RU2171480C2 - Process and gear for installation of electronic equipment under soft surface layer of ground - Google Patents
Process and gear for installation of electronic equipment under soft surface layer of ground Download PDFInfo
- Publication number
- RU2171480C2 RU2171480C2 RU96120772A RU96120772A RU2171480C2 RU 2171480 C2 RU2171480 C2 RU 2171480C2 RU 96120772 A RU96120772 A RU 96120772A RU 96120772 A RU96120772 A RU 96120772A RU 2171480 C2 RU2171480 C2 RU 2171480C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- borehole
- series
- seismic
- specified
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Область техники
Данное изобретение относится к способам и устройствам сбора вертикальной геологической информации с целью разведки и наблюдения за разработкой месторождений полезных ископаемых.Technical field
This invention relates to methods and devices for collecting vertical geological information for the purpose of exploration and monitoring the development of mineral deposits.
Уровень техники
Так как ценность полезных ископаемых, в т.ч. нефти и газа, продолжает расти, возрастает интерес к способам для эффективного поиска всех полезных ископаемых в известных залежах полезных ископаемых и обнаружения новых месторождений. Информация о степени истощения и распределении полезных ископаемых в месторождении позволяет при эксплуатации применять наиболее эффективные технологии в конкретных условиях месторождения. Точный контроль за истощением месторождения данного полезного ископаемого требует возобновления точных обследований в течение длительного периода времени. Учитывая также, что по разному расположенные и соединенные сейсмические приемники дают отличающиеся результаты, сейсмические приемники необходимо размещать и соединять одинаково для обследований, проводимых в разное время.State of the art
Since the value of minerals, incl. oil and gas continues to grow, there is growing interest in methods for efficiently searching for all mineral resources in known mineral deposits and discovering new deposits. Information on the degree of depletion and distribution of minerals in the field allows for the application of the most effective technologies in specific field conditions. Accurate monitoring of the depletion of a given mineral deposit requires the resumption of accurate surveys over a long period of time. Considering also that differently located and connected seismic receivers give different results, seismic receivers must be placed and connected the same way for surveys conducted at different times.
Известны способы сейсмических исследований, включающие развертывание сейсмических приемников, например геофонов, в различных местах на поверхности земли и проведение замеров (см., например, АС СССР N 811163, G 01 V 1/00. 1979 г., патент Великобритании N 2090406, G 01 V 1/00, 1981 г., а также кн. Сейсморазведка. Справочник геофизика, М.: Недра, 1981 г.). По завершении обследования приемники возвращают для последующего использования в другой программе обследования. При проведении обследования в океане вода и слой ила обычно гасят волны разрежения, так что они не распространяются в иле или воде, где они могли бы быть приняты расположенным там сейсмическим прибором. Это также справедливо для мягкого слоя земной поверхности при наземных обследованиях. Таким образом данные, полученные на поверхности, не так точны, как данные, полученные с глубины внутри буровой скважины. Если предстоит получить данные обследования в более позднее время, то приемники должны быть заново развернуты на поверхности, при этом маловероятно, что они будут размещены и соединены так же, как и в первом обследовании. Known methods of seismic research, including the deployment of seismic receivers, such as geophones, in various places on the surface of the earth and taking measurements (see, for example, the USSR AS N 811163, G 01
Поэтому, чтобы обеспечить точные обследования месторождений с течением времени, необходима повторимость расположения сейсмических приемников и прием сигналов как волн разрежения, так и сжатия. Therefore, to ensure accurate field surveys over time, it is necessary to repeat the location of seismic receivers and receive signals of both rarefaction and compression waves.
Известен также способ наблюдения за разрабатываемым месторождением, включающий бурение промышленной буровой скважины, введение трехмерного геофона для сбора данных и удаление прибора из буровой скважины после окончания измерений для добычи полезного ископаемого (см., например, патент США N 4969130 от 06.11.1990, МПК G 01 V 1/28). Трехмерный геофон способен регистрировать волны сжатия и волны разрежения. Это позволяет получать информацию о литографии, пористости, типе жидкости в порах, виде пор, глубине залегания уплотнений, анизотропных изменениях давления и анизотропных изменениях температуры. Однако, если предстоит осуществить последующие замеры, добыча должна быть прекращена, а прибор снова введен в буровую скважину. Положение и соединение приемника геофона не будет тем же, что и прежде, и поэтому даст искаженные данные по сравнению с первоначально полученными. Таким образом, даже если этот способ регистрирует волны и разрежения и сжатия, трудно сравнить результаты последующих обследований из-за различного положения и соединения геофона. There is also a known method for observing a developed field, including drilling an industrial borehole, introducing a three-dimensional geophone to collect data and removing the device from the borehole after completing measurements for mining (see, for example, US patent N 4969130 of November 6, 1990, IPC G 01
Известно также устройство для приема сейсмических данных, включающее в себя корпус, устанавливаемый на наружной поверхности обсадной трубы скважины, и размещенные в этом корпусе датчики, например геофоны (см. патент США N 4986350, E 21 В 47/00, E 21 В 47/12, G 01 V 1/00, 1991). Недостатком известного устройства является невысокая точность измерений, поскольку воздействия, воспринимаемые датчиками (геофонами), поступают сразу с нескольких направлений, что затрудняет идентификацию информации о сигналах по отдельным конкретным направлениям. A device for receiving seismic data is also known, which includes a housing mounted on the outer surface of the casing of the well, and sensors placed in this housing, such as geophones (see US patent N 4986350, E 21 V 47/00, E 21 V 47 / 12, G 01
Известен также способ установки приборов под поверхностью земли, включающий бурение скважины с помощью бурового оборудования и установку приборов в этой скважине (см. , например, патент США N 4969130, МПК G 01 V 1/28, 1990). There is also known a method of installing devices under the surface of the earth, including drilling a well using drilling equipment and installing devices in this well (see, for example, US patent N 4969130, IPC G 01
Недостатком известного способа является невозможность получения точной и достоверной информации от установленного прибора при наблюдениях в течение длительного времени, поскольку при каждой новой установке прибора вносятся искажения в его местоположение. The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining accurate and reliable information from the installed device during observations for a long time, since with each new installation of the device distortions are introduced into its location.
Известен комплекс средств для установки приборов под поверхностью земли, включающий в себя средства для бурения скважины, сейсмические датчики и средства для установки сейсмических датчиков в скважине, а также комплекс средств для сбора сейсмической информации, включающий в себя источник сигнала, приемники сигнала, средства связи и блок управления (см., например, патент США N 4969130, G 01 V 1/28, 1990). Однако эти комплексы не позволяют получить достаточно точную геологическую информацию об изменениях, происходящих в месторождениях полезных ископаемых в течение длительного периода времени при их разработке, поскольку они рассчитаны на проведение предварительной разведки и оценки месторождений. A known set of tools for installing instruments below the surface of the earth, including means for drilling a well, seismic sensors and means for installing seismic sensors in a well, as well as a set of tools for collecting seismic information, including a signal source, signal receivers, communication means and control unit (see, for example, US patent N 4969130, G 01
Сущность изобретения
Задачей изобретения является создание способов и устройств, позволяющих получить точную и достоверную геологическую картину месторождения полезного ископаемого с учетом динамики изменений, происходящих в процессе разработки месторождения.SUMMARY OF THE INVENTION
The objective of the invention is the creation of methods and devices to obtain an accurate and reliable geological picture of a mineral deposit, taking into account the dynamics of changes occurring in the process of developing the field.
Для решения поставленной задачи предложен способ наблюдения за промышленными месторождениями полезных ископаемых. Один вариант этого способа включает следующие операции: постоянную установку геофона в буровой скважине, генерирование первой серии сейсмических волн, прием геофонами первой серии сейсмических данных, запись первой серии данных указанного приема первой серии сейсмических данных, генерирование второй серии сейсмических волн по прохождении достаточно большого промежутка времени для изменения состояния месторождения с момента генерирования первой серии сейсмических волн, получение второй серии сейсмических данных геофоном и запись второй серии сейсмических данных указанного приема второй серии сейсмических данных. To solve this problem, a method for monitoring industrial mineral deposits is proposed. One variant of this method includes the following operations: permanent installation of a geophon in a borehole, generation of a first series of seismic waves, reception by a geophone of a first series of seismic data, recording of a first series of data of said reception of a first series of seismic data, generating a second series of seismic waves after a sufficiently long period of time to change the state of the field since the generation of the first series of seismic waves, obtaining a second series of seismic data by a geophone and recording in a second series of seismic data of the indicated reception of the second series of seismic data.
В качестве сейсмических приборов могут быть использованы, например, геофоны, гидрофоны, приборы для измерения давления или электромагнитные измерительные приборы. Указанная операция постоянной установки прибора может включать в себя бурение скважины с помощью бурового оборудования, введение прибора в буровую скважину и постоянное закрепление сейсмического прибора в буровой скважине. As seismic instruments can be used, for example, geophones, hydrophones, instruments for measuring pressure or electromagnetic measuring instruments. The specified operation of the permanent installation of the device may include drilling a well using drilling equipment, the introduction of the device into the borehole and the permanent fixing of the seismic device in the borehole.
Другой вариант способа наблюдения за промышленным месторождением полезных ископаемых включает в себя следующие операции: бурение непромышленной скважины ниже мягкого слоя земной поверхности с помощью буровой установки с гибкой буровой трубой, установку в пробуренной скважине трубы, заполнение цементом пространства между внешней поверхностью установленной трубы и внутренней поверхностью буровой скважины, опускание в первый раз электронного прибора в установленную трубу, получение первой серии данных с помощью электронного прибора и удаление электронного прибора из трубы, а по прошествии достаточно большого промежутка времени для изменения состояния месторождения, с момента указанного опускания в первый раз, во второй раз осуществляют опускание электронного прибора в установленную трубу и получают вторую серию данных с помощью электронного прибора. Another variant of the method for monitoring an industrial mineral deposit includes the following operations: drilling a non-industrial well below a soft layer of the earth using a drilling rig with a flexible drill pipe, installing a pipe in a drilled well, filling cement with the space between the outer surface of the installed pipe and the inner surface of the drilling wells, lowering for the first time an electronic device into an installed pipe, receiving the first series of data using an electronic device and removal of the electronic device from the pipe, and after a sufficiently long period of time to change the state of the field, from the moment of said lowering for the first time, the electronic device is lowered into the installed pipe for the second time and a second series of data is obtained using the electronic device.
Заполнение указанного пространства цементом может быть выполнено путем закачивания цемента вниз по трубе, так что цемент выходит из трубы снизу и поднимается вверх вдоль стенок скважины. Для того, чтобы обеспечить доступ к верхней части трубы, цемент может проталкиваться вниз с помощью пробки. В качестве электронного прибора может быть использован, например, геофон, прибор измерения температуры, прибор измерения давления, гидрофон, прибор измерения гравиметрического сопротивления, прибор измерения удельного сопротивления, электромагнитный измерительный прибор и радиационный дозиметр. Filling said space with cement can be done by pumping cement down the pipe so that the cement exits the pipe from below and rises up along the walls of the well. In order to provide access to the upper part of the pipe, cement can be pushed down with a cork. As an electronic device, for example, a geophone, a temperature measuring device, a pressure measuring device, a hydrophone, a gravimetric resistance measuring device, a resistivity measuring device, an electromagnetic measuring device and a radiation dosimeter can be used.
Согласно изобретению предложен также способ установки приборов под поверхностью земли. Способ включает в себя следующие операции: бурение буровой скважины буровым оборудованием, введение прибора в буровую скважину и постоянное закрепление прибора в буровой скважине. Операцию бурения выполняют, предпочтительно, с помощью буровой установки с гибкой буровой трубой. Бурение может быть также выполнено с помощью форсунки высокого давления, или с помощью буровой головки, приводимой в движение от забойного мотора или от буровой колонны. Операция бурения может также включать в себя бурение неглубокой скважины большого диаметра, введение в неглубокую скважину большого диаметра обсадной трубы большого диаметра, заполнение цементом пространства между внешней поверхностью обсадной трубы большого диаметра и внутренней поверхностью скважины большого диаметра и бурение глубокой скважины малого диаметра изнутри и ниже неглубокой скважины большого диаметра. Прибор может прикрепляться к буровой трубе или к специально опускаемой в скважину трубе, а закрепление прибора в скважине может выполнятся путем заполнения буровой скважины цементом. В этом случае цемент закачивают вниз по трубе, так что цемент выходит снизу трубы и заполняет пространство между трубой и буровой скважиной от нижней части трубы по направлению к верху трубы. Закрепление прибора в скважине может быть осуществлено также за счет оседания стенок скважины. Буровое оборудование может быть оставлено в скважине или удалено из нее, например, через внутреннюю часть трубы. Прибор для указанной операции введения выбирают из группы, включающей геофон, прибор измерения температуры, прибор измерения давления, гидрофон, прибор измерения гравиметрического сопротивления, прибор измерения удельного сопротивления, электромагнитный измерительный прибор и радиационный дозиметр. The invention also provides a method of installing devices below the surface of the earth. The method includes the following operations: drilling a borehole with drilling equipment, introducing the device into the borehole, and permanently securing the device in the borehole. The drilling operation is preferably carried out using a drilling rig with a flexible drill pipe. Drilling can also be performed using a high-pressure nozzle, or using a drill head driven by a downhole motor or from a drill string. A drilling operation may also include drilling a shallow borehole of large diameter, introducing a large diameter casing of a large diameter into a shallow borehole, filling the space between the outer surface of the casing of large diameter and the inner surface of the borehole with cement, and drilling a deep well of small diameter from the inside and below the shallow large diameter wells. The device can be attached to the drill pipe or to a pipe specially lowered into the well, and fixing the device in the well can be done by filling the drill hole with cement. In this case, cement is pumped down the pipe so that the cement exits from the bottom of the pipe and fills the space between the pipe and the borehole from the bottom of the pipe toward the top of the pipe. Fixing the device in the well can also be carried out by subsidence of the walls of the well. Drilling equipment can be left in the well or removed from it, for example, through the inside of the pipe. The device for the indicated introduction operation is selected from the group consisting of a geophone, a temperature measuring device, a pressure measuring device, a hydrophone, a gravimetric resistance measuring device, a resistivity measuring device, an electromagnetic measuring device and a radiation dosimeter.
Согласно изобретению предложен также прибор для приема сейсмических данных. Это устройство содержит элемент геофона, который работает в X-направлении, элемент геофона, который работает в Y-направлении, элемент геофона, который работает в Z-направлении, а также корпус для составных частей геофона, который постоянно закреплен в буровой скважине. Корпус прибора может быть герметизирован, предпочтительно, эпоксидной смолой или стеклом и прикреплен к трубе снаружи или изнутри. According to the invention, an apparatus for receiving seismic data is also provided. This device contains a geophone element that works in the X-direction, a geophone element that works in the Y-direction, a geophone element that works in the Z-direction, as well as a housing for the components of the geophone, which is permanently fixed in the borehole. The device body can be sealed, preferably with epoxy resin or glass, and attached to the pipe from the outside or from the inside.
Согласно изобретению предложен также комплекс средств для сбора сейсмической информации. Комплекс включает источник сигнала, приемник сигнала, блок управления, который посылает и принимает информацию к источнику сигнала и приемнику сигнала и от них, и средства передачи данных между блоком управления и приемником сигнала и источником сигнала, причем указанный приемник сигнала постоянно закреплен в буровой скважине. Приемник сигнала может содержать элемент геофона, который работает в X-направлении, элемент геофона, который работает в Y-направлении, элемент геофона, который работает в Z-направлении и корпус для указанных элементов геофона, причем корпус может быть выполнен герметизированным, например эпоксидной смолой или стеклом. Указанные средства передачи данных могут быть выполнены в виде кабеля, проходящего от указанного корпуса к поверхности земли, или в виде передатчика информации к поверхности земли, причем указанные средства передачи данных, предпочтительно, выполнены герметизированными. According to the invention also proposed a set of tools for collecting seismic information. The complex includes a signal source, a signal receiver, a control unit that sends and receives information to and from the signal source and the signal receiver, and data transmission means between the control unit and the signal receiver and the signal source, the specified signal receiver being permanently fixed in the borehole. The signal receiver may comprise a geophone element that works in the X-direction, a geophone element that works in the Y-direction, a geophone element that works in the Z-direction and a housing for said geophone elements, the housing may be sealed, for example, epoxy or glass. Said data transmission means can be made in the form of a cable passing from the indicated housing to the earth's surface, or in the form of an information transmitter to the earth's surface, said data transmission means being preferably sealed.
Согласно изобретению предложен также комплекс средств для установки приборов под поверхностью земли, включающий буровое оборудование для бурения скважины, средства введения прибора в буровую скважину и средства закрепления прибора в буровой скважине, причем указанные средства закрепления прибора в буровой скважине включают в себя средства для постоянного закрепления прибора в скважине. Буровое оборудование, предпочтительно, включает в себя буровую установку с гибкой буровой трубой и буровой модуль около буровой головки, которая проходит от нижнего конца трубы, причем буровой модуль приводит в движение буровую головку. Указанное буровое оборудование может также содержать средства для вращения колонны труб, соединенной с буровой головкой и вращающей буровую головку. Буровая головка может быть заменена на форсунку. Средства введения и закрепления прибора в буровой скважине могут включать трубу, к которой прикрепляется прибор и через которую закачивается цемент для заполнения буровой скважины цементом, или включать трубу указанной буровой установки с гибкой буровой трубой. Указанная буровая установка, указанные средства введения и закрепления прибора в буровой скважине могут содержать трубу, которая имеет буровую головку у нижней части и к которой прикрепляется прибор, и через которую закачивается цемент для заполнения буровой скважины цементом. Указанный прибор может включать в себя элемент геофона в X-направлении, элемент геофона в Y-направлении и элемент геофона в Z-направлении и корпусную конструкцию для указанных элементов геофона. Указанный прибор может также дополнительно содержать соединительные средства, которые передают информацию, полученную указанными элементами геофона. The invention also provides a set of tools for installing devices below the surface of the earth, including drilling equipment for drilling a well, means for introducing the device into the borehole, and means for fixing the device in the borehole, said means for fixing the device in the borehole include means for permanently fixing the device in the well. The drilling equipment preferably includes a drill rig with a flexible drill pipe and a drilling module near the drill head that extends from the lower end of the pipe, the drill module driving the drill head. Said drilling equipment may also comprise means for rotating the pipe string connected to the drill head and rotating the drill head. The drill head can be replaced with a nozzle. Means for introducing and securing the device in the borehole may include a pipe to which the device is attached and through which cement is pumped to fill the borehole with cement, or include a pipe of said drilling rig with a flexible drill pipe. The specified drilling rig, the indicated means of introducing and securing the device in the borehole may include a pipe that has a drill head at the bottom and to which the device is attached, and through which cement is pumped to fill the borehole with cement. The specified device may include a geophone element in the X-direction, a geophone element in the Y-direction and a geophone element in the Z-direction and a housing structure for the specified elements of the geophone. The specified device may also optionally contain connecting means that transmit information received by the specified elements of the geophone.
Перечень фигур чертежей
Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже приведено описание примеров выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, где подобные части в каждом из нескольких чертежей обозначены теми же номерами позиций и на которых:
фиг. 1 изображает в поперечном разрезе вид прибора в вертикальной буровой скважине;
фиг. 2 изображает основные положения способа установки прибора в вертикальной буровой скважине;
фиг. 3 изображает в поперечном разрезе вид бурового оборудования с гибкой буровой трубой;
фиг. 4a - 4d изображают в поперечном разрезе вид сейсмического прибора для использования в вертикальной буровой скважине;
фиг. 4e изображает в поперечном разрезе вид по оси Z прибора на X-геофон;
фиг. 4f изображает в поперечном разрезе вид по оси Z прибора на Y-геофон;
фиг. 4g изображает в поперечном разрезе вид по оси Z прибора на Z-геофон;
фиг. 5 изображает схему варианта прикрепления прибора к трубе для введения в буровую скважину;
фиг. 6 изображает схему варианта прикрепления прибора к трубе для введения в буровую скважину;
фиг. 7 изображает основные положения способа наблюдения за промышленным месторождением:
фиг. 8 изображает схему варианта изобретения с прибором, прикрепленным снаружи трубы, и с прибором, прикрепленным изнутри трубы; и
фиг. 9 изображает вариант изобретения, в котором верхняя частью трубы удалена.List of drawings
For a better understanding of the present invention, the following is a description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, where like parts in each of several drawings are denoted by the same reference numbers and in which:
FIG. 1 is a cross-sectional view of an apparatus in a vertical borehole;
FIG. 2 depicts the main provisions of the method of installing the device in a vertical borehole;
FIG. 3 is a cross-sectional view of a drilling equipment with a flexible drill pipe;
FIG. 4a - 4d are cross-sectional views of a seismic device for use in a vertical borehole;
FIG. 4e is a cross-sectional view along the Z-axis of an instrument on an X-geophone;
FIG. 4f is a cross-sectional view along the Z-axis of the instrument on a Y-geophone;
FIG. 4g is a cross-sectional view along the Z axis of the instrument on a Z-geophone;
FIG. 5 depicts a diagram of an embodiment of attachment of a device to a pipe for insertion into a borehole;
FIG. 6 depicts a diagram of an embodiment of attachment of a device to a pipe for insertion into a borehole;
FIG. 7 depicts the main provisions of the method for monitoring an industrial field:
FIG. 8 is a diagram of an embodiment of the invention with a device attached outside the pipe and with a device attached inside the pipe; and
FIG. 9 shows an embodiment of the invention in which the upper part of the pipe is removed.
Следует отметить, однако, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только типичные варианты выполнения изобретения и поэтому не могут рассматриваться в качестве ограничений содержания изобретения, которое включает другие равно эффективные варианты выполнения. It should be noted, however, that the accompanying drawings illustrate only typical embodiments of the invention and therefore cannot be construed as limiting the content of the invention, which includes other equally effective embodiments.
Примеры конкретного осуществления изобретения
На фиг. 1 и 2 показан в поперечном разрезе вид скважины (1) для сейсмического прибора и основные положения способа установки прибора. Способ включает бурение первого участка (2) скважины на глубину около 15 м. Этот первый участок (2) относительно шире, чем более глубокий второй участок (3) скважины, который также должен быть пробурен. На этом первом участке (2) устанавливают обсадную трубу (10) большего диаметра (например, 89 - 114 мм). Пространство между обсадной трубой (10) и грунтом заполняют цементом для постоянного закрепления обсадной трубы (10) на месте. Затем бурят участок (3) меньшего диаметра (например, около 61 мм) ниже обсадной трубы (10) большего диаметра на глубину около 210 - 300 м (эта глубина может быть значительно больше при условии определенной окружающей среды вокруг буровой скважины). Затем к трубе (30) прикрепляют сейсмический прибор (40), а трубу вставляют в скважину (1). Конец трубы (30) проходит почти до дна скважины (1), а прибор прикреплен к трубе (30) на глубине приблизительно 90 - 120 м (эта глубина может быть изменена в соответствии с желаемым исполнением прибора). Затем в трубу (30) закачивают цемент, так что он стекает вниз по трубе (30) и выходит из отверстия (31) внизу. Сначала бетон заполняет пространство между трубой (30) и участком (3) меньшего диаметра и окружает приборы (40), а затем бетон заполняет пространство между трубой (30) и обсадной трубой (10) большего диаметра. Когда бетон застывает, прибор (40) закрепляется в скважине (1) постоянно. Таким способом приборы могут быть установлены как на суше, так и в открытом море.Examples of specific embodiments of the invention
In FIG. Figures 1 and 2 show a cross-sectional view of the borehole (1) for a seismic instrument and the main provisions of the installation method of the instrument. The method includes drilling the first section (2) of the well to a depth of about 15 m. This first section (2) is relatively wider than the deeper second section (3) of the well, which also needs to be drilled. In this first section (2), a larger diameter casing (10) is installed (for example, 89 - 114 mm). The space between the casing (10) and the ground is filled with cement to permanently fix the casing (10) in place. Then, a section (3) of a smaller diameter (for example, about 61 mm) is drilled below the casing (10) of a larger diameter to a depth of about 210-300 m (this depth can be significantly greater under the condition of a certain environment around the borehole). Then, a seismic device (40) is attached to the pipe (30), and the pipe is inserted into the well (1). The end of the pipe (30) extends almost to the bottom of the well (1), and the device is attached to the pipe (30) at a depth of approximately 90 - 120 m (this depth can be changed in accordance with the desired version of the device). Then cement is pumped into the pipe (30) so that it flows down the pipe (30) and exits from the hole (31) below. First, concrete fills the space between the pipe (30) and the section (3) of a smaller diameter and surrounds the instruments (40), and then concrete fills the space between the pipe (30) and the casing (10) of a larger diameter. When the concrete solidifies, the device (40) is fixed in the borehole (1) constantly. In this way, devices can be installed both on land and in the open sea.
В некоторых грунтах приборы могут быть закреплены в буровой скважине путем допущения оседания стенок буровой скважины на прибор. Со временем это обеспечит превосходное соединение прибора с окружающей породой вследствие однородности материала вокруг прибора. In some soils, instruments can be fixed in the borehole by allowing the walls of the borehole to settle on the instrument. Over time, this will provide an excellent bond between the instrument and the surrounding rock due to the uniformity of material around the instrument.
Так как стоимость бурового оборудования имеет тенденцию к снижению, то более целесообразно будет прикреплять сейсмический прибор непосредственно к гибкой буровой трубе. Затем гибкую буровую трубу оставляют в буровой скважине, в то время как приборы постоянно закрепляют в буровой скважине. Бетон закачивают в буровую скважину через гибкую буровую трубу, так что он течет вверх и вокруг приборов, как в предыдущем варианте. Так же, как и приборы, буровую головку и двигатель затем постоянно закрепляют в буровой скважине. Этот способ предпочтительнее, когда дешевле оставить буровое оборудование в буровой скважине, чем вытаскивать его наружу. Форсунка для подачи воды под высоким давлением является одним из типов бурового оборудования, которое может со временем стать достаточно недорогим, чтобы его можно было оставить в буровой скважине. Since the cost of drilling equipment tends to decrease, it will be more advisable to attach the seismic device directly to the flexible drill pipe. The flexible drill pipe is then left in the borehole while the instruments are permanently fixed in the borehole. Concrete is pumped into the borehole through a flexible drill pipe, so that it flows up and around the devices, as in the previous embodiment. Like instruments, the drill head and engine are then permanently fixed in the borehole. This method is preferable when it is cheaper to leave the drilling equipment in the borehole than to pull it out. A high pressure water nozzle is a type of drilling equipment that can become inexpensive enough to be left in the borehole over time.
На фиг. 3 показано буровое оборудование с гибкой буровой трубой. Буровая 5 головка (301) приводится в движение забойным двигателем (302). Забойный двигатель (302) работает от давления грязевого насоса, которое создается насосом на поверхности. Гибкая буровая труба (305) соединяет насос (304) с забойным двигателем (302). По мере того как буровую скважину (306) пробуривают глубже, гибкую буровую трубу (305) сматывают с барабана (307) через колесо (308). Колесо 3 (308) размещено над буровой скважиной (306) так, чтобы гибкая буровая труба могла спускаться с колеса (308) вниз в буровую скважину (306). In FIG. 3 shows drilling equipment with a flexible drill pipe. Drill 5 head (301) is driven by a downhole motor (302). The downhole motor (302) is powered by the pressure of the mud pump, which is created by the pump on the surface. A flexible drill pipe (305) connects the pump (304) to the downhole motor (302). As the borehole (306) is drilled deeper, the flexible drill pipe (305) is wound from the drum (307) through the wheel (308). Wheel 3 (308) is placed above the borehole (306) so that the flexible drill pipe can be lowered from the wheel (308) down into the borehole (306).
Одним примером бурового оборудования (310) с гибкой буровой трубой является "Fleet Model 40-20 Coild Tubing Unit", выпускаемое фирмой "Vita International, Inc." Эта установка имеет следующие характеристики:
Производительность инжекторной головки: до 18160 кг.One example of drilling equipment (310) with a flexible drill pipe is the "Fleet Model 40-20 Coild Tubing Unit" manufactured by Vita International, Inc. This installation has the following characteristics:
Injection head performance: up to 18160 kg.
Привод: планетарный редуктор и цепная конечная передача с гидростатическим приводом. Drive: planetary gearbox and chain final drive with hydrostatic drive.
Скорость: 66 м макс. Speed: 66 m max.
Тормозная система: основной тормоз - безотказный мокрого типа, вспомогательный тормоз - пневматический ленточного типа. Brake system: the main brake is a wet-type fail-safe, the auxiliary brake is a pneumatic belt type.
Разматыватель: ручная/гидравлическая система. Uncoiler: manual / hydraulic system.
Система сцепки: пазы Лебуса с многозаходными зажимными роликами. Coupling system: Lebus grooves with multi-pass clamping rollers.
Диапазон размеров: до 89 мм. Size range: up to 89 mm.
Возможность установки на грузовике, прицепе, салазках. Possibility of installation on a truck, trailer, slide.
Гидравлическая система выравнивания и центрирования. Hydraulic leveling and centering system.
Мачта: до 9 м до устья скважины с возможностью самоустановки/съема накопительного/рабочего барабана. Mast: up to 9 m to the wellhead with the possibility of self-installation / removal of the storage / working drum.
Дополнительное оборудование: лебедки, насосы и т.д. по требованию заказчика. Additional equipment: winches, pumps, etc. at the request of the customer.
Силовое оборудование: дизель до 200 л.с. Power equipment: diesel up to 200 hp
Гидравлика: инжектор и накопительные/рабочие барабаны - гидростатическая система "Sunstrand", максимальное давление - 352 кг/см2.Hydraulics: injector and storage / working drums - hydrostatic system "Sunstrand", maximum pressure - 352 kg / cm 2 .
Выравнивание, подъем, наматывание и боковое позиционирование: обычный насос шестеренного типа с максимальным давлением 21 1 кг/см2.Alignment, lifting, winding and lateral positioning: a conventional gear type pump with a maximum pressure of 21 1 kg / cm 2 .
Накопительный/рабочий барабан
Диаметр фланца: 3048 мм
Внешний диаметр труб: 60,3 мм; 50,8 мм; 44,5 мм; 38,1 мм; 31,8 мм; 25,4 мм;
Диаметр сердечника соответственно: 2438 мм; 2032 мм; 1829 мм; 1829 мм; 1829 мм; 1829 мм;
Емкость соответственно: 900 м; 2135 м; 2928 м; 4270 м; 5795 м; 9150 м.Accumulator / snare drum
Flange Diameter: 3048 mm
The outer diameter of the pipes: 60.3 mm; 50.8 mm; 44.5 mm; 38.1 mm; 31.8 mm; 25.4 mm;
Core diameter, respectively: 2438 mm; 2032 mm; 1829 mm; 1829 mm; 1829 mm; 1829 mm;
Capacity respectively: 900 m; 2135 m; 2928 m; 4270 m; 5795 m; 9150 m.
Опора барабана для труб: боковые рамы с возможностью открывания гидроприводом для обеспечения легкой замены барабанов. Drum support for pipes: side frames with the possibility of opening the hydraulic actuator to ensure easy replacement of the drums.
Управление:
А. Электроуправление гидросистемой инжекторного барабана, накопительного барабана и поворота (наматывания).Control:
A. Electrical control of the hydraulic system of the injection drum, storage drum and rotation (winding).
В. Обычное для подъема, выравнивания, центрирования, лебедок и т.п. B. Normal for lifting, leveling, centering, winches, etc.
Устанавливается в кабине управления грузовика или прицепа. Возможно дистанционное управление системой А на расстоянии 15 м. Installed in the control cabin of a truck or trailer. Remote control of system A is possible at a distance of 15 m.
На фиг. 4а изображен на виде вдоль оси Y сейсмический прибор (401) для постоянного закрепления в буровой скважине. Этот прибор содержит три геофона: X-геофон (402), расположенный с возможностью приема волн вдоль оси X, Y-геофон (403), расположенный с возможностью приема волн вдоль оси Y, Z-геофон, расположенный с возможностью приема волн вдоль оси Z. Через прибор (401) проходит кабель (405) для передачи данных, полученных геофонами. Прибор (401) также имеет корпус (406) водонепроницаемой конструкции, который герметизирует кабель (405) и находящиеся в нем геофоны (402), (403) и (404). Сам кабель (405) герметизирован на участках, которые выходят из корпуса (406). Участки кабеля (405) внутри корпуса (406) находятся у соединительных точек, которые соединяются с геофонами. Таким образом, чтобы обеспечить водонепроницаемый барьер для всего прибора (401), там, где кабель (405) входит в корпус (406) у обоих концов, между кабелем (405) и корпусом (406) выполняют уплотнения (407). Внутренние уплотнения также образуют водонепроницаемый барьер между корпусом (406) и кабелем (405). Кабель (405) и корпус (406) могут быть уплотнены стеклом, эпоксидной смолой либо уплотнительными кольцами, в зависимости от конкретного применения. In FIG. 4a is a view along the Y axis of a seismic device (401) for permanent fixing in a borehole. This device contains three geophones: X-geophone (402), located with the possibility of receiving waves along the X axis, Y-geophone (403), located with the possibility of receiving waves along the Y axis, Z-geophone, located with the possibility of receiving waves along the Z axis A cable (405) passes through the device (401) to transmit data received by geophones. The device (401) also has a waterproof housing (406) that seals the cable (405) and the geophones (402), (403) and (404) located in it. The cable itself (405) is sealed in areas that exit the housing (406). Cable sections (405) inside the housing (406) are located at connecting points that connect to geophones. Thus, in order to provide a waterproof barrier for the entire device (401), where the cable (405) enters the housing (406) at both ends, seals (407) are made between the cable (405) and the housing (406). The internal seals also form a waterproof barrier between the housing (406) and the cable (405). Cable (405) and housing (406) can be sealed with glass, epoxy resin or o-rings, depending on the specific application.
Возможны также другие типы приборов. Они включают: прибор измерения температуры, прибор измерения давления, гидрофон, прибор измерения гравиметрического сопротивления, прибор измерения удельного сопротивления, электромагнитный измерительный прибор и радиационный дозиметр. Other types of instruments are also possible. They include: a temperature measuring device, a pressure measuring device, a hydrophone, a gravimetric resistance measuring device, a resistivity measuring device, an electromagnetic measuring device, and a radiation dosimeter.
На фиг. 4b на виде вдоль оси X изображены корпус (405) и геофоны (402), (403) и (404). На фиг. 4c на виде вдоль оси Y показаны корпус (405) и геофоны (402), (403) и (404). На фиг. 4d на виде вдоль оси Z изображены корпус (405) и геофоны (402), (403) и (404). На фиг. 4e на виде вдоль оси Z показан поперечный разрез Х-геофона. На фиг. 4f на виде вдоль оси Z показан Y-геофон. На фиг. 4g на виде вдоль оси Z показан Z- геофон. На фиг. 4e - 4g показаны также отверстия (411), (412) и (413) в корпусе (406). Кабель (405) проходит насквозь и соединяется с каждым геофоном в этих отверстиях. In FIG. 4b, a view (405) and geophones (402), (403) and (404) are shown in a view along the X axis. In FIG. 4c, a case (405) and geophones (402), (403) and (404) are shown in a view along the Y axis. In FIG. 4d, the case (405) and geophones (402), (403) and (404) are shown in a view along the Z axis. In FIG. 4e, a cross-sectional view of an X-geophone is shown in a view along the Z axis. In FIG. 4f, a view along the Z axis shows a Y-geophone. In FIG. 4g, a view along the Z axis shows a Z-geophone. In FIG. 4e - 4g also show holes (411), (412) and (413) in the housing (406). Cable (405) runs right through and connects to each geophone in these holes.
На фиг. 5 показан вариант прикрепления прибора к трубе. В этом варианте на трубе (502) закреплено центрирующее приспособление (501), которое используют для введения прибора. Центрирующее приспособление содержит верхнее и нижнее кольца (504) и дуги (505), которые проходят между обручами и соединяют их. Дуги (505) обладают некоторой гибкостью, а их внешний диаметр больше, чем у колец (504), так что они могут изгибаться под действием стенок буровой скважины для предотвращения контакта трубы и стенок буровой скважины. От обоих концов прибора (503) отходит кабель (506), который прикреплен к трубе (502) с помощью верхнего и нижнего колец (504). Прибор (503) может быть дополнительно прикреплен к трубе (502) путем обматывания водонепроницаемой ленты вокруг прибора (503) и трубы (502). In FIG. 5 shows a variant of attachment of the device to the pipe. In this embodiment, a centering device (501) is mounted on the pipe (502), which is used to introduce the device. The centering device comprises upper and lower rings (504) and arcs (505) that extend between the hoops and connect them. Arcs (505) have some flexibility, and their outer diameter is larger than that of the rings (504), so that they can bend under the action of the walls of the borehole to prevent contact between the pipe and the walls of the borehole. From both ends of the device (503), a cable (506) leaves, which is attached to the pipe (502) using the upper and lower rings (504). The device (503) can be further attached to the pipe (502) by wrapping a waterproof tape around the device (503) and the pipe (502).
На фиг. 6 показан другой вариант прикрепления прибора к трубе. В этом варианте два центрирующих приспособления (601) и (604) прикрепляют кабель (606) к трубе (602). Здесь нет центрирующего приспособления вокруг прибора, но одно центрирующее приспособление находится выше (601), а другое ниже (604). Прибор (603) также может быть прикреплен к трубе (602) путем обматывания водонепроницаемой ленты вокруг прибора (603) и трубы (602). In FIG. 6 shows another embodiment of attaching the device to the pipe. In this embodiment, two centering devices (601) and (604) attach the cable (606) to the pipe (602). There is no centering device around the device, but one centering device is above (601) and the other below (604). The device (603) can also be attached to the pipe (602) by wrapping a waterproof tape around the device (603) and the pipe (602).
Следует учесть, что многочисленные приборы могут быть прикреплены к одной трубе в различных местах. Многочисленные центрирующие приспособления также могут быть прикреплены в различных местах, чтобы предохранить трубу от контакта со стенками буровой скважины. Центрирующие приспособления следует прикреплять через каждые 3 м даже там, где нет приборов. It should be noted that numerous devices can be attached to one pipe in different places. Numerous centering devices can also be attached in various places to protect the pipe from contact with the walls of the borehole. Centering devices should be attached every 3 m, even where there are no devices.
На фиг. 7 изображена пооперационная блок-схема способа наблюдения за разрабатываемым месторождением полезного ископаемого. Способ заключается в постоянной установке сейсмического прибора в нижних слоях около исследуемого месторождения. Это осуществляют путем бурения скважины с помощью бурового оборудования. Затем в буровую скважину вставляют сейсмический прибор, такой как трехмерный геофон. Потом прибор постоянно закрепляют в буровой скважине путем заполнения буровой скважины бетоном. Это не только фиксирует прибор в одном положении, но и соединяет прибор с нижними слоями. Соединение позволяет воспринимать сейсмические волны, идущие через толщу пород, потому что прибор действительно прикреплен к нижним слоям. Следующим этапом способа является генерирование первой серии сейсмических волн. Эти волны отражаются в слоях и принимаются прибором. Данные записываются, так что разработчики полезных ископаемых получают сведения о состоянии месторождения вовремя. Позднее генерируют вторую серию сейсмических волн. Эту вторую серию данных также записывают для сравнения с первой серией данных. In FIG. 7 depicts an operational flow chart of a method for monitoring a developed mineral deposit. The method consists in the permanent installation of a seismic device in the lower layers near the investigated field. This is accomplished by drilling a well using drilling equipment. Then, a seismic device, such as a three-dimensional geophone, is inserted into the borehole. Then the device is constantly fixed in the borehole by filling the borehole with concrete. This not only fixes the device in one position, but also connects the device to the lower layers. The connection allows you to perceive seismic waves traveling through the thickness of the rocks, because the device is really attached to the lower layers. The next step of the method is the generation of the first series of seismic waves. These waves are reflected in the layers and are received by the device. Data is recorded so that mineral developers receive information on the state of the field on time. Later, a second series of seismic waves is generated. This second series of data is also recorded for comparison with the first series of data.
В этом способе сейсмический источник также может быть помещен в буровой скважине, примыкающей к буровой скважине для приемных приборов. Это позволяет сейсмическим волнам проходить от сейсмического источника вниз в нижние слои, отражаться обратно вверх к источнику и приниматься приемными приборами без прохождения через гасящий волны разрежения мягкий поверхностный слой земли. In this method, a seismic source can also be placed in a borehole adjacent to the borehole for receiving devices. This allows seismic waves to travel from the seismic source down to the lower layers, reflected back up to the source and received by receiving instruments without passing through the quenching soft surface layer of the earth.
На фиг. 8 показан вариант размещения приборов внутри буровой скважины. В этом варианте выполнения прибор (40) прикрепляют снаружи трубы (30), Трубу (30) вставляют в буровую скважину, так что прибор (40) находится примерно посередине буровой скважины. Трубу (30) постоянно закрепляют в буровой скважине путем закачивания бетона ниже центра трубы (30), так чтобы бетон выходил из отверстия (31) в нижней части трубы (30). Затем бетон поднимается в буровой скважине (3) между трубой (30) и стенками буровой скважины, так что он окружает прибор (40). Затем используют пробку (60), чтобы протолкнуть бетон вниз по трубе, так чтобы внутренняя часть трубы над пробкой (60) не была заполнена бетоном. Затем внутрь трубы помещают второй прибор (50) для проведения замеров. Этот прибор (50) может быть возвращен и снова вставлен всякий раз, когда необходимо проведение замеров. In FIG. 8 shows an embodiment of placing instruments inside a borehole. In this embodiment, the device (40) is attached outside the pipe (30), the pipe (30) is inserted into the borehole, so that the device (40) is located approximately in the middle of the borehole. The pipe (30) is permanently fixed in the borehole by pumping concrete below the center of the pipe (30), so that the concrete leaves the hole (31) in the lower part of the pipe (30). Then the concrete rises in the borehole (3) between the pipe (30) and the walls of the borehole, so that it surrounds the device (40). A plug (60) is then used to push the concrete down the pipe so that the inside of the pipe above the plug (60) is not filled with concrete. Then, a second device (50) is placed inside the pipe for measuring. This device (50) can be returned and reinserted whenever a measurement is necessary.
Похожим вариантом выполнения изобретения является установка трубы без прикрепления снаружи трубы (30) прибора (40). Цемент все же удаляют изнутри трубы (30) пробкой (60). В этом варианте выполнения приборы не закрепляют в буровой скважине постоянно. Наоборот, приборы опускают в трубу для проведения замеров. После замеров прибор удаляют для использования в другом месте. Всякий раз при необходимости проведения замеров приборы просто опускают обратно в трубу. A similar embodiment of the invention is to install the pipe without attaching it to the outside of the pipe (30) of the device (40). Cement is still removed from the inside of the pipe (30) with a stopper (60). In this embodiment, the devices are not permanently fixed in the borehole. On the contrary, the instruments are lowered into the pipe for measurements. After measurements, the instrument is removed for use elsewhere. Whenever a measurement is necessary, the instruments are simply lowered back into the pipe.
На фиг. 9 показана схема варианта установки приборов ниже мягкого поверхностного слоя земли. В этом варианте прибор (40) прикрепляют снаружи трубы (30), а пространство между трубой (30) и стенками буровой скважины заполняют бетоном, так же как и внутреннюю часть трубы (30). Особенностью этого варианта выполнения является отделение верхней части трубы (30). Труба (30) и буровая скважина (3) сверху покрыты землей. Это предохраняет верх трубы (30) от работы в качестве антенны путем изоляции прибора от вибраций, генерируемых на и над поверхностью земли. Эти вибрации ведут к созданию помех для сейсмических замеров, получаемых приборами. In FIG. 9 shows a diagram of a device installation option below a soft surface layer of the earth. In this embodiment, the device (40) is attached outside the pipe (30), and the space between the pipe (30) and the walls of the borehole is filled with concrete, as well as the inside of the pipe (30). A feature of this embodiment is the separation of the upper part of the pipe (30). The pipe (30) and the borehole (3) are covered with earth from above. This protects the top of the pipe (30) from working as an antenna by isolating the device from vibrations generated on and above the surface of the earth. These vibrations lead to interference with the seismic measurements obtained by the instruments.
Необходимо отметить, что описанные выше варианты выполнения иллюстрируют только типичные варианты выполнения изобретения и поэтому не могут рассматриваться в качестве ограничений содержания изобретения, которое включает другие равно эффективные варианты выполнения. It should be noted that the embodiments described above illustrate only typical embodiments of the invention and therefore cannot be construed as limiting the content of the invention, which includes other equally effective embodiments.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96120772A RU2171480C2 (en) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | Process and gear for installation of electronic equipment under soft surface layer of ground |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96120772A RU2171480C2 (en) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | Process and gear for installation of electronic equipment under soft surface layer of ground |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96120772A RU96120772A (en) | 1998-12-20 |
RU2171480C2 true RU2171480C2 (en) | 2001-07-27 |
Family
ID=20186702
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96120772A RU2171480C2 (en) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | Process and gear for installation of electronic equipment under soft surface layer of ground |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2171480C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1688762A3 (en) * | 2005-02-02 | 2010-01-06 | Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum - GFZ | Exploration device and method for registering seismic oscillations |
-
1996
- 1996-10-21 RU RU96120772A patent/RU2171480C2/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1688762A3 (en) * | 2005-02-02 | 2010-01-06 | Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum - GFZ | Exploration device and method for registering seismic oscillations |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5979588A (en) | Method and apparatus for installing electronic equipment below soft earth surface layer | |
US11092005B2 (en) | EM-telemetry remote sensing wireless network and methods of using the same | |
CN103946480B (en) | Detect and correct between subterranean zone unexpected fluid flowing method | |
US8463548B2 (en) | Drill bit tracking apparatus and method | |
US7178627B2 (en) | Methods for use in detecting seismic waves in a borehole | |
US6644402B1 (en) | Method of installing a sensor in a well | |
US5934373A (en) | Apparatus and method for monitoring underground fracturing | |
JP5352674B2 (en) | Reverse vertical borehole seismic survey by impact measurement in both directions during excavation | |
MX2010011148A (en) | Method for estimating formation permeability using time lapse measurements. | |
CA2264409A1 (en) | Method for permanent emplacement of sensors inside casing | |
US6584038B2 (en) | Device for receiving seismic waves and method for coupling them with a solid environment | |
CN113847019A (en) | Seismic and geological engineering integrated data acquisition system and method based on optical fiber sensing | |
CN213813970U (en) | Time-shifting VSP data acquisition system based on distributed optical fiber acoustic sensing | |
US20090238647A1 (en) | Method for coupling seismometers and seismic sources to the ocean floor | |
US8401796B2 (en) | Methods and systems for acoustically monitoring formations | |
US20050061513A1 (en) | Monitoring of a reservoir | |
Becker et al. | A slimhole approach to measuring distributed hydromechanical strain in fractured geothermal reservoirs | |
RU2171480C2 (en) | Process and gear for installation of electronic equipment under soft surface layer of ground | |
US9045970B1 (en) | Methods, device and components for securing or coupling geophysical sensors to a borehole | |
CA2487186C (en) | Method and apparatus for installing electronic equipment below soft earth surface layer | |
US7102961B2 (en) | Installation of seismic survey devices in shallow, low-angle boreholes | |
CN1181508A (en) | Method and apparatus for installing electronic equipment below soft earth surface layer | |
MXPA96004923A (en) | Method and apparatus for installing electronic equipment under a soft layer of the tie surface | |
CA2105885A1 (en) | Directional acoustic well logging method for detecting mechanical anisotropy | |
CN115144901A (en) | Investigation method for deep micro well logging |