SU1606694A1 - Modulator of sonic vibration in turbo-drilling - Google Patents

Modulator of sonic vibration in turbo-drilling Download PDF

Info

Publication number
SU1606694A1
SU1606694A1 SU884604779A SU4604779A SU1606694A1 SU 1606694 A1 SU1606694 A1 SU 1606694A1 SU 884604779 A SU884604779 A SU 884604779A SU 4604779 A SU4604779 A SU 4604779A SU 1606694 A1 SU1606694 A1 SU 1606694A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sound
drilling
gas
absorbing
turbo
Prior art date
Application number
SU884604779A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Александрович Савиных
Original Assignee
Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола
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 Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола filed Critical Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола
Priority to SU884604779A priority Critical patent/SU1606694A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1606694A1 publication Critical patent/SU1606694A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено дл  бурени  скважин турбобурами. Модул тор содержит скрепленный с корпусом 1 акустический резонатор (АР) 2 с звукопоглощающим горлом 3, имеющим звукопоглощающие отверсти  4. Отверстие 4 выполнено на наружной поверхности корпуса 1. Собственна  частота АР определ етс  из соотношени  F=C/2ϕ[F/(V.H)]1/2, где C - скорость звука в буровом растворе, F - площадь звукопоглощающего отверсти , V - объем резонатора, H - глубина горла. При помещении АР в поле спектра звуковой вибрации получают волновую паузу на частоте АР, которую можно зафиксировать на спектрограмме спектроанализатора. При изменении величины скорости звука за счет по влени  в буровом растворе воздуха (газа) на спектрограмме спектроанализатора произойдет перемещение волновой паузы. Это позволит обнаружить по вление газа в буровом растворе в процессе бурени  и передать указанную информацию на поверхность. 2 ил.The invention relates to the oil and gas industry and is intended for drilling wells with turbo-drills. The modulator comprises a casing 1 bonded with the acoustic resonator (RA) 2 with sound absorbing throat 3 having a sound-absorbing holes 4. The opening 4 formed on an outer surface of the housing 1. The natural frequency of the AP is determined from the relationship F = C / 2φ [F / (V. H)] 1/2 , where C is the speed of sound in the drilling fluid, F is the area of the sound-absorbing hole, V is the volume of the resonator, H is the depth of the throat. When an AR is placed in the field of a sound vibration spectrum, a wave pause is obtained at an AR frequency, which can be recorded on the spectrogram of the spectrum analyzer. When the magnitude of the sound velocity changes due to the appearance of air (gas) in the drilling mud, the wavelength shift will occur in the spectrogram of the spectrum analyzer. This will make it possible to detect the occurrence of gas in the drilling mud during the drilling process and to transfer this information to the surface. 2 Il.

Description

И-к бретение относитс  к нефтегазо- ;и..;1Ю1ЧРй промьшитенности, а именно к устроГютвам дл  бурени  скважин оAnd-shaving refers to the oil and gas industry and ..; 1H1ChRI industry, namely to the organization for drilling wells

Цель изобртени  - обеспечение обнаружени  на забое скважины газа при изменении скорости распространени  звука в буровом растворе при его газонасьш(енииThe purpose of the invention is to ensure that gas is detected at the well bottom when the velocity of sound propagates in a drilling fluid when it is gasified (gas

На фиг,-.1 изображен модул тор звуковой вибрации при турбинном бурении, продольный разрез; на фиг.2 - спект- рограммь частот,,Fig. 1 shows a sound vibration modulator for turbine drilling, a longitudinal section; figure 2 - frequency spectrum,

Модул тор звуковой вибрации содер- Ж11т корпус 1, акустический резонатор 2с звукопоглощающим горлом 3, имеющим звукопоглощаюицге отверсти  4 „ Акустический резонатор 2 скреплен с корпусом 1 с. Звукопоглощающее отверстие 4 акустического резонатора 2 выполнено на наружной поверхности кор пуса 1 модул тора. Бтулка 5 образует вместе с корпусом 1., переходниками 6 и 7 камеру, в которой размещен акус- .тический резонатор 1. Посредством переходников 6 и 7 модул тор звуковой вибрации соединен с бурильными трубами 8 и 9 бурильной колонныо В нижней части колонны бурильных труб размещен турбобур с породоразруиающим инстру- ментом (не показаны)„The sound vibration modulator contains a body 1, an acoustic resonator 2 with a sound-absorbing throat 3, which has sound absorbing holes 4 “The acoustic resonator 2 is fastened to the body for 1 s. The sound-absorbing hole 4 of the acoustic resonator 2 is made on the outer surface of the casing 1 of the modulator. Bushing 5 forms together with housing 1., adapters 6 and 7, a chamber in which acoustic resonator 1 is placed. Through adapters 6 and 7, the sound vibration modulator is connected to drill pipe 8 and 9 of the drill string. In the lower part of the drill pipe string is placed turbo-drill with rock-cutting tool (not shown) „

Принцип действи  устройства заключаетс  в следующемсThe principle of operation of the device is as follows

Под резонансными поглотител ми в прикладной акустике понимают резонансные системы типа масса-пружина, называемые акустическими резонаторами , где колеблюща с  масса соответствует массе воздуха в узком отверстии или щели пластины, а пружина - упругому объему воздуха в полости резонатор а,;Resonant absorbers in applied acoustics are understood to mean resonant mass-spring systems, called acoustic resonators, where the oscillating mass corresponds to the mass of air in a narrow hole or slit of the plate, and the spring to the elastic volume of air in the cavity;

Собственна  частота такого акустического резонатора определ етс  из соотношени The natural frequency of such an acoustic resonator is determined from the ratio

(1)(one)

где С - скорость звука;where C is the speed of sound;

F - площадь звукопоглощающего отверсти ;F is the area of the sound-absorbing hole;

V - объем резонатора;V is the cavity volume;

h - глубина горла, В случае помещени  такого резонатора в поле спектра звуковой вибра- дай получают волновую паузу на частоте резонатора, которую можно зафиксировать на спектрограмме спектроанализатора ,h is the depth of the throat. If such a resonator is placed in the spectrum field of a sound vibrator, a wave pause is obtained at the frequency of the resonator, which can be recorded on the spectrogram of the spectrum analyzer

00

00

5 five

5five

При изменении величины скорости звука за счет введени  в жидкость воздуха (газа) при посто нных геомет рических параметрах акустического резонатора: объема V, площади сечени  горла F, глубины h на спектрограмме спектроанализатора происходит переме-. щение волновой паузы. Это свойство акустического резонатора использовано в модул торе звуковой вибрации дл  раннего обнаружени  содержани  газа в буровом растворе на забое скважины в процессе бурени  и одновременной передачей указанной информации на поверхностьWhen the magnitude of the sound velocity changes due to the introduction of air (gas) into the liquid with constant geometric parameters of the acoustic resonator: volume V, throat area F, depth h in the spectrogram of the spectrum analyzer. wave break pause This property of the acoustic resonator is used in a sound vibration modulator for early detection of gas content in the drilling fluid at the bottom of the well during the drilling process and simultaneous transfer of the specified information to the surface.

Пример. Расчетные геометрические размеры устройства следующие: объем резонатора V 2,3 см , глубина h 496 см, площадь звукопоглощающего отверсти  F 1 см, резонансна  частота акустического резонатора f 700 Гц дл  скорости звука в буровом растворе С 1500 м/с оExample. The calculated geometrical dimensions of the device are as follows: resonator volume V 2.3 cm, depth h 496 cm, area of the sound-absorbing hole F 1 cm, resonant frequency of the acoustic resonator f 700 Hz for the speed of sound in drilling mud C 1500 m / s o

Начальна  частота поглощени  f 700 Гц информационного сигнала выбрана из услови The initial absorption frequency f 700 Hz of the information signal is selected from the condition

,. nz 60, nz 60

(2)(2)

где п - число оборотов вала турбобура ;where n is the number of revolutions of the shaft of the turbo-drill;

Z - число лопаток на роторной турбинке турбобура,.Z is the number of blades on the rotor turbine of the turbo-drill ,.

Дл  турбобура ЗТСШ-195 при расходе жидкости 25 л/с скорость вращени  вала составл ет 590 об/мин при числе лопаток на роторной турбинке Z 24 и п 590 об/мин (холостом ходе турбобура) основна  частота равна 236 Гц. Частота поглощени , равна  700 Гц, - это втора  гармоника.For a ZTSSh-195 turbo-drill with a flow rate of 25 l / s, the shaft rotates at 590 rpm with the number of blades on the rotary impeller Z 24 and p 590 rpm (idling the turbo-drill), the fundamental frequency is 236 Hz. The frequency of absorption, equal to 700 Hz, is the second harmonic.

В процессе бурени  скважин из источника звуковой вибрации турбобура упругие волны распростран ютс  к устью скважины по затрубному пространству 10„ Расположенный на пути распространени  упругих волн акустический резонатор 2 поглощает из спектра звуковой вибрации частоту f. 700 Гц„In the process of drilling wells from the sound source of a turbodrill, elastic waves propagate to the wellhead through the annulus 10 ". An acoustic resonator 2 located on the propagation path of elastic waves absorbs the frequency f from the spectrum of sound vibrations. 700 Hz

На поверхности скважины датчиком типа 1ПА-9 (не показан) акустический сигнал воспринимаетс  и через роботрон (спектроанализатор) подаетс  на амплитудный анализатор импульсов АИ-1024 с выходом на графопостро- итапьV На спектрограмме (фиг.2а)At the surface of the well, a 1PA-9 type sensor (not shown) receives an acoustic signal and, via a robotron (spectrum analyzer), is fed to an AI-1024 amplitude pulse analyzer with output to a plotter. In the spectrogram (Fig. 2a)

наблюдаетс  отсутствие частоты f there is no frequency f

UU

700 Гц, Это свидетельствует о том что в буровом растворе отсутствует газ. 700 Hz. This indicates that there is no gas in the drilling fluid.

При по влении в битовом растворе газа в количестве 10% скорость звука станет равной 1200 м/с. Следовательно , частота поглощени  согласно расчетной формуле (1) станет равна )65 Гц. . Тогда на спектрограмме (фиг.2 б) зафиксируетс  отсутствие частоты fy 565 Гц,When a gas in the bit solution in the amount of 10% appears, the speed of sound will become equal to 1200 m / s. Therefore, the frequency of absorption according to the calculation formula (1) will be equal to) 65 Hz. . Then on the spectrogram (Fig. 2b) the absence of the frequency fy 565 Hz will be fixed,

При по влении 20% содержани  газ в буровом растворе скорость звука станет равна 1000 м/с. Следовательно , частота поглощени  составит f 472 Гц и тогда на спектрограмме (фиго2 в) зафиксируетс  отсутствие частоты f.g 472 Гц оWith the appearance of 20% of the gas in the drilling fluid, the speed of sound will be equal to 1000 m / s. Consequently, the absorption frequency will be f 472 Hz, and then on the spectrogram (Fig 2 C) the absence of frequency f.g 472 Hz o

Таким образом, на спектрограмме спектроанализатора фиксируетс .наличие газа в буровом растворе при различном его содержани .Thus, on the spectrogram of the spectrum analyzer, the presence of gas in the drilling fluid is recorded at its various contents.

Контроль содержани  газа в буровом растворе и изменение величины его концентрации дает представление о забойных услови х. Определ ютс  такие характеристики про вл ющего объекта, как свободный дебит газа, пластовое давление, проницаемость и другие, необходимые при оценке геологических условий бурени  в данном районе.Monitoring the gas content in the drilling fluid and changing its concentration value gives an idea of the downhole conditions. Such characteristics of the developing object as free gas flow rate, reservoir pressure, permeability, and others that are necessary when assessing the geological conditions of drilling in a given area are determined.

6694666946

При большом содержании газа в растворе , что может наблюдатьс  в глубоких скважинах, в результате бурп ного расширени  газа у усть  возможны выбросы раствора. Поэтому изменение газосодержани  во времени  вл етс  одним из признаков непосредственной опасности выброса 10 .With a high content of gas in the solution, which can be observed in deep wells, as a result of the burp expansion of gas at the mouth, solution emissions may occur. Therefore, a change in gas content over time is one of the signs of an immediate danger of release 10.

Определение газосодержанил с помощью устройства позволит повысить точность определени  газосодержани  бурового раствора непосредственно на 15 забое скважины, не прерыва  процесс бурени  , Это обеспечит повышение показателей бурени  путем оперативного устранени  угрозы выбросов раствора.Determining the gas content using the device will improve the accuracy of determining the gas content of the drilling fluid directly at the 15th well bottom, without interrupting the drilling process. This will increase the drilling performance by quickly eliminating the threat of mud emissions.

20 Формула20 Formula

изобретенinvented

и  and

Модул тор звуковой вибрации при турбинном бурении, соде1)жащий скрепленный с корпусом акустический резонатор с звукопоглощающим горлом, имеющим звукопоглощающие отверсти , отличающ ийс  тем, что, с целью обеспечени  обнаружени  на забое скважины газа при измерении скорости распространени  звука в буровом растворе при его газонасыщении , звукопоглощающее отверстие выполнено на наружной поверхности корпуса модул тора оA sound vibration modulator for turbine drilling, containing an acoustic resonator with sound-absorbing neck attached to the housing and having sound-absorbing holes, characterized in that, in order to ensure that gas is detected at the bottom of the well when measuring the sound propagation speed in the drilling mud during its gassing, sound-absorbing hole is made on the outer surface of the modulator casing about

Claims (1)

Модулятор звуковой вибрации при турбинном бурении, содержащий скрепленный с корпусом акустический резо25 натор с звукопоглощающим горлом, имеющим звукопоглощающие отверстия, отличающийся тем, что, с целью обеспечения обнаружения на забое скважины газа при измеренииTurbine-borne sound vibration modulator comprising an acoustic resonator fastened to the housing with a sound-absorbing neck having sound-absorbing holes, characterized in that, in order to ensure detection of gas at the bottom of the well during measurement 30 скорости распространения звука в буровом растворе при его газонасыщении, звукопоглощающее отверстие выполнено на наружной поверхности корпуса модулятора.30 the speed of sound propagation in the drilling fluid during gas saturation, a sound-absorbing hole is made on the outer surface of the modulator body.
SU884604779A 1988-11-14 1988-11-14 Modulator of sonic vibration in turbo-drilling SU1606694A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884604779A SU1606694A1 (en) 1988-11-14 1988-11-14 Modulator of sonic vibration in turbo-drilling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884604779A SU1606694A1 (en) 1988-11-14 1988-11-14 Modulator of sonic vibration in turbo-drilling

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1606694A1 true SU1606694A1 (en) 1990-11-15

Family

ID=21409104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884604779A SU1606694A1 (en) 1988-11-14 1988-11-14 Modulator of sonic vibration in turbo-drilling

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1606694A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531422C1 (en) * 2010-08-12 2014-10-20 Роузмаунт Инк. Method and device to measure technological parameter of fluid medium in well

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 575585, кл. Е 21 В 47/12, 1977, Авторское свидетельство СССР № 1154454, кл. Е 21 В 47/12, 1985. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531422C1 (en) * 2010-08-12 2014-10-20 Роузмаунт Инк. Method and device to measure technological parameter of fluid medium in well
US9470084B2 (en) 2010-08-12 2016-10-18 Rosemount Inc. Method and apparatus for measuring fluid process variable in a well

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4947683A (en) Pulsed ultrasonic doppler borehole fluid measuring apparatus
US4532812A (en) Parametric acoustic flow meter
US20080056067A1 (en) Method of Detecting Signals in Acoustic Drill String Telemetry
AU632653B2 (en) Method of acoustic well logging
US20190250295A1 (en) Time-reversed nonlinear acoustic downhole pore pressure measurements
US7025143B2 (en) Method for removing a deposit using pulsed fluid flow
EP2603664B1 (en) Method and apparatus for measuring fluid process variable in a well
RU2005128346A (en) PERMANENT Borehole Resonance Source
SU1606694A1 (en) Modulator of sonic vibration in turbo-drilling
JPH06173568A (en) Method of measuring downhaul of rock elastic characteristic
SU1661391A1 (en) Acoustical vibration modulator
SU1698864A1 (en) Acoustic well logging device using lamb waves
SU1640396A1 (en) Method of transmitting information in turbodrilling of wells
RU2068495C1 (en) Method of noise modulation in operational well casing string outside space during periodical liquid pumping off by submerged electrical pump using oil well tubing
RU2038471C1 (en) Acoustical emission sensor for controlling of turbodrill shaft rotational speed
RU2070291C1 (en) Device for control of angle of installation of deflecting tool
RU2063509C1 (en) Acoustic sensor for monitoring revolution frequency of turbodrill shaft
SU1758222A2 (en) Method of information transmission in turbodrilling
SU1696664A1 (en) Transducer of drill bit rotation speed in turbodrilling
JPS62142291A (en) Acoustic logging device
SU1154454A1 (en) Method of modulating noise in drill string in turbo-drilling of holes
SU827766A1 (en) Device for monitoring cementing of wells
SU1689598A1 (en) Drilling bit rotation frequency sensing head
RU2039233C1 (en) Turbodrill shaft rotation frequency control sensor
Muzipov et al. Sound vibration modulator to control turbodrill operation