубки долота имели износ от 1/2 до 2/3 от первоначальной их высоты. Опоры шарошек долота были в работоспособном состоянии. The sections of the fragments of the diagrams corresponding to twenty-fifth to ninety minutes differ in stabilization of the dynamic characteristics of the monitored signals while reducing the amplitude of the electrical analogs of the pulses generated during operation of the screw motor to 1 V, and the amplitudes of the electrical analogs of the pulses generated during the operation of the armament of the bit to 2 V. changes in the controlled parameters are explained by the wear of the armament of the bit. External examination of the bit raised from the well showed that the carbide teeth of the bit had wear from 1/2 to 2/3 of their original height. The cone supports were in working order.

Применение предлагаемого способа, по сравнению с прототипом, обеспечивает следующие преимущества. The application of the proposed method, compared with the prototype, provides the following advantages.

Повышение точности оценки забойных ситуаций, связанных с износом опоры и вооружения долота в процессе бурения, за счет увеличения получаемой с забоя информации позволяет значительно сократить объем предварительных экспериментальных исследований, поскольку отпадает необходимость построения эталонных графических зависимостей. Improving the accuracy of the assessment of downhole situations associated with wear of the support and armament of the bit during drilling, by increasing the information obtained from the bottom, significantly reduces the amount of preliminary experimental research, since there is no need to build reference graphic dependencies.

Использование в качестве носителей информации о забойных параметрах процесса работы долота гидравлических импульсов, образующихся при работе винтового двигателя и вооружения долота, позволяет повысить надежность способа, так как для его реализации не требуется дополнительных специально изготовленных устройств для формирования носителя забойной информации, т.е. модулирования гидравлических импульсов. The use of hydraulic pulses of information on the downhole process parameters of the bit of hydraulic pulses generated during the operation of the screw engine and armament of the bit, allows to increase the reliability of the method, since its implementation does not require additional specially made devices for forming a bottomhole information carrier, i.e. modulation of hydraulic pulses.

Возможность использования в качестве гидравлического канала связи с забоем бурящейся скважины наряду с нисходящим потоком промывочной жидкости восходящего потока, имеющего меньшие шумовые помехи, обусловленные работой буровых насосов и другого наземного оборудования, позволяет повысить качество забойной информации. The possibility of using an ascending stream, which has less noise interference due to the operation of mud pumps and other ground equipment, can be used as a hydraulic communication channel with the bottom of a well being drilled, along with a downward flow of flushing fluid, which allows improving the quality of downhole information.

Снижаются энергетические затраты на привод буровых насосов вследствие того, что формирование гидравлических импульсов, несущих забойную информацию, происходит без применения специальных устройств, обусловливающих дополнительные гидравлические сопротивления в циркуляционной системе бурящейся скважины. The energy costs for drilling mud drive are reduced due to the fact that the formation of hydraulic pulses carrying downhole information occurs without the use of special devices that cause additional hydraulic resistance in the circulating system of the drilled well.

Claims (1)

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА ОПОРЫ И ВООРУЖЕНИЯ ДОЛОТА В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ ВИНТОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, основанный на измерении забойной информации о работе долота, формируемой в виде гидравлических импульсов, и ее анализе в процессе бурения скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения за счет увеличения получаемой с забоя информации, в качестве забойной информации используют гидравлические импульсы, образующиеся при работе винтового двигателя и вооружения долота, на устье скважины в потоке промывочной жидкости одновременно измеряют величины частоты и амплитуды их электрических аналогов, а анализ забойной информации осуществляют путем сопоставления в каждый момент времени измеряемых величин. METHOD FOR DETERMINING THE SUPPORT WEAR AND WEAP WEAPONS IN THE PROCESS OF DRILLING A WELL WITH A SCREW ENGINE, based on measuring downhole information about the operation of a bit, formed in the form of hydraulic pulses, and its analysis during drilling, characterized in that, in order to increase the accuracy of determination due to information obtained from the bottom hole, hydraulic pulses generated during the operation of the screw engine and the armament of the bit at the wellhead in the flow of flushing fluid are used as bottomhole information and simultaneously measure the magnitude of the frequency and amplitude of their electrical analogues, and the analysis of downhole information is carried out by comparing the measured values at each moment of time.
SU4931084 1991-04-24 1991-04-24 Method for determination of wear of drill bit bearing and cutting structure during well drilling by screw downhole motor RU2036301C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4931084 RU2036301C1 (en) 1991-04-24 1991-04-24 Method for determination of wear of drill bit bearing and cutting structure during well drilling by screw downhole motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4931084 RU2036301C1 (en) 1991-04-24 1991-04-24 Method for determination of wear of drill bit bearing and cutting structure during well drilling by screw downhole motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2036301C1 true RU2036301C1 (en) 1995-05-27

Family

ID=21571721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4931084 RU2036301C1 (en) 1991-04-24 1991-04-24 Method for determination of wear of drill bit bearing and cutting structure during well drilling by screw downhole motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2036301C1 (en)

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1134704, кл. E 21B 47/00, 1985. *
2. Авторское свидетельство СССР N 730958, кл. E 21B 45/00, 1980. *
3. Бурение, разработка и эксплуатация газовых и морских нефтяных месторождений в зарубежных странах. Экспресс-информация, зарубежный опыт, вып. N 2, М., ВНИИЭгазпром, 1987, с.2-7. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1298394C (en) Method of determining drill bit wear
US9057245B2 (en) Methods for optimizing and monitoring underground drilling
CA2020960C (en) Method of monitoring the drilling of a borehole
US4926686A (en) Method for determining the wear of the cutting means of a tool during drilling a rocky formation
EP0377235A1 (en) Method and apparatus for determining a characteristic of the movement of a drill string
US6227044B1 (en) Methods and apparatus for detecting torsional vibration in a bottomhole assembly
Zannoni et al. Development and field testing of a new downhole MWD drillstring dynamics sensor
NO322255B1 (en) Method and apparatus for detecting and displaying torque vibration
Rafezi et al. Drilling signals analysis for tricone bit condition monitoring
US12091968B2 (en) Systems, apparatuses, and methods for determining rock mass properties based on blasthole drill performance data including compensated blastability index (CBI)
US4981036A (en) Method of determining the porosity of an underground formation being drilled
Sugiura et al. Measurement of Mud Motor Back-Drive Dynamics, Associated Risks, and Benefits of Real-Time Detection and Mitigation Measures
US3345867A (en) Method and apparatus for measuring rock bit wear while drilling
Myers et al. Drillstring vibration: a proxy for identifying lithologic boundaries while drilling
Dubinsky et al. Surface monitoring of downhole vibrations: Russian, European, and American approaches
RU2036301C1 (en) Method for determination of wear of drill bit bearing and cutting structure during well drilling by screw downhole motor
GB2275283A (en) Detection of bit whirl
Forshaw Case study: automated stringer detection boosts drilling efficiency with less downtime
Shen et al. Understand the effect of mud pulse on drilling dynamics using big data and numerical modeling
CN103256038B (en) The method of monitoring downhole drill bit behavior in service
US11773712B2 (en) Method and apparatus for optimizing drilling using drill bit generated acoustic signals
Schultz et al. Oilwell drillbit failure detection using remote acoustic sensing
RU2180398C2 (en) Method of control over process of drilling of inclined- horizontal holes
Hou et al. The Effect of Rock Bit Cutting Structure on Rock Breaking Efficiency
SU1099058A1 (en) Apparatus for monitoring the wear of bit