SU1191565A1 - Способ предотвращени аварий бурильного инструмента в процессе бурени скважин - Google Patents
Способ предотвращени аварий бурильного инструмента в процессе бурени скважин Download PDFInfo
- Publication number
- SU1191565A1 SU1191565A1 SU833652971A SU3652971A SU1191565A1 SU 1191565 A1 SU1191565 A1 SU 1191565A1 SU 833652971 A SU833652971 A SU 833652971A SU 3652971 A SU3652971 A SU 3652971A SU 1191565 A1 SU1191565 A1 SU 1191565A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- drilling
- dispersion
- vibration
- drill string
- spectrum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
Изобретение относитс к бурению нефт ных и газовых скважин, а именн к предотвращению аварий буриль.ного инструмента в процессе бурени скважин. Цель изобретени - повьшение надежности прогнозировани аварийных ситуаций и предупреждение аварий бурильного инструмента в процессе бурени . На фиг.1 представлена блок-схема устройства, по сн юща способ; на фиг.2 - графики спектральной плотности вибрационного процесса по способу. Реализаци способа основана на характерном развитии усталостного разрушени длинных стержней с большим числом степеней свободы, к кото рым относитс бурильна колонна. Причиной аварий бурового инструмента чаще всего вл етс усталостное разрушение металла в результате совокупности напр жений, действующих в буровой колонне. Концентраци напр жений в определённых местах буровой колонны ( изгибах, сечени х максимального скручивани и т.д. ), а также при местных дефектах матери ла (каверны )приводит к тому, что уровень сконцентрировавшихс и наведенных напр жений превосходит предел прочности материала. Начинаетс развитие микротрещин, которые постепенно сливаютс и развиваю с в более крупные магистрали, что приводит к слому бурильной колонны. Упругие свойства колонны бурильн труб измен ютс . Это приводит к изменению условий распространени упругих колебаний в бурильной колон не, которые образуютс при динамическом взаимодействии долота с забо ем и всегда сопровождают процесс бурени . В частности, вырастает дис сипаци энергии колебаний бурильной колонны за счет поглощени , рассеивани других диссипативных процессо что выражаетс в снижении интенсивности распростран ющихс в ней упру гих волн. . Поскольку колебательные процессы в бурильной колонне описьгааютс как случайные в силу одновременного действи целого р да вызьшающих их факторов (перекатьюание шарошек долота, удары долота по выступам забо и др. ), то энергетической ха52 рактеристикой этих влений может служить дисперси процесса вибрации. Таким образом, изменение дисперии вибраций, развивающихс в колонне бурильных труб,может служить достаточно надежной характеристикой упругих свойств напр женного состо ни и целостности бурового инструмента . В данном техническом решении с целью предотвращени аварий с бурильной колонной определ ют отношение текущего и среднего значений дисперсии процесса на преобладающей частоте спектра. Применение этого технического решени основано на том, что реальные физические процессы исследуютс в течение конечного времени и интегрирование ведетс в пределах от момента начала наблюдений до данного текущего момента. Вследствие этого спектр вл етс функцией не только частоты, но и времени. Следовательно , изменение свойств процесса во времени будет отражатьс на значении спектра. Это свойство используетс при реализации способа. Текущее и среднее значени дисперсии определ ютс длительностью Среднее значение дисперсии характеризует общий ход процесса, текущее значение дисперсии - частные изменени его характера ( например , при нарушении целостности колонны ). Отношение среднего и текущего значений дисперсии позвол ет определить начало разрушени бурильной колонны. Пример .Пусть среднее значение дисперсии определено за врем. с начала измерений Т, 20 м, а текущее значение дисперсии определ етс через каждые 15-20 с в ходе долблени . Дп стационарного эргодического процесса эти оценки доллшы сохран тьс посто нньми (по определению стационарного процесса), так как случайный волновой процесс при нормальном бурении стационарен по дисперсии . Следовательно, отношение среднего значени дисперсии к текущему будет равно 1 с точностью до ошибки измерений. При нарушении стационарности процесса , вызванном изменением физики волновых влений при усталостном
3
разрушении колонны, текущее значение дисперсий (э изменитс ( уменьшитс ), а отношение среднего значени дисперсии 6j к текущему увеличитс . Это изменение витс командой дл выработки аварийного сигнала .
Устройство, посн ющее способ, содержит датчик продольных колебаний (см.фиг.1 ), блок полосовых фильтров 2, блок усилител сигналов 3, анализатор спектра случайных процессов 4 логический блок, включающий долговременное запоминающее устройство (ДЗУ) 5, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ ) 6 и блок сравнени сигналов 7, блок выработки аварийного сигнала с интегрирующей схемой 8, а также блок сигнализации, состо щий .из звукового 9 и светового 10 табло.
Устройство работает следующим образом..
В процессе бурени скважины в результате взаимодействи долота с породой возникают упругие колебани , передающиес по бурильной колонне о забо к устью скважины и регистрирующиес датчиком упругих колебаний 1, например СВ-10, который крепитс в верхней части бурильной колонны под одним из болтов фл нца вертлюга з. положении, обеспечивающем вертикальную ориентацию датчика и который преобразует упругие колебани в электрический сигнал. Электрический сигнал, отфильтрованный от помех промьшленной частоты и от помех , возникающих при работе наземного .оборудовани полосовым фильтром 2, поступает на вход усилител сигналов 3 (например, усилител сеймостанции типа СМОВ-24 или любой другой серийной сейсмической станции ).
Усиленный сигнал с выхода усилител поступает на вход блока анализатора спектра случайных процессов (например, АСХЧ-2 }, в котором измер етс и осредн етс дисперси процесса вибрации бурильной колонны на преобладающей частоте спектра.
Выход анализатора спектрасв зан с двум входами лог.ического блока. Логический блок включает блок ДЗУ 5 блок ОЗУ 6 и блок сравнени сигналов 7.
915654
На один из входов логического блока, а именно ДЗУ 5, с блока анализатора спектра случайных процессов 4 поступает осредненное значение 5 дисперсии процесса вибрации бурильной колонны на преобладающей частоте спектра и запоминаетс . На второй вход, св занный с ОЗУ 6, поступает текущее значение дисперсии процесса
10 вибрации бурильной колонны на преобладающей частоте спектра, сигнала,
В процессе работы бурового инструмента непрерывно в блоке сравнени 7 происходит сравнение дисперсии цесса вибрации бурильной колонны на преобладающей частоте спектра, зафиксированной в блоке ДЗУ, и текущее значение дисперсии процесса вибрации бурильной колонны на преобладающей частоте спектра, зафиксированной в блоке ОЗУ. Как только значение дисперсии процесса вибрации бурильной колонны на преобладающей .частоте спектра текущего сигнала достигнет
5 уровн в 3-5 раз меньше уровн дисперсии сигнала, хран щегос в блоке пам ти ДЗУ, вырабатываетс сигнал рассогласовани , по которому срабатывает система блока выработки аваQ рийного сигнала 8, котора звуковым 9 и световым 10 сигналом предупреждав ет обслуживающий персонал буровой о возникшей аварийной ситуации.
С целью предотвращени по влений
5 сигналов ложной тревоги, которые
могут возникнуть при кратковременных случайных изменени х дисперсии преобладающих частот (например, за счет . флуктуации, случайных выбросов и
0 т.д. , блок выработки аварийного сигнала снабжен схемой интегрировани , осредн ющей текущее значение дисперсии частот в заданном временном интервале длительностью 10-12 с.
5 Цифрами 11,12,14,15,17,19,20
(см.фиг.2 )обозначены графики спектральной плотности сигнала на различных частотах, полученные при работе с нормальным ненарушенным
0 инструментом. Цифрами 13,16,18 обозначены графики спектральной плотности сигнала, полученные за 4 ч до аварий (13 ), за 15 мин до аварии (16), за 10 мин до аварии (18),
5 т.е. уже от работы аварийным инструментом . Характер аварий во всех трех случа х одинаков, а именно 13 лопнул корпус бурильной трубы.
16 - обрыв инструмента, 18 - поломка УБТ в муфте.
.Цифрой 21 .обозначен график спектральной платности сигнала, полученный за 3,5 мин до аварии (лопнул корпус верхней секции турбобура).
На представленных графиках отмечаетс изменение дисперсий на преобладающей частоте спектра вибрационного процесса, предшествующее слому бурильного инструмента.
Таким образом, преимуществом предлагаемого способа по сравнению с
известными вл етс повышение надежности предупреждени аварийных, ситуаций и своевременное их устранение, что позволит сократить число аварий бурильного инструмента и улучшит технико-экономические показатели буровых работ.
/5
fOiiiio4oW
76
J9
18
702020 050
Фие. 2
w го 50
Claims (1)
- СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ АВАРИЙ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА В .ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАЖИН,· основанный на регистрации упругих колебаний, возникающих от вибрации бурильной колонны в процессе бурения, преобразовании этих колебаний в электрический сигнал, отфильтрованный от помех, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности прогнозирования аварийных ситуаций и предупреждения аварий бурильного инструмента в процессе бурения скважин, определяют преобладающую частоту спектра упругих колебаний, на этой частоте определяют одновременно среднее значение дисперсии процесса вибрации за время . с начала измерения и текущие значения . дисперсии процесса вибрации за равные промежутки времени и по уменьшению текущего значения дисперсии процесса вибрации по сравнению со средним значением дисперсии в 3-5 раз определяют наступление предаварийной ситуации... SU «»1.19.15651
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU833652971A SU1191565A1 (ru) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | Способ предотвращени аварий бурильного инструмента в процессе бурени скважин |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU833652971A SU1191565A1 (ru) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | Способ предотвращени аварий бурильного инструмента в процессе бурени скважин |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1191565A1 true SU1191565A1 (ru) | 1985-11-15 |
Family
ID=21085666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU833652971A SU1191565A1 (ru) | 1983-08-16 | 1983-08-16 | Способ предотвращени аварий бурильного инструмента в процессе бурени скважин |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1191565A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4773263A (en) * | 1985-08-30 | 1988-09-27 | Schlumberger Technology Corporation | Method of analyzing vibrations from a drilling bit in a borehole |
-
1983
- 1983-08-16 SU SU833652971A patent/SU1191565A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР № 563930, кл. Е 21 В 45/00,Г970. Авторское свидетельство СССР № 713978, кл. Е 21 В 23/00, Е 21 В 45/00,1974. Авторское свидетельство СССР №.876971, кл, Е 21 В 44/00,1980. Авторское свидетельство СССР № 564407, кл.Е 21 В 23/00,1974. Авторское свидетельство СССР № 448270, кл. Е 21 В 23/00,1972. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4773263A (en) * | 1985-08-30 | 1988-09-27 | Schlumberger Technology Corporation | Method of analyzing vibrations from a drilling bit in a borehole |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10884154B2 (en) | Monitoring and forewarning method for coal-rock dynamic disasters based on electromagnetic radiation and earth sound | |
| US5131477A (en) | Method and apparatus for preventing drilling of a new well into an existing well | |
| RU2648743C2 (ru) | Мониторинг гидравлического разрыва пласта | |
| US4903245A (en) | Downhole vibration monitoring of a drillstring | |
| US5454436A (en) | Method of warning of pipe sticking during drilling operations | |
| CN112483076A (zh) | 一种用于识别钻井施工复杂情况的系统 | |
| EP1340069A4 (en) | METHOD FOR SPECTRAL POWER RATIO AND SYSTEM FOR DETECTING TROPAN FAILURE AND FOR ADVISING A SURFACE OPERATOR | |
| CN104159087A (zh) | 钻机现场监控平台 | |
| CN112324506B (zh) | 一种基于微震的煤矿防治冲击地压动态预警方法 | |
| CN102226393B (zh) | 井下防喷系统的压力监测与声波发生装置及其控制方法 | |
| SU1191565A1 (ru) | Способ предотвращени аварий бурильного инструмента в процессе бурени скважин | |
| CN204253010U (zh) | 钻井参数监控系统 | |
| CN114876578A (zh) | 一种锚杆应力-微震同时空集成的深埋隧道塌方实时预警系统及方法 | |
| CN112012797A (zh) | 一种用于煤矿冲击危险卸压效果的评估方法 | |
| CN112483074A (zh) | 一种用于预测钻井过程气侵现象的方法及系统 | |
| CN106801602A (zh) | 利用随钻测量工具的压力波信号实时监测气侵的方法 | |
| Li et al. | In-process drill wear and breakage monitoring for a machining centre based on cutting force parameters | |
| CN204013912U (zh) | 钻机现场监控平台 | |
| CN113187464A (zh) | 一种具有井下故障预警功能的钻井监控系统 | |
| CN109386280B (zh) | 用于识别并预警随钻仪器振动损害的系统和方法 | |
| KR20060012556A (ko) | 주파수 스펙트럼 밀도 분석에 의한 타공사 감시 방법 | |
| CN114893133A (zh) | 一种修井作业的智能安全监测方法及系统 | |
| WO1992013167A1 (en) | Method and apparatus for preventing drilling of a new well into an existing well | |
| CN202090910U (zh) | 井下防喷系统的压力监测与声波发生装置 | |
| EP0572055B1 (en) | Method for detecting drillstring washouts |