RU2630017C2 - Method of determining location of bottom boundary of toros and hummock consolidated layer in electro-thermal drilling - Google Patents
Method of determining location of bottom boundary of toros and hummock consolidated layer in electro-thermal drilling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630017C2 RU2630017C2 RU2016100652A RU2016100652A RU2630017C2 RU 2630017 C2 RU2630017 C2 RU 2630017C2 RU 2016100652 A RU2016100652 A RU 2016100652A RU 2016100652 A RU2016100652 A RU 2016100652A RU 2630017 C2 RU2630017 C2 RU 2630017C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ice
- drilling
- water
- drill
- drilling speed
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 241001553014 Myrsine salicina Species 0.000 title description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011800 void material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C39/00—Devices for testing in situ the hardness or other properties of minerals, e.g. for giving information as to the selection of suitable mining tools
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ледоведению и ледотехнике и может быть использовано в ледовых исследованиях, в частности в районах добычи углеводородов на шельфе замерзающих морей.The invention relates to ice and ice engineering and can be used in ice research, in particular in areas of hydrocarbon production on the shelf of freezing seas.
Торос представляет собой хаотическое нагромождение льда, находящееся на плаву, и частично смороженное. Стамуха представляет собой неподвижный торос, образовавшийся или придрейфовавший на мелководье и сидящий на грунте. Задачей исследования внутреннего строения льда является оценка возможных воздействий этих ледяных образований на различные морские сооружения. Одной из важнейших характеристик торосов и стамух, интересующих разработчиков, является толщина консолидированного слоя (КС). Консолидированная часть льда - это слой смороженных кусков льда. Эта часть льда водонепроницаема, поэтому при тепловом бурении-плавлении в скважине находится талая вода.Toros is a chaotic pile of ice, afloat, and partially frozen. A ham is a stationary hummock, formed or drifted in shallow water and sitting on the ground. The task of studying the internal structure of ice is to assess the possible effects of these ice formations on various offshore structures. One of the most important characteristics of hummocks and hammers of interest to developers is the thickness of the consolidated layer (CS). The consolidated portion of ice is a layer of frozen pieces of ice. This part of the ice is waterproof, therefore, during thermal drilling-melting, melt water is in the well.
Известные дистанционные методы исследования льда, такие как радиолокация и гидролокация, не могут обеспечить получение достоверных данных о расположении границ и толщине КС торосов и стамух из-за помех при зондировании неоднородного льда. Для таких исследований обычно проводят бурение скважин во льду с отбором или без отбора керна.Known remote ice research methods, such as radar and sonar, cannot provide reliable data on the location of the boundaries and thickness of the COP of hummocks and hammers due to interference when probing heterogeneous ice. For such studies, drilling of wells in ice is usually carried out with or without coring.
Известен способ определения расположения и толщины КС по извлеченному из скважины керну. Во время бурения по провалам бура фиксируются встречающиеся пустоты и по глубине погружения керноотборника определяются их расположение по вертикали. По анализу текстуры льда блоков керна и глубине их расположения определяется участок керна, соответствующий КС. Достоинством данного способа является достоверность определения толщины КС. Недостатками являются низкая точность (отклонение до 0,1 м) определения расположения КС по глубине и высокая трудоемкость отбора кернов, не позволяющая выполнить массовое исследование КС ледяного образования.A known method for determining the location and thickness of the COP from the core extracted from the well. During drilling through the dips of the drill, the voids encountered are recorded and their vertical position is determined by the depth of the core sample. An analysis of the ice texture of the core blocks and the depth of their location determines the core section corresponding to the CS. The advantage of this method is the reliability of determining the thickness of the COP. The disadvantages are the low accuracy (deviation of up to 0.1 m) of determining the depth of the location of the composites and the high complexity of core sampling, which does not allow a mass study of the compaction of ice formation.
Известен способ определения расположения нижней границы КС по измерениям температуры льда в скважинах. Температура льда в пределах консолидированного слоя изменяется линейно от самой низкой в верхней части слоя до температуры замерзания воды на нижней его границе. На глубине ниже КС наблюдается гомотермия. Достоинством данного способа является достоверность определения расположения нижней границы КС. Недостатками являются неоднозначность определения расположения верхней границы КС и высокая трудоемкость, позволяющая выполнить исследование температуры ледяного образования всего в нескольких точках.A known method for determining the location of the lower boundary of the COP by measuring the temperature of ice in wells. The ice temperature within the consolidated layer varies linearly from the lowest in the upper part of the layer to the freezing temperature of water at its lower boundary. At a depth below KS, homothermia is observed. The advantage of this method is the reliability of determining the location of the lower boundary of the COP. The disadvantages are the ambiguity in determining the location of the upper boundary of the COP and the high complexity, allowing you to study the temperature of the ice formation in just a few points.
Известен способ определения расположения и толщины КС по исследованиям локальной прочности льда в скважине с помощью зонд-индентора [1]. Измеряется распределение локальной прочности льда в скважине по глубине, затем выделяется участок скважины, располагающийся в районе уровня воды, где локальная прочность льда имеет высокие значения. Этот участок соответствует КС. Достоинством данного способа является достоверность определения наличия прочного льда, соответствующего КС, на горизонтах, где выполняется зондирование. Недостатком является приблизительность определения границ расположения КС, т.к. зондирование выполняется с интервалом не менее 0,3 м.There is a method of determining the location and thickness of the COP by studying the local strength of ice in the well using a probe indenter [1]. The depth distribution of the local ice strength in the well is measured, then a well section located in the region of the water level where the local ice strength is high is highlighted. This section corresponds to the COP. The advantage of this method is the reliability of determining the presence of durable ice corresponding to the SC at the horizons where sounding is performed. The disadvantage is the approximation of determining the boundaries of the location of the COP, because sounding is performed with an interval of at least 0.3 m.
Известен способ определения расположения нижней границы КС по моменту появления в скважине морской воды при механическом бурении. Способ основан на том, что КС водонепроницаем, а в момент, когда бур выходит из КС в полость, сообщающуюся с морем, в скважине появляется вода. Достоинством данного способа является его простота, недостатками являются недостаточная точность определения глубины расположения нижней границы КС и невозможность его использовать, если превышение верхней границы льда торосистого образования над уровнем моря составляет выше 0,5-1 м из-за невозможности визуально зафиксировать момент появления воды в скважине.A known method for determining the location of the lower boundary of the COP at the time of occurrence in the well of sea water during mechanical drilling. The method is based on the fact that the KS is waterproof, and at the moment when the drill leaves the KS in a cavity that communicates with the sea, water appears in the well. The advantage of this method is its simplicity, the disadvantages are the lack of accuracy in determining the depth of the lower boundary of the COP and the inability to use it if the excess of the upper boundary of the ice of hummock formation above sea level is above 0.5-1 m due to the inability to visually capture the moment of occurrence of water in well.
Известен способ определения расположения и толщины КС по скорости погружения бура при бурении ледяного образования. Фиксируется, на каких участках скважины бур погружался медленно, с трудом. Эти участки отмечаются как соответствующие плотному льду. Первый такой участок плотного льда, расположенный ниже уровня воды, соответствует КС. Наиболее близким является «Способ определения структуры торосов и стамух, свойств льда и границы льда и грунта» [2], когда участки плотного льда определяются по компьютерной записи скорости погружения термобура. Достоинством этого способа с компьютерной записью скорости бурения является возможность определения величины и расположения пустот во льду с высокой точностью, а также возможность непосредственного определения расположения нижней границы КС по давлению воды над нагревательной коронкой. Недостатком данного способа является то, что при низких температурах воздуха измерение давления воды в скважине представляет трудности и даже становится невозможным, а без записи давления воды в некоторых случаях присутствует неоднозначность в определении границ КС, например если в КС присутствуют каверны. Бур проваливается в каверну, на записи фиксируется пустота, формально ниже которой начинается новый блок льда.A known method of determining the location and thickness of the COP by the speed of immersion of the drill during drilling ice formation. It is recorded in which sections of the well the drill sank slowly, with difficulty. These sites are marked as corresponding to dense ice. The first such section of dense ice, located below the water level, corresponds to the CS. The closest is the “Method for determining the structure of hummocks and hammers, the properties of ice and the boundary of ice and soil” [2], when sections of dense ice are determined by computer recording the speed of immersion of the thermal drill. The advantage of this method with a computer recording of the drilling speed is the ability to determine the size and location of voids in ice with high accuracy, as well as the ability to directly determine the location of the lower boundary of the COP from the water pressure above the heating crown. The disadvantage of this method is that at low air temperatures the measurement of water pressure in the well is difficult and even impossible, and without recording water pressure in some cases there is ambiguity in determining the boundaries of the CS, for example, if there are caverns in the CS. The drill falls into the cavity, a void is recorded on the record, formally below which a new block of ice begins.
Целью настоящего изобретения является получение при бескерновом электротермобурении объективной информации для определения расположения нижней границы КС.The aim of the present invention is to obtain objective information for coreless electrothermoboring to determine the location of the lower boundary of the COP.
Указанная цель достигается следующими действиями.The specified goal is achieved by the following actions.
1. Для бурения торосов и стамух в составе электротермобура используют «Устройство для бурения скважин в ледяных образованиях» [3], в дальнейшем - нагревательная коронка.1. For drilling hummocks and hammers in the electrothermoborer, use the "Device for drilling wells in ice formations" [3], in the future - a heating crown.
2. В процессе теплового бурения-плавления льда производят запись на компьютер скорости бурения.2. In the process of thermal drilling-melting ice, the drilling speed is recorded on a computer.
3. Одновременно с бурением производят отсос талой воды с края рабочей части нагревательной коронки. Эта вода по шлангу подается на поверхность льда к месту нахождения оператора бурения с тем, чтобы он мог визуально контролировать наличие и интенсивность потока жидкости. Мощность насоса должна быть подобрана так, чтобы вся талая вода, образующаяся при бурении, откачивалась наверх. Таким образом, во время бурения паруса и КС торосистого образования оператор бурения визуально фиксирует наличие на выходе насоса воздушно-водяной смеси. Как только термобур проходит сквозь КС, в скважине появляется морская вода и на выходе насоса появляется постоянный поток воды. В этот момент оператор бурения ставит отметку на компьютерной записи скорости бурения нажатием специальной кнопки.3. Simultaneously with drilling, melt water is sucked off the edge of the working part of the heating crown. This water is supplied through a hose to the surface of the ice to the location of the drilling operator so that he can visually control the presence and intensity of the fluid flow. The power of the pump must be selected so that all the meltwater generated during drilling is pumped up. Thus, during drilling of a sail and CS of a hummock formation, the drilling operator visually fixes the presence of an air-water mixture at the pump outlet. As soon as the thermal drill passes through the compressor, sea water appears in the well and a constant flow of water appears at the pump outlet. At this point, the drilling operator puts a mark on the computer record of the drilling speed by pressing a special button.
4. При последующей обработке этих данных на компьютере сопоставляется зависимость скорости бурения с отметкой оператора о наличии постоянного потока воды с учетом времени прохода воды из скважины по шлангу до выхода из насоса. Изменение скорости бурения, соответствующее переходу бура из плотного льда в рыхлый лед или пустоту, ближайшее к метке, определяется как выход бура из КС. Соответственно, глубина перехода термобура из плотного льда в рыхлый лед или пустоту определяется как глубина расположения нижней границы КС.4. In the subsequent processing of these data on a computer, the dependence of the drilling speed is compared with the operator’s mark on the presence of a constant flow of water, taking into account the time that water passes from the well through the hose to the exit of the pump. A change in the drilling speed corresponding to the transition of the drill from dense ice to loose ice or the void closest to the mark is defined as the drill exit from the KS. Accordingly, the depth of the thermal drill transition from dense ice to loose ice or void is defined as the depth of the lower boundary of the CS.
Осуществление данного способа исследования КС торосов и стамух производится путем модернизации электротермобура для возможности отсоса талой воды с края нагревательной коронки и подачи ее по шлангу на поверхность льда. Электропитание насоса для откачки воды осуществляется от того же генератора, что и электротермобур. Насос располагается в непосредственной близости от оператора бурения с тем, чтобы он мог постоянно контролировать интенсивность потока воды на выходе из насоса.The implementation of this method of studying the CS of hummocks and hammers is carried out by modernizing the electrothermobur to allow melt water to be sucked off the edge of the heating crown and fed through a hose to the ice surface. The power supply of the pump for pumping water is carried out from the same generator as the electrothermobur. The pump is located in close proximity to the drilling operator so that he can constantly monitor the intensity of the water flow at the pump outlet.
Данный способ применим только для случаев, когда верхняя граница КС располагается выше уровня воды, что практически наблюдается в большинстве торосистых образований.This method is applicable only for cases when the upper boundary of the COP is located above the water level, which is practically observed in most hummock formations.
Предлагаемый способ обеспечивает получение большого объема необходимой объективной информации о КС торосов и стамух. Экономический эффект от использования предлагаемого способа состоит в экономии времени высококвалифицированных специалистов при полевых работах. Учитывая повышенный интерес к строению торосистых образований в районах добычи углеводородов на шельфах замерзающих морей, настоящее предложение можно считать актуальным.The proposed method provides a large amount of necessary objective information about the COP of hummocks and ham. The economic effect of using the proposed method is to save the time of highly qualified specialists in the field. Given the increased interest in the structure of hummock formations in hydrocarbon production areas on the shelves of freezing seas, this proposal can be considered relevant.
Источники информацииInformation sources
1. Ковалев С.М., Никитин В.А., Смирнов В.Н., Шушлебин А.И. Способ определения физико-механических свойств ледовых образований в натурных условиях в скважинах. Патент на изобретение №2238018 от 27.02.2009. Бюллетень №6.1. Kovalev S. M., Nikitin V. A., Smirnov V. N., Shushlebin A. I. A method for determining the physicomechanical properties of ice formations in natural conditions in wells. Patent for invention No. 2238018 dated February 27, 2009. Bulletin No. 6.
2. Морев В.А., Морев А.В., Харитонов В.В. Способ определения структуры торосов и стамух, свойств льда и границы льда и грунта. Патент на изобретение №2153070 от 20.07.2000. Бюллетень №20.2. Morev V.A., Morev A.V., Kharitonov V.V. A method for determining the structure of hummocks and hammers, the properties of ice and the boundary of ice and soil. Patent for invention No. 2153070 of 07.20.2000. Bulletin No. 20.
3. Морев В.А., Морев А.В., Харитонов В.В., Никифоров А.Г. Устройство для бурения скважин в ледяных образованиях. Патент на полезную модель №52068 от 03.10.2005 г. Бюллетень №7.3. Morev V.A., Morev A.V., Kharitonov V.V., Nikiforov A.G. Device for drilling wells in ice formations. Utility Model Patent No. 5,068 dated October 3, 2005. Bulletin No. 7.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016100652A RU2630017C2 (en) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Method of determining location of bottom boundary of toros and hummock consolidated layer in electro-thermal drilling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016100652A RU2630017C2 (en) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Method of determining location of bottom boundary of toros and hummock consolidated layer in electro-thermal drilling |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016100652A RU2016100652A (en) | 2017-07-18 |
| RU2630017C2 true RU2630017C2 (en) | 2017-09-05 |
Family
ID=59497233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016100652A RU2630017C2 (en) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Method of determining location of bottom boundary of toros and hummock consolidated layer in electro-thermal drilling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2630017C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2684537C1 (en) * | 2018-02-28 | 2019-04-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") | Water thermal drill tip |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1575151A (en) * | 1977-04-22 | 1980-09-17 | Iceberg Transport Int | Thermal drilling equipment |
| SU1051271A1 (en) * | 1982-07-21 | 1983-10-30 | Ленинградский Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт Им.Г.В.Плеханова | Electrothermal crown for drilling wells in ice |
| RU2153070C1 (en) * | 1998-11-19 | 2000-07-20 | Морев Валентин Андреевич | Method of determining structure of ice hummocks and grounded ice hummocks, properties of ice and boundaries of ice and ground |
| RU2583234C1 (en) * | 2014-12-31 | 2016-05-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | System for illuminating ice conditions and preventing effect of ice formations on sea objects of business operations |
-
2016
- 2016-01-11 RU RU2016100652A patent/RU2630017C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1575151A (en) * | 1977-04-22 | 1980-09-17 | Iceberg Transport Int | Thermal drilling equipment |
| SU1051271A1 (en) * | 1982-07-21 | 1983-10-30 | Ленинградский Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт Им.Г.В.Плеханова | Electrothermal crown for drilling wells in ice |
| RU2153070C1 (en) * | 1998-11-19 | 2000-07-20 | Морев Валентин Андреевич | Method of determining structure of ice hummocks and grounded ice hummocks, properties of ice and boundaries of ice and ground |
| RU2583234C1 (en) * | 2014-12-31 | 2016-05-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | System for illuminating ice conditions and preventing effect of ice formations on sea objects of business operations |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ХАРИТОНОВ В.В. и др. Метод исследования внутреннего строения торосов и стамух с помощью технологии термобурения, Метрология и гидрология, 2011, N 7, c. 49. В.Н. СМИРНОВ и др. Исследования прочности, морфометрии и динамики льда в инженерных задачах при освоении шельфа в замерзающих морях, Проблемы арктики и антарктики, 2010, N 2. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016100652A (en) | 2017-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105545285B (en) | Deepwater drilling gas cut monitoring method based on the identification of marine riser biphase gas and liquid flow | |
| CN108760601B (en) | Test device for simulating freeze-thaw cycle and rapidly testing soil strength and permeability coefficient | |
| RU2324810C2 (en) | Method for determining dimensions of formation hydraulic fracture | |
| CN106093350A (en) | Method for determining heterogeneous carbonate reservoir saturation index | |
| US20130311096A1 (en) | Application of engineering principles in measurement of formation gases for the purpose of acquiring more consistent, standardized and authentic gas values for surface logging while drilling | |
| CN107024428B (en) | A kind of experimental provision and its working method visualizing hydrate wall surface adhesion mechanics characteristic | |
| Jiang et al. | Measurement of the wax appearance temperature of waxy oil under the reservoir condition with ultrasonic method | |
| Bevilacqua et al. | Acquisition, processing and evaluation of down hole data for monitoring efficiency of drilling processes | |
| RU2630017C2 (en) | Method of determining location of bottom boundary of toros and hummock consolidated layer in electro-thermal drilling | |
| CN203587417U (en) | Device for preparing saline soil test piece under freezing-thawing cycle condition | |
| Haas et al. | Continuous EM and ULS thickness profiling in support of ice force measurements | |
| Sørensen et al. | Parameterization of atmosphere–surface exchange of CO 2 over sea ice | |
| CN109507400A (en) | A method of utilizing maturity assessment concrete early freezc performance | |
| CN105003258B (en) | A kind of acquisition methods of HTHP gas-bearing formation methane stream density matrix parameter | |
| CA2644596A1 (en) | Method for determining a steam dryness factor | |
| RU2643376C1 (en) | Method of location of lower boundary of consolidated layer of ridge and hummock based on water melt salt content in thermal electric drilling | |
| RU2658856C1 (en) | Mineral rocks in the well thermal conductivity profile determining method | |
| RU2143064C1 (en) | Method of research of internal structure of gas- oil pools | |
| RU2153070C1 (en) | Method of determining structure of ice hummocks and grounded ice hummocks, properties of ice and boundaries of ice and ground | |
| Cardin et al. | Sub-inertial variability in the Cretan Sea from the M3A buoy | |
| Nixdorf et al. | First access to the ocean beneath Ekströmisen, Antarctica, by means of hot-water drilling | |
| RU2647545C1 (en) | Method of determining ice boundary and ground while burning stamukh of hot water | |
| SU972071A1 (en) | Method of determining flooded intervals of formation | |
| Lekomtsev et al. | Statistical approach to the evaluation of bottomhole pressure in producing wells (Russian) | |
| Kharitonov et al. | Method of investigation of internal structure of ice hummocks and stamukhas using the thermal drilling technique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180112 |