RU2801729C1 - Geosteering complex combined with a near-bit module for measuring force parameters - Google Patents

Geosteering complex combined with a near-bit module for measuring force parameters Download PDF

Info

Publication number
RU2801729C1
RU2801729C1 RU2022133758A RU2022133758A RU2801729C1 RU 2801729 C1 RU2801729 C1 RU 2801729C1 RU 2022133758 A RU2022133758 A RU 2022133758A RU 2022133758 A RU2022133758 A RU 2022133758A RU 2801729 C1 RU2801729 C1 RU 2801729C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bit
module
measurements
telemetry system
downhole
Prior art date
Application number
RU2022133758A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Борисович Трушкин
Артур Рамилевич Яхин
Юсеф Авад Юсеф Абусал
Ильмир Дамирович Мухаметгалиев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2801729C1 publication Critical patent/RU2801729C1/en

Links

Abstract

FIELD: oil and gas.
SUBSTANCE: complex contains a processing and visualization unit in the form of a computer connected to a monitor, a downhole telemetry system located in close proximity to the downhole motor, and a tool for inclinometric measurements. The near-bit module for measuring force parameters is located above the bit and is equipped with a sensor to start measurements. The body of the bit module is formed by the upper and lower subs, a strain gauge transducer in the lower part of the lower sub with resistance strain gauges glued to its inner surface. The internal cavity of the strain gauge transducer is filled with an inert liquid and the channel communicates with the pressure compensator. Inside the case, in a container on shock absorbers, a power supply unit and an electronic unit with a transmitting module connected by a wireless channel to a telemetry system transmitting the measured power parameters to the surface along with the results of inclinometric measurements are installed.
EFFECT: prevention of deviation of the wellbore from the specified direction.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для оперативного управления бурением наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Комплекс применяется совместно с устройствами для измерения параметров для ориентирования скважины во время бурения и определения силовых параметров в колонне бурильных труб, в том числе и над долотом.The invention relates to the drilling of oil and gas wells and is intended for operational control of the drilling of directional and horizontal wells. The complex is used in conjunction with devices for measuring parameters to orient the well during drilling and determine the power parameters in the drill string, including above the bit.

Известен информационно-технологический геонавигационный комплекс (Пат. РФ №2208154, Е21В 44/00), содержащий пульт бурильщика, блок обработки и визуализации, выполненный в виде соединенных между собой преобразовательного комплекса и компьютера с монитором, забойную телеметрическую систему, датчик крутящего момента, наземные газоанализатор, датчик расхода и датчик давления и установленные в корпусе забойной телеметрической системы блок инклинометрии и датчик осевой нагрузки. Комплекс снабжен наземными датчиком плотности и датчиком наличия газовой фазы, датчиком уровня бурового раствора, установленным в приемной емкости, исполнительными органами системы управления, соединенными с выходом компьютера. Наземные датчик расхода, датчик давления, датчик плотности и датчик наличия газовой фазы установлены в линии нагнетания бурового раствора. Датчик крутящего момента установлен в корпусе забойной телеметрической системы.Known information technology geo-navigation complex (Pat. RF No. 2208154, E21B 44/00), containing a driller's console, a processing and visualization unit, made in the form of interconnected converter complex and a computer with a monitor, downhole telemetry system, torque sensor, ground a gas analyzer, a flow sensor and a pressure sensor, and an inclinometer unit and an axial load sensor installed in the body of the downhole telemetry system. The complex is equipped with a surface density sensor and a gas phase presence sensor, a drilling fluid level sensor installed in the receiving tank, and control system actuators connected to the computer output. Surface flow sensor, pressure sensor, density sensor and gas phase sensor are installed in the drilling fluid injection line. The torque sensor is installed in the body of the downhole telemetry system.

Недостатком этого устройства является отсутствие измерения изгибающего момента над долотом во время бурения скважины, действие которого на колонну бурильных труб в нижнем сечении может привести к самопроизвольному отклонению ствола скважины от заданного направления.The disadvantage of this device is the lack of measurement of the bending moment over the bit during drilling, the action of which on the drill string in the lower section can lead to spontaneous deviation of the wellbore from a given direction.

Известен наддолотный модуль (Пат. РФ №2633884, Е21В 47/00), содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, а также размещенные в выемках корпуса, в его герметичной части, отделенной уплотнительными элементами, электронные платы и источник питания. Провод, соединяющий электронные платы с ниппельной частью корпуса, зафиксирован контактным винтом на ниппельной части корпуса. Корпус образован из ниппельной и муфтовой частей, соединенных между собой конической винтовой поверхностью, в зазоре которого между резьбовыми поверхностями сопрягаемых частей размещен электроизоляционный материал. На части наружной цилиндрической поверхности по длине корпуса и во внутреннем канале ниппельной части корпуса размещены изоляторы. На наружной поверхности муфтовой части корпуса, в зоне расположения электронных плат и источника питания, установлена защитная гильза, один торец которой зафиксирован посредством выступов и пазов, а другой торец - винтами. Муфтовая и ниппельная части снабжены замковыми резьбами для соединения с долотом и валом забойного двигателя соответственно.Known bit module (Pat. RF No. 2633884, E21V 47/00), containing a housing with a central flushing hole, as well as placed in the recesses of the housing, in its sealed part, separated by sealing elements, electronic boards and a power source. The wire connecting the electronic boards with the nipple part of the housing is fixed with a contact screw on the nipple part of the housing. The housing is formed from the pin and coupling parts interconnected by a conical helical surface, in the gap of which an electrical insulating material is placed between the threaded surfaces of the mating parts. Insulators are placed on a part of the outer cylindrical surface along the length of the body and in the inner channel of the nipple part of the body. On the outer surface of the coupling part of the housing, in the area of the electronic boards and power supply, there is a protective sleeve, one end of which is fixed by means of protrusions and grooves, and the other end - by screws. The coupling and nipple parts are equipped with interlocking threads for connection with the bit and downhole motor shaft, respectively.

Недостатком этого устройства является отсутствие измерений крутящего и изгибающего моментов на долоте во время бурения скважины.The disadvantage of this device is the lack of measurements of torque and bending moments on the bit during drilling.

Задачей предлагаемого изобретения является совмещение скважинной телеметрической системы и забойного устройства для измерения силовых параметров, которые позволяют измерять во время бурения и передавать на дневную поверхность показания зенитного угла и азимута скважины, осевой нагрузки на долото, крутящего и изгибающего моментов низа бурильной колонны.The objective of the invention is to combine a downhole telemetry system and a downhole device for measuring power parameters, which allow measuring during drilling and transmitting to the daylight surface the readings of the zenith angle and azimuth of the well, axial weight on bit, torque and bending moments of the bottom of the drill string.

Поставленная задача достигается тем, что в геонавигационный комплекс с забойным устройством для измерения силовых параметров, содержащий блок обработки и визуализации, выполненный в виде соединенных между собой преобразовательного комплекса и компьютера с монитором, забойную телеметрическую систему расположенную в непосредственной близости к забойному двигателю, датчик крутящего момента, согласно предлагаемому решению дополнительно устанавливают наддолотный модуль для измерения силовых параметров, расположенный непосредственно над долотом, корпус которого образован верхним и нижним переводниками, в нижней части переводника выполнен тензопреобразователь с наклеенными на его внутреннюю поверхность тензорезисторами, внутренняя полость тензопреобразователя заполнена инертной жидкостью и каналом сообщена с компенсатором давления, внутри корпуса в специальном контейнере на амортизаторах установлены блок питания и электронный блок с передающим модулем, связанным беспроводным каналом с телеметрической системой, запуск наддолотного модуля на измерение осуществляют датчиком, срабатывающим от перепада давления на бурильном инструменте.The task is achieved by the fact that in the geosteering complex with a downhole device for measuring power parameters, containing a processing and visualization unit, made in the form of interconnected converter complex and a computer with a monitor, a downhole telemetry system located in close proximity to the downhole motor, a torque sensor , according to the proposed solution, an over-the-bit module for measuring force parameters is additionally installed, located directly above the bit, the body of which is formed by the upper and lower subs, in the lower part of the sub, a strain gauge is made with strain gauges glued to its inner surface, the inner cavity of the strain gauge is filled with an inert liquid and the channel communicates with a pressure compensator, inside the body in a special container on shock absorbers, a power supply unit and an electronic unit with a transmitting module connected by a wireless channel with a telemetry system are installed;

Для решения поставленной задачи в состав бурильной колонны включается два дополнительных устройства: фиг. 1 - телеметрическую систему и фиг. 2 - наддолотный модуль для измерения силовых параметров, где позициями обозначены: 1 - долото, 2 - наддолотный модуль, 3 - забойный двигатель, - беспроводной канал связи, 5 - телеметрическая система, 6 - утяжеленные бурильные трубы, 7 - колонна бурильных труб, 8- верхний переводник, 9- нижний переводник, 10 - тензопреобразователь, 11 - электронный блок с передающим модулем, 12 - блок питания, 13 - компенсатор давления, 14 - датчик запуска на регистрацию.To solve this problem, two additional devices are included in the drill string: Fig. 1 - telemetry system and Fig. 2 - bit module for measuring power parameters, where the positions indicate: 1 - bit, 2 - bit module, 3 - downhole motor, - wireless communication channel, 5 - telemetry system, 6 - drill collars, 7 - drill string, 8 - top sub, 9 - bottom sub, 10 - strain gauge, 11 - electronic unit with a transmitting module, 12 - power supply, 13 - pressure compensator, 14 - start sensor for registration.

Геонавигационный комплекс содержит телеметрическую систему 5, которая устанавливается после утяжеленных бурильных труб (УБТ) 6 в составе колонны бурильных труб 7 над забойным двигателем 3. Над долотом 1 устанавливается наддолотный модуль 2 для измерения силовых параметров. Результаты измерения силовых параметров по беспроводному каналу связи 4 передаются на телеметрическую систему 5.The geosteering complex contains a telemetry system 5, which is installed after the drill collars (DC) 6 as part of the drill string 7 above the downhole motor 3. Above the bit 1, a bit-on-bit module 2 is installed to measure power parameters. The results of measuring power parameters are transmitted via wireless communication channel 4 to telemetry system 5.

Наддолотный модуль для измерения силовых параметров устанавливается над буровым долотом 1 в составе бурильной колонны. Корпус наддолотного модуля образуют верхний 8 и нижний 9 переводники. Использование стандартных замковых резьб 3-117 позволяет устанавливать модуль в любое место бурильной колонны. В нижней части переводника 9 выполнен тензопреобразователь 10 с наклеенными на его внутреннюю поверхность тензорезисторами для измерения осевой нагрузки, крутящего и изгибающего момента. Изгибающий момент измеряется в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, что позволяет определить вектор суммарного действия изгибающего момента на долото. Внутренняя полость тензопреобразователя 10 заполнена инертной жидкостью и каналом сообщена с компенсатором давления. Блоки электронный 11 и питания 12 установлены внутри корпуса модуля в специальный контейнер на амортизаторах. Запуск наддолотного модуля на измерение осуществляется датчиком 14, который срабатывает от перепада давления на бурильном инструменте. Результаты измерения передаются по беспроводному каналу связи на телеметрическую систему 5 с помощью передающего модуля, расположенного в электронном блоке 11.The near-bit module for measuring power parameters is installed above the drill bit 1 as part of the drill string. The body of the bit module is formed by the upper 8 and lower 9 subs. The use of standard tool joints 3-117 allows you to install the module anywhere in the drill string. In the lower part of the sub 9, a strain gauge 10 is made with strain gauges glued to its inner surface to measure the axial load, torque and bending moment. The bending moment is measured in two mutually perpendicular directions, which makes it possible to determine the vector of the total action of the bending moment on the bit. The internal cavity of the strain gauge 10 is filled with an inert liquid and the channel communicates with the pressure compensator. Blocks electronic 11 and power supply 12 are installed inside the module case in a special container on shock absorbers. The start of the near-bit module for measurement is carried out by sensor 14, which is triggered by a pressure drop across the drilling tool. The measurement results are transmitted wirelessly to the telemetry system 5 using a transmitter module located in the electronic unit 11.

Геонавигационный комплекс с забойным устройством для измерения силовых параметров работает следующим образом: в процессе бурения наддолотный модуль 2 измеряет силовые параметры работы низа бурильной колонны: осевую нагрузку, крутящий и изгибающий моменты, сохраняет их в собственную энергонезависимую память и передает их на телеметрическую систему 5 по беспроводному каналу связи 4. Телесистема 5 передает на поверхность результаты измерения силовых параметров вместе с результатами инклинометрических измерений. На поверхности программное обеспечение компьютера блока обработки и визуализации строит в полярной системе координат график суммарного действия изгибающего момента по секторам забоя скважины в зависимости от осевой нагрузки на долото и совмещает его с положением отклонителя, определенным по данным инклинометрии.The geosteering complex with a downhole device for measuring power parameters works as follows: during drilling, the near-bit module 2 measures the power parameters of the bottom of the drill string: axial load, torque and bending moments, stores them in its own non-volatile memory and transmits them to the telemetry system 5 wirelessly communication channel 4. Telesystem 5 transmits to the surface the results of measurement of force parameters together with the results of inclinometric measurements. On the surface, the computer software of the processing and visualization unit builds in the polar coordinate system a graph of the total action of the bending moment over the sectors of the bottom hole depending on the axial load on the bit and combines it with the position of the deflector determined from the inclinometry data.

Claims (1)

Геонавигационный комплекс с забойным устройством для измерения силовых параметров, содержащий блок обработки и визуализации в виде соединенных между собой компьютера с монитором, забойную телеметрическую систему, расположенную в непосредственной близости к забойному двигателю, средство для инклинометрических измерений, отличающийся тем, что он снабжен наддолотным модулем для измерения силовых параметров, расположенным непосредственно над долотом, датчиком для запуска наддолотного модуля на измерение, срабатывающим от перепада давления на бурильном инструменте, при этом корпус наддолотного модуля образован верхним и нижним переводниками, в нижней части нижнего переводника выполнен тензопреобразователь с наклеенными на его внутреннюю поверхность тензорезисторами, внутренняя полость тензопреобразователя заполнена инертной жидкостью и каналом сообщена с компенсатором давления, внутри корпуса в контейнере на амортизаторах установлены блок питания и электронный блок с передающим модулем, связанным беспроводным каналом с телеметрической системой, выполненной с возможностью передачи на поверхность результатов измерений силовых параметров вместе с результатами инклинометрических измерений.A geosteering complex with a downhole device for measuring force parameters, containing a processing and visualization unit in the form of a computer connected to a monitor, a downhole telemetry system located in close proximity to the downhole motor, a means for inclinometric measurements, characterized in that it is equipped with a bit-on-bit module for measurement of force parameters, located directly above the bit, with a sensor for starting the above-bit module for measurement, triggered by a pressure drop on the drilling tool, while the body of the above-bit module is formed by the upper and lower subs, in the lower part of the lower sub there is a strain gauge with strain gauges glued to its inner surface , the internal cavity of the strain gauge is filled with an inert liquid and the channel communicates with the pressure compensator, inside the housing in a container on shock absorbers there is a power supply unit and an electronic unit with a transmitting module connected by a wireless channel with a telemetry system, configured to transmit to the surface the results of measurements of force parameters along with the results inclinometric measurements.
RU2022133758A 2022-12-21 Geosteering complex combined with a near-bit module for measuring force parameters RU2801729C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2801729C1 true RU2801729C1 (en) 2023-08-15

Family

ID=

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1089228A1 (en) * 1982-07-08 1984-04-30 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники Core bit
US4662458A (en) * 1985-10-23 1987-05-05 Nl Industries, Inc. Method and apparatus for bottom hole measurement
US6068394A (en) * 1995-10-12 2000-05-30 Industrial Sensors & Instrument Method and apparatus for providing dynamic data during drilling
RU22180U1 (en) * 2001-10-10 2002-03-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты" GEONAVIGATION COMPLEX
RU2208154C1 (en) * 2001-11-08 2003-07-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты" Information-technological geonavigation complex
EP1524402B1 (en) * 2003-10-15 2007-06-13 Reedhycalog LP Apparatus for downhole strain measurements and methods of using same
RU2354824C2 (en) * 2006-06-06 2009-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ухтинский государственный технический университет" (УГТУ) Method of control and adjustment of drilling bottom hole parametres
RU2560462C2 (en) * 2011-06-14 2015-08-20 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. System, method and computer-readable carrier with computer programme for predicting borehole geometry
RU2756615C1 (en) * 2019-12-20 2021-10-04 Чайна Юниверсити оф Петролеум (Ист Чайна) Adapted multi-parameter measuring system based on a fiber lattice and a method for its application
RU2760109C1 (en) * 2020-12-30 2021-11-22 Общество С Ограниченной Ответственностью "Русские Универсальные Системы" Device of downhole telemetry of drilling complex

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1089228A1 (en) * 1982-07-08 1984-04-30 Всесоюзный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники Core bit
US4662458A (en) * 1985-10-23 1987-05-05 Nl Industries, Inc. Method and apparatus for bottom hole measurement
US6068394A (en) * 1995-10-12 2000-05-30 Industrial Sensors & Instrument Method and apparatus for providing dynamic data during drilling
RU22180U1 (en) * 2001-10-10 2002-03-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты" GEONAVIGATION COMPLEX
RU2208154C1 (en) * 2001-11-08 2003-07-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты" Information-technological geonavigation complex
EP1524402B1 (en) * 2003-10-15 2007-06-13 Reedhycalog LP Apparatus for downhole strain measurements and methods of using same
RU2354824C2 (en) * 2006-06-06 2009-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ухтинский государственный технический университет" (УГТУ) Method of control and adjustment of drilling bottom hole parametres
RU2560462C2 (en) * 2011-06-14 2015-08-20 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. System, method and computer-readable carrier with computer programme for predicting borehole geometry
RU2756615C1 (en) * 2019-12-20 2021-10-04 Чайна Юниверсити оф Петролеум (Ист Чайна) Adapted multi-parameter measuring system based on a fiber lattice and a method for its application
RU2760109C1 (en) * 2020-12-30 2021-11-22 Общество С Ограниченной Ответственностью "Русские Универсальные Системы" Device of downhole telemetry of drilling complex

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10428602B2 (en) Top drive torque measurement device
CN105247164B (en) Underground electric connector
US7708086B2 (en) Modular drilling apparatus with power and/or data transmission
US4445578A (en) System for measuring downhole drilling forces
US9109403B2 (en) Drill bit assembly having electrically isolated gap joint for electromagnetic telemetry
WO2018018712A1 (en) Near-bit measurement while drilling system
US9140114B2 (en) Instrumented drilling system
NO822954L (en) ISOLATED DRILL REQUIREMENT FOR A TOROIDALLY CONNECTED TELEMETRIC SYSTEM
US20130220602A1 (en) Downhole downlinking system employing a differential pressure transducer
RU2801729C1 (en) Geosteering complex combined with a near-bit module for measuring force parameters
US10914120B2 (en) Flexible collar for a rotary steerable system
US3277969A (en) Underwater drilling
GB2110270A (en) Drilling equipment and method
GB2043747A (en) Drilling boreholes
RU2522340C2 (en) Communication port to be used on bore-hole measurement instrument
CN117823142A (en) Downhole multi-working-parameter measurement-while-drilling tool and engineering parameter transmission method
CN117052379A (en) Oil-gas well diameter measurement while drilling device and method
GB2458579A (en) Device for monitoring a drilling or coring operation