RU2567064C1 - Способ определения угловой ориентации скважины - Google Patents

Способ определения угловой ориентации скважины Download PDF

Info

Publication number
RU2567064C1
RU2567064C1 RU2014136938/03A RU2014136938A RU2567064C1 RU 2567064 C1 RU2567064 C1 RU 2567064C1 RU 2014136938/03 A RU2014136938/03 A RU 2014136938/03A RU 2014136938 A RU2014136938 A RU 2014136938A RU 2567064 C1 RU2567064 C1 RU 2567064C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
well
angles
drilling
geomagnetic
accelerometers
Prior art date
Application number
RU2014136938/03A
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Юрьевич Дмитрюков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Нефтяная научно-производственная компания "ЭХО"
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 Общество с ограниченной ответственностью Нефтяная научно-производственная компания "ЭХО" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Нефтяная научно-производственная компания "ЭХО"
Priority to RU2014136938/03A priority Critical patent/RU2567064C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2567064C1 publication Critical patent/RU2567064C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, в частности к инклинометрическим измерениям в процессе бурения. Техническим результатом является повышение точности определения параметров скважины при значительном уровне вибраций и наличии постороннего влияния магнитных масс. Предложен способ определения угловой ориентации скважины, включающий измерение с помощью трех взаимоперпендикулярных феррозондов компонентов полного вектора геомагнитного поля, определение по показателям трех взаимоперпендикулярных акселерометров компонентов полного вектора силы тяжести и вычисление по полученным данным промежуточных значений азимутального и зенитного углов, определение поправок и вычисление окончательных значений азимутального и зенитного углов скважины для каждой точки измерения. При этом перед началом измерений в скважине определяют систематические погрешности феррозондов и акселерометров, определяют ожидаемую скорость изменения азимутального и зенитного углов в процессе бурения и определяют компоненты геомагнитного поля и величину силы тяжести в районе проведения буровых работ. Кроме того в процессе измерения в скважине дополнительно измеряют уровень вибраций с помощью акселерометров. При низком уровне вибраций накапливают данные для расчета поправки на постороннее магнитное влияние и рассчитывают азимутальный, зенитный углы и угол установки отклонителя с учетом определенных ранее систематических погрешностей, ожидаемых показаний геомагнитного поля в районе бурения и ожидаемой скорости изменения углов скважины в процессе бурения. При высоком уровне вибраций преимущественно рассчитывают уточненное значение угла установки отклонителя, ориентируясь на текущие показания феррозондов. Причем измерение вибраций ведут с помощью второго трехосевого акселерометра с повышенной, по сравнению с первым, чувствительностью к вибрациям. 1 з.п. ф-лы.

Description

Решение относится к области геофизических исследований скважин. Предпочтительная область: техника инклинометрических измерений в процессе бурения.
Известен способ корректировки зенитного и азимутального углов отклонения при магнитометрических замерах в скважине, при котором используют систему измерительных преобразователей в составе магнитных и гравитационных датчиков. В определенных точках ствола разбуриваемых скважин измеряют по три компонента гравитационного и магнитного полей, а также определяют систематическую погрешность магнитного поля. При дальнейшей обработке учитывают начальную величину погрешности векторов напряженности магнитного поля и устанавливают критерий сходимости для каждого откорректированного вектора магнитного поля (Пат. США №5623407, Ε21B 47/022).
Известен способ обработки сигналов инклинометрических преобразователей при магнитометрических измерениях в скважине, при котором определяют систематические погрешности преобразователей, на основе выходных сигналов преобразователей формируют поправки в виде непрерывных функций, аппроксимирующих зависимости систематических погрешностей преобразователей от заданных значений параметров, представленных измеренными значениями параметров, и вычитают полученные поправки из измеренных значений (Пат. РФ №2102596, Ε21B 47/02).
Известен способ определения направления скважины во время бурения с помощью трехосевого блока акселерометр - магнитометр, при котором по показаниям датчиков и по известным местному ускорению силы тяжести и по местному магнитному полю Земли определяют азимут, зенитный угол и положение отклонителя в скважине, проводя измерения по крайней мере на двух глубинах (Заявка РФ №95116643/03, Ε21B 47/022).
Известен способ измерения зенитных и азимутальных углов посредством магнитогравитационного инклинометра, при котором определяют с помощью феррозондов компоненты полного вектора геомагнитного поля, определяют по показаниям акселерометров компоненты полного вектора силы тяжести и сравнивают полученные значения со средним значением четырех предыдущих замеров относительно допуска (Пат. РФ №2231638, Ε21B 47/02 - прототип).
Всем известным способам присущи одинаковые недостатки: известные решения не осуществляют обработки измерений магнитного поля и поля силы тяжести по единому алгоритму, т.е. ошибка измерения поля силы тяжести, например, при вибрациях может повлиять на точность расчета зенитного, азимутального углов и угла установки отклонителя. Кроме того, при расчете не используются известные сведения о характере движения датчиков в процессе бурения, а также компоненты геомагнитного поля и величину поля тяжести в районе проведения буровых работ и отсутствует возможность одновременного автоматического определения магнитной поправки и коррекции вибрационного воздействия.
Цель предлагаемого решения - повышение точности определения параметров скважины при значительном уровне вибраций и наличии постороннего влияния магнитных масс.
Способ определения угловой ориентации скважины предусматривает в процессе скважинных измерений измерение с помощью трех взаимоперпендикулярных феррозондов компонентов полного вектора геомагнитного поля, определение по показателям трех взаимоперпендикулярных акселерометров компонентов полного вектора силы тяжести и вычисление по полученным данным промежуточных значений азимутального и зенитного углов, определение поправок и вычисление окончательных значений азимутального и зенитного углов скважины для каждой точки измерения. Перед началом скважинных измерений определяют систематические погрешности феррозондов и акселерометров, ожидаемую скорость изменения азимутального и зенитного углов в процессе бурения, компоненты геомагнитного поля и величину силы тяжести в районе проведения буровых работ, запоминают данные в вычислительном устройстве телесистемы, в процессе измерения в скважине дополнительно измеряют уровень вибраций с помощью акселерометров, при низком уровне вибраций накапливают данные для расчета поправки на постороннее магнитное влияние и рассчитывают азимутальный, зенитный углы и угол установки отклонителя с учетом определенных ранее систематических погрешностей, ожидаемых показаний геомагнитного поля в районе бурения и ожидаемой скорости изменения углов скважины в процессе бурения, при высоком уровне вибраций преимущественно рассчитывают уточненное значение угла установки отклонителя, ориентируясь на текущие показания феррозондов.
Для повышения точности измерения вибраций устанавливают второй трехосевой акселерометр с повышенной, по сравнению с первым, чувствительностью к вибрациям.
Перед началом измерений проводят калибровку датчиков, заключающуюся в определении систематических ошибок измерения компонент магнитного поля и поля силы тяжести, например ошибки измерения, связанные с неточностью установки магнитометра и акселерометра на каркасе датчика, запоминают полученные калибровочные коэффициенты в вычислительном устройстве телесистемы. Определяют ожидаемую скорость изменения азимутального и зенитного углов в процессе бурения скважины по техническим ограничениям способа бурения, запоминают. Определяют компоненты геомагнитного поля и величину силы тяжести в районе проведения буровых работ, запоминают эти данные.
Опускают датчики в составе телесистемы в скважину. Помимо непрерывных магнитогравитационных измерений в процессе бурения проводят измерение уровня вибраций с помощью трехосевого акселерометра.
Если позволяет конструкция телесистемы, можно установить второй трехосевой акселерометр с повышенной, по сравнению с первым акселерометром, чувствительностью к вибрациям, что значительно повысит точность измерения вибраций. При необходимости измеряют температуру в скважине, внося необходимые изменения в полученные ранее калибровочные коэффициенты. Используют калибровочные коэффициенты для коррекции систематических ошибок измерения компонентов геомагнитного поля и поля силы тяжести в скважине.
При низком уровне вибраций накапливают данные для расчета поправки на постороннее магнитное влияние, рассчитывают эту поправку. Одновременно по результатам скважинных измерений определяют азимутальный и зенитный углы ориентации продольной оси скважины с учетом поправки на постороннее магнитное влияние, а также рассчитывают угол установки отклонителя, используя данные района бурения и условий бурения, определенных и запомненных телесистемой до начала бурения. Передают полученные значения углов на поверхность либо сохраняют их в скважинной телесистеме.
При высоком уровне вибраций не обновляют значения азимутального и зенитного углов, но используют величины предыдущего и текущего измерения для уточнения угла установки отклонителя, при этом в роли основного измерения автоматически используют магнитометрические измерения, на значение которых влияние вибраций минимально.
Непрерывно передают рассчитанные значения азимутального, зенитного углов и угла установки отклонителя для передачи на поверхность, помимо этих величин можно передавать и другие параметры, а именно: величину поправки на постороннее магнитное влияние, неоткорректированные результаты магнитометрических измерений, уровень вибрации и т.п.
Для расчета значений углов используют, как минимум, 2 измерения геомагнитного поля и поля силы тяжести с установленными уровнями доверия, зависящими от уровня вибраций. Для каждого измерения геомагнитного поля или поля силы тяжести в вычислительном устройстве телесистемы используются данные о истинном значении соответствующего поля, характерном для района бурения, и данные измерений с учетом калибровочных коэффициентов. Расчет ведут по известным формулам, например, приведенным в статье (Shuster M.D., Oh S.D. Three-axis attitude determination from veetor observations //Journal of Guidanse, Control, and Dynamics, vol. 4, № 1. 1981. pp. 70-77).
Возможность определения угловой ориентации скважины с учетом сведений о характере движения телесистемы по скважине, уровня вибраций во время измерений, обработки измерений геомагнитного поля и поля силы тяжести по единому алгоритму значительно повышает точность измерений. Также появляется возможность получать при необходимости дополнительные сведения о ходе и условиях бурения.

Claims (2)

1. Способ определения угловой ориентации скважины, включающий измерение с помощью трех взаимоперпендикулярных феррозондов компонентов полного вектора геомагнитного поля, определение по показателям трех взаимоперпендикулярных акселерометров компонентов полного вектора силы тяжести и вычисление по полученным данным промежуточных значений азимутального и зенитного углов, определение поправок и вычисление окончательных значений азимутального и зенитного углов скважины для каждой точки измерения, отличающийся тем, что перед началом измерений в скважине определяют систематические погрешности феррозондов и акселерометров, определяют ожидаемую скорость изменения азимутального и зенитного углов в процессе бурения, определяют компоненты геомагнитного поля и величину силы тяжести в районе проведения буровых работ, в процессе измерения в скважине дополнительно измеряют уровень вибраций с помощью акселерометров, при низком уровне вибраций накапливают данные для расчета поправки на постороннее магнитное влияние и рассчитывают азимутальный, зенитный углы и угол установки отклонителя с учетом определенных ранее систематических погрешностей, ожидаемых показаний геомагнитного поля в районе бурения и ожидаемой скорости изменения углов скважины в процессе бурения, при высоком уровне вибраций преимущественно рассчитывают уточненное значение угла установки отклонителя, ориентируясь на текущие показания феррозондов.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерение вибраций ведут с помощью второго трехосевого акселерометра с повышенной, по сравнению с первым, чувствительностью к вибрациям.
RU2014136938/03A 2014-09-11 2014-09-11 Способ определения угловой ориентации скважины RU2567064C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014136938/03A RU2567064C1 (ru) 2014-09-11 2014-09-11 Способ определения угловой ориентации скважины

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014136938/03A RU2567064C1 (ru) 2014-09-11 2014-09-11 Способ определения угловой ориентации скважины

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2567064C1 true RU2567064C1 (ru) 2015-10-27

Family

ID=54362488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014136938/03A RU2567064C1 (ru) 2014-09-11 2014-09-11 Способ определения угловой ориентации скважины

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2567064C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4894923A (en) * 1987-05-27 1990-01-23 Alcan International Limited Method and apparatus for measurement of azimuth of a borehole while drilling
US6453239B1 (en) * 1999-06-08 2002-09-17 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for borehole surveying
RU2204017C2 (ru) * 2001-07-16 2003-05-10 Закрытое акционерное общество "Удмуртнефть-Бурение" Способ измерения ориентации ствола скважины в процессе бурения и устройство для осуществления способа
RU2206737C1 (ru) * 2001-10-02 2003-06-20 Закрытое акционерное общество "НТ-Курс" Способ измерения параметров траектории скважины
RU2231638C1 (ru) * 2002-11-04 2004-06-27 Общество с ограниченной ответственностью предприятие "АРКОН" Способ измерения зенитных и азимутальных углов
RU2250993C1 (ru) * 2003-09-23 2005-04-27 Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") Способ определения азимута и зенитного угла скважины
RU2253838C2 (ru) * 2003-07-18 2005-06-10 Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") Способ определения углов ориентации скважины и инклинометр

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4894923A (en) * 1987-05-27 1990-01-23 Alcan International Limited Method and apparatus for measurement of azimuth of a borehole while drilling
US6453239B1 (en) * 1999-06-08 2002-09-17 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for borehole surveying
RU2204017C2 (ru) * 2001-07-16 2003-05-10 Закрытое акционерное общество "Удмуртнефть-Бурение" Способ измерения ориентации ствола скважины в процессе бурения и устройство для осуществления способа
RU2206737C1 (ru) * 2001-10-02 2003-06-20 Закрытое акционерное общество "НТ-Курс" Способ измерения параметров траектории скважины
RU2231638C1 (ru) * 2002-11-04 2004-06-27 Общество с ограниченной ответственностью предприятие "АРКОН" Способ измерения зенитных и азимутальных углов
RU2253838C2 (ru) * 2003-07-18 2005-06-10 Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") Способ определения углов ориентации скважины и инклинометр
RU2250993C1 (ru) * 2003-09-23 2005-04-27 Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") Способ определения азимута и зенитного угла скважины

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10047600B2 (en) Attitude reference for tieback/overlap processing
US8781744B2 (en) Downhole surveying utilizing multiple measurements
CA2764152C (en) Downhole magnetic measurement while rotating and methods of use
US8185312B2 (en) Downhole surveying utilizing multiple measurements
US7650269B2 (en) Method and apparatus for surveying a borehole with a rotating sensor package
US7623961B2 (en) Method for determining a track of a geographical trajectory
GB2374940A (en) Surveying of boreholes
RU2567064C1 (ru) Способ определения угловой ориентации скважины
US9625609B2 (en) System and method for determining a borehole azimuth using gravity in-field referencing
US10577916B2 (en) Method and apparatus for continuous wellbore curvature orientation and amplitude measurement using drill string bending
US20180364389A1 (en) Gyro-Magnetic Wellbore Surveying
RU2534866C1 (ru) Способ повышения виброустойчивости инклинометра
RU2206737C1 (ru) Способ измерения параметров траектории скважины
CN108894774A (zh) 组合式随钻测量工具和测量方法
WO2019117945A1 (en) Azimuth determination while rotating