Способ исследования буровых скважин, бурильная система и устройство для исследования скважин - RU2640518C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу исследования буровых скважин, как определено в преамбуле независимого пункта 1 формулы изобретения.

Изобретение также относится к бурильной системе для ударного бурения, как определено в преамбуле независимого пункта 20 формулы изобретения.

Изобретение также относится к устройству для исследования скважин, используемому в способе ударного бурения и/или в системе для ударного бурения, как определено в независимом пункте 36 формулы изобретения.

При бурении важно получать информацию о глубине и направлении скважин. Для достижения этой цели существуют различные инструменты и способы исследования скважин, с помощью которых можно получить информацию о глубине и направлении скважин.

В публикации US 8011447 представлен способ исследования скважин, обычно используемый в условиях подземной разработки, когда скважины бурят с использованием буровой установки с верхним ударником, использующей инструмент для исследования скважин, расположенный рядом с буровым долотом, используемый для регистрации показаний о положении при извлечении бурильной колонны из скважины после завершения операции бурения. Таким образом, можно осуществлять каротаж фактической скважины, пробуриваемой бурильной колонной, в режиме реальном времени без остановки операции бурения и показывать отклонение от заданных положений скважины. Инструмент для исследования скважин обычно содержит инерционный измерительный корпус, источник энергии и регистратор данных с измерительным корпусом, выбранным из группы, содержащей коммерчески доступные инерционные измерительные корпуса, для улучшенных характеристик устойчивости при вибрации и ударном воздействии. Инструмент для исследования находится в спящем режиме, пока происходит бурение, и активизируется для обеспечения данных о положении при поступательном извлечении бурильной колонны из фактического скважинного пути.

Цель изобретения

Целью настоящего изобретения является обеспечение способа исследования бурильных скважин, бурильная система и устройство для исследования скважин.

Сущность изобретения

Способ для исследования бурильных скважин настоящего изобретения характеризуется признаками независимого пункта 1 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления способа определены в зависимых пунктах 2-19 формулы изобретения.

Способ содержит первый этап обеспечения для обеспечения бурового инструмента, содержащего, по меньшей мере, одну бурильную штангу и узел бурового долота. Способ дополнительно содержит второй этап обеспечения для обеспечения инструмента для исследования скважин, содержащего сенсорное устройство для измерения параметров скважины. Способ содержит этап размещения для размещения инструмента для исследования скважин внутри бурового инструмента. Способ содержит этап бурения для бурения скважины с помощью бурового инструментам путем бурения, включающего в себя, по меньшей мере, ударное бурение. Способ содержит этап измерения для измерения параметров скважины с помощью сенсорного устройства инструмента для исследования скважин, чтобы получить данные о скважине. Способ содержит этап обработки для обработки данных о скважине с помощью устройства обработки данных, чтобы получить информацию о состоянии скважины. В способе используют буровой инструмент, содержащий центральный промывочный канал для подведения промывочной текучей среды к узлу бурового долота, при этом на этапе размещения инструмент для исследования скважин размещают в центральном промывочном канале таким образом, что промывочная текучая среда может обтекать в центральном промывочном канале инструмент для исследования скважины. Предпочтительно, но не обязательно, этап размещения содержит подвешивание инструмента для исследования скважин в центральном промывочном канале бурового инструмента между амортизационными устройствами. Такие амортизационные устройства предпочтительно, но не обязательно, содержат по меньшей мере одно из следующего: пружинные устройства, такие как конические пружины, выполненные из проволоки или тому подобного с толщиной от 0,5 до 3,0 мм, гидравлические амортизационные устройства и пневматические амортизационные устройства. Такие амортизационные устройства, например, могут содержать пружинные устройства, такие как конические пружины, выполненные из проволоки или тому подобного с толщиной, такой как диаметр, от 0,5 до 3,0 мм, предпочтительно от 1,0 до 2,5 мм, более предпочтительно от 1,5 до 2,0 мм, например 1,8 мм.

Бурильная система для ударного бурения настоящего изобретения соответственно охарактеризована признаками независимого пункта 20 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления бурильной системы определены в зависимых пунктах 21-35 формулы изобретения.

Бурильная система содержит буровой инструмент для бурения скважин. Буровой инструмент содержит, по меньшей мере, одну бурильную штангу и узел бурового долота. Бурильная система содержит инструмент для исследования скважин, содержащий сенсорное устройство для измерения параметров скважины, пробуренной буровым инструментом, с целью получения данных о скважине, пробуренной буровым инструментом, при этом инструмент для исследования скважин размещают внутри бурового инструмента. Бурильная система содержит устройство обработки данных для обработки данных о скважине с целью получения информации о скважине. Буровой инструмент содержит центральный промывочный канал для подведения промывочной текучей среды к узлу бурового долота, а инструмент для исследования скважин располагают в центральном промывочном канале таким образом, что текучая среда может обтекать в центральном промывочном канале инструмент для исследования скважин. Инструмент для исследования скважин предпочтительно, но не обязательно, подвешивают в промывочном канале между амортизационными устройствами. Амортизационные устройства, используемые в способе, предпочтительно, но не обязательно, содержат по меньшей мере одно из следующего: пружинные устройства, такие как конические пружины, выполненные из проволоки или тому подобного с толщиной от 0,5 до 3,0 мм, гидравлические амортизационные устройства и пневматические амортизационные устройства. Амортизационные устройства, используемые в способе, например, могут содержать пружинные устройства, такие как конические пружины, выполненные из проволоки или тому подобного с толщиной, такой как диаметр, от 0,5 до 3,0 мм, предпочтительно от 1,0 до 2,5 мм, более предпочтительно от 1,5 до 2,0 мм, например 1,8 мм.

Изобретение также относится к устройству для исследования скважин, используемому в способе ударного бурения и/или системе для ударного бурения, как определено в пункте 36 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления устройства для исследования скважины определены в зависимых пунктах 37-50 формулы изобретения.

Устройство для исследования скважины содержит инструмент для исследования скважин, содержащий сенсорное устройство для сбора данных о скважине. Устройство для исследования скважин содержит дополнительно амортизационные устройства для подвешивания инструмента для исследования скважины в центральном промывочном канале бурового инструмента для ударного бурения между указанными амортизационными устройствами. Такие амортизационные устройства предпочтительно, но не обязательно, содержат, по меньшей мере одно из следующего: пружинные устройства, такие как конические пружины, выполненные из проволоки или тому подобного с толщиной от 0,5 до 3,0 мм, гидравлические амортизационные устройства и пневматические амортизационные устройства. Такие амортизационные устройства, например, могут содержать пружинные устройства, такие как конические пружины, выполненные из проволоки или тому подобного с толщиной, такой как диаметр, от 0,5 до 3,0 мм, предпочтительно от 1,0 до 2,5 мм, более предпочтительно от 1,5 до 2,0 мм, например 1,8 мм.

Целью амортизационных устройств является защита компонентов устройства для исследования скважин во время ударного бурения. Под такими компонентами устройства для исследования скважин могут пониматься, например по меньшей мере один гиродатчик для генерирования первого сигнала, информирующего об угловой скорости и по меньшей мере один датчик ускорения для генерирования второго сигнала, информирующего об ускорении вдоль скважины, пробуренной бурильным устройством согласно изобретению или любым другим бурильным устройством, и, возможно, пьезоэлектрическое устройство для сбора электрической энергии во время ударного бурения.

Если устройство для исследования скважин снабжено пьезоэлектрическим устройством для сбора электрической энергии во время ударного бурения, то амортизационные устройства для исследования скважин предпочтительно, но не обязательно, настраивают на создание правильной частоты колебаний для пьезоэлектрического устройства во время ударного бурения, так что пьезоэлектрическое устройство способно собирать электрическую энергию во время ударного бурения.

Перечень чертежей

Ниже изобретение будет раскрыто подробнее со ссылкой на чертежи, где на фиг. 1 показана бурильная система,

на фиг. 2 в разрезе показан конец бурового инструмента, снабженный устройством для исследования скважин,

на фиг. 3 в разрезе показано устройство для исследования скважин согласно одному из вариантов осуществления,

на фиг. 4 показана первая переходная часть и вторая переходная часть, используемые в некоторых вариантах осуществления для прикрепления узла бурового долота к бурильной штанге бурового инструмента, на фиг. 4 также показано как инструмент для исследования скважин может быть размещен, когда используют такую первую переходную часть и такую вторую переходную часть,

на фиг. 5 показано устройство для исследования скважин согласно другому варианту осуществления,

на фиг. 6 изображен детализированный вид варианта осуществления пьезоэлектрического устройства, которое может быть использовано в устройстве для исследования скважин для сбора электрической энергии во время ударного бурения, и

на фиг. 7 показан более детализированный вид пьезоэлектрического устройства, показанного на фиг. 6.

Подробное раскрытие изобретения

Настоящее изобретение относится к способу исследования буровых скважин, к бурильной системе и к устройству для исследования скважин, используемому в способе и/или в указанной системе.

Сначала будут более подробно раскрыты способ исследования буровых скважин и некоторые предпочтительные варианты осуществления и модификации способа.

Способ содержит первый этап обеспечения для обеспечения бурового инструмента 1, содержащего по меньшей мере одну бурильную штангу 2 и узел 3 бурового долота.

Способ дополнительно содержит второй этап обеспечения для обеспечения инструмента 4 для исследования скважин, содержащего сенсорное устройство 5 для измерения параметров буровой скважины 6.

Способ содержит этап размещения для размещения инструмента 4 для исследования скважин внутри бурового инструмента 1.

Способ содержит этап бурения для бурения буровым инструментом 1 буровой скважины 6 в процессе бурения, включающий, по меньшей мере, ударное бурение.

Способ содержит этап измерения для измерения параметров буровой скважины 6 посредством сенсорного устройства 5 инструмента 4 для исследования скважин с целью получения данных о буровой скважине 6.

Способ может содержать этап отправки для отправки данных о буровой скважине 6 от инструмента 4 для исследования скважин к устройству 7 обработки данных и этап получения для получения данных о буровой скважине 6 устройством 7 обработки данных. На этапах отправки и получения данных может применяться проводное или беспроводное соединение (на чертежах не показано). В предпочтительном варианте осуществления способа последний содержит этап сохранения данных о буровой скважине 6 в запоминающем устройстве 26 инструмента 4 для исследования буровой скважины, когда инструмент 4 для исследования скважины вместе с буровым инструментом находится, по меньшей мере, частично в скважине 6. В этом предпочтительном варианте осуществления этапы отправки и получения осуществляют после извлечения инструмента 4 для исследования скважины из буровой скважины 6, передавая данные о буровой скважине 6 от запоминающего устройства 26 устройству 7 обработки данных.

Способ содержит этап обработки для обработки данных о буровой скважине 6 с помощью устройства 7 обработки данных с целью получения информации о буровой скважине.

В способе используют буровой инструмент 1, содержащий центральный промывочный канал 8 для подведения промывочной текучей среды, такой как промывочная жидкость и/или промывочный газ к узлу 3 бурового долота, а инструмент 4 для исследования скважины на этапе размещения съемным или фиксированным образом размещают в центральном промывочном канале 8 таким образом, что промывочная текучая среда может обтекать в центральном промывочном канале 8 инструмент 4 для исследования скважины в буровом инструменте 1.

Так как инструмент 4 для исследования скважины на этапе размещения размещают в центральном промывочном канале 8, инструмент 4 для исследования скважины будет охлаждаться промывочной текучей средой, протекающей в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1.

Способ может включать в себя применение узла 3 бурового долота, содержащего участок 30 промывочного канала, а этап размещения может включать в себя размещение инструмента 4 для исследования скважины, по меньшей мере, частично на участке 30 промывочного канала узла 3 бурового долота.

В некоторых вариантах осуществления способа первый этап обеспечения дополнительно содержит обеспечение переходного устройства 9, содержащего участок 36 центрального промывочного канала. В таком варианте осуществления этап обеспечения содержит крепление узла 3 бурового долота к бурильной штанге 2 бурового инструмента 1 посредством переходного устройства 9, так что участок 36 центрального промывочного канала переходного устройства 9 образует часть центрального промывочного канала 8 бурового инструмента 1. В таких вариантах осуществления этап размещения включает в себя размещение инструмента 4 для исследования скважины, по меньшей мере, частично на участке 36 центрального промывочного канала переходного устройства 9.

В некоторых вариантах осуществления способа первый этап обеспечения дополнительно содержит обеспечение переходного устройства 9, содержащего первую переходную часть 10 и вторую переходную часть 11, при этом первая переходная часть 10 содержит первую внутреннюю резьбу 12 и первую наружную резьбу 13 для крепления узла 3 бурового долота к первой переходной части 10 переходного устройства 9, а вторая переходная часть 11 содержит вторую наружную резьбу 14 для взаимодействия с первой внутренней резьбой 12 первой переходной части 10 и второй внутренней резьбой 15 для крепления второй переходной части 11 переходного устройства 9 к бурильной штанге 2 бурового инструмента 1, причем первая переходная часть 10 содержит первую часть 16 центрального промывочного канала, а вторая переходная часть 11 содержит вторую часть 17 центрального промывочного канала. В таких вариантах осуществления этап размещения включает в себя размещение инструмента 4 для исследования скважины, по меньшей мере, частично в первой части 16 центрального промывочного канала первой переходной части 10 и/или, по меньшей мере, частично во второй части 17 центрального промывочного канала второй переходной части 11, и соединение первой переходной части 10 и второй переходной части 11 посредством первой внутренней резьбы 12 первой переходной части 10 и второй наружной резьбы 14 второй переходной части 11. Такие варианты осуществления содержат этап крепления для крепления узла 3 бурового долота к бурильной штанге 2 бурового инструмента 1 посредством переходного устройства 9 таким образом, что первая часть 16 центрального промывочного канала первой переходной части 10 и вторая часть 17 центрального промывочного канала второй переходной части 11 вместе образуют часть центрального промывочного канала 8 бурового инструмента 1.

Этап размещения предпочтительно, но не обязательно, включает в себя подвешивание инструмента 4 для исследования скважины в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1 между амортизационными устройствами 18. Одной из целей амортизационных устройств 18 является защита сенсорного устройства 5 и других устройств в инструменте 4 для исследования скважины во время этапа бурения. Амортизирующие средства, используемые в настоящем способе, предпочтительно, но не обязательно, содержат, по меньшей мере, одно из следующего: пружинные устройства, такие как конические пружины, выполненные из проволоки или тому подобного с толщиной от 0,5 до 3,0 мм, гидравлические амортизационные устройства и пневматические амортизационные устройства. Амортизационные устройства, используемые в способе, например, могут содержать пружинные устройства, такие как конические пружины, что показано, например, на фиг. 4 и 5, выполненные из проволоки или тому подобного с толщиной, такой как диаметр, от 0,5 до 3,0 мм, предпочтительно от 1,0 до 2,5 мм, более предпочтительно от 1,5 до 2,0 мм, например 1,8 мм. Конические пружины предпочтительно, но не обязательно, используют из-за конструкции конической пружины, поскольку промывочная текучая среда коническую пружину может обтекать более эффективно, чем цилиндрическую пружину. Одна причина этому заключается в том, что направление течения промывочной текучей среды меньше нуждается в изменении при течении через коническую пружину в направлении центра конической пружины, чем при течении через цилиндрическую пружину в направлении центральной оси цилиндрической пружины. Если в качестве амортизационных устройств 18 используют пружинные устройства, предпочтительно, но не обязательно, используют две пружины, как показано, например, на фиг. 2, при этом каждое амортизационное устройство 18 расположено между внутренней поверхностью (не обозначена номером позиции) центрального промывочного канала 8 и инструментом 4 для исследования скважины таким образом, что инструмент 4 для исследования скважины подвешен между пружинными устройствами.

Этап размещения предпочтительно, но не обязательно, включает в себя подвешивание инструмента 4 для исследования скважин в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1 между амортизационными устройствами 18, при этом амортизационные устройства 18 располагаются снаружи инструмента 4 для исследования скважины в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1 таким образом, что амортизационные устройства 18 подвергаются воздействию промывочной текучей среды, протекающей в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1, при этом амортизационные устройства 18 находятся в непосредственном контакте с промывочной текучей средой, протекающей в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1.

В предпочтительном варианте осуществления способа этап размещения включает в себя подвешивание инструмента 4 для исследования скважины в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1 между амортизационными устройствами 18 таким образом, что инструмент 4 для исследования скважин поддерживается в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1 только посредством указанных амортизационных устройств 18. Такой вариант осуществления является особенно преимущественным при ударном бурении, потому что сенсорное устройство 5 инструмента 4 для исследования скважины будет защищено, например, от избыточных вибраций.

Во втором этапе обеспечения способа предпочтительно, но не обязательно, обеспечивают инструмент 4 для исследования скважины, имеющий сенсорное устройство 5, по меньшей мере, частично, предпочтительно, полностью, внедренное в полимер, такой как полиуретан, при этом полимер в который, по меньшей мере, частично внедрено сенсорное устройство 5, по меньшей мере, частично, а предпочтительно - полностью, образует наружную поверхность инструмента 4 для исследования скважины, а также полимер, в который, по меньшей мере, частично внедрено сенсорное устройство 5, по меньшей мере, частично, предпочтительно - полностью, образует защитный кожух 24 инструмента 4 для исследования скважин. В этом варианте осуществления инструмент 4 для исследования скважин будет подвергаться воздействию промывочной текучей среды, протекающей в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1. Так как полимер, в который по меньшей мере, частично внедрено сенсорное устройство 5, по меньшей мере, частично также образует наружную поверхность инструмента 4 для исследования скважины, промывочная текучая среда, протекающая в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1, может эффективно охлаждать сенсорное устройство 5 инструмента 4 для исследования скважин.

Второй этап способа может содержать обеспечение инструмента 4 для исследования скважины, содержащего по меньшей мере один проход 20 для промывочной текучей среды, обеспечивающий возможность протекания промывочной текучей среды через инструмент 4 для исследования скважины в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1.

Этап размещения способа может включать в себя, как показано на фиг. 2 и 4, формирование, по меньшей мере, одного прохода 20 для промывочной текучей среды между инструментом 4 для исследования скважины и боковыми стенками (не обозначены номером позиции) центрального промывочного канала 8 для обеспечения обтекания промывочной текучей средой инструмента 4 для исследования скважин в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1.

Второй этап обеспечения способа может включать в себя обеспечение инструмента 4 для исследования скважины, содержащего пьезоэлектрическое устройство 19 для сбора энергии, при этом этап бурения способа содержит сбор энергии посредством пьезоэлектрического устройства во время этапа бурения.

Второй этап обеспечения способа может включать в себя обеспечение инструмента 4 для исследования скважины, содержащего сенсорное устройство 5, содержащее по меньшей мере один гиродатчик 31 для генерирования первого сигнала, информирующего об угловой скорости и по меньшей мере один датчик 32 ускорения для генерирования второго сигнала, информирующего об ускорении вдоль буровой скважины 6, при этом этап измерения содержит измерение угловой скорости по меньшей мере одним гиродатчиком 31 и генерирование первого сигнала, информирующего об угловой скорости, а также этап измерения содержит измерение ускорения по меньшей мере одним датчиком 32 ускорения и генерирование второго сигнала, информирующего об ускорении вдоль скважины 6.

Способ может дополнительно включать в себя этап отображения данных о скважине, сгенерированных на этапе обработки.

В способе этап измерения может быть реализован при извлечении бурового инструмента 1 из скважины 6. В способе этап измерения может быть осуществлен во время этапа бурения. В предпочтительном варианте осуществления способа этап бурения включает в себя период ожидания, во время которого буровой инструмент 1 поддерживают в скважине 6 в стационарном состоянии относительно продольного направления скважины 6, т.е. период ожидания, во время которого буровой инструмент 1 поддерживают в скважине 6 стационарно относительно глубины скважины 6. В предпочтительном варианте осуществления способа этап измерения осуществляют во время периода ожидания этапа бурения.

Далее подробнее будут раскрыты бурильная система для ударного бурения и некоторые предпочтительные варианты ее осуществления.

Бурильная система содержит буровой инструмент 1 для бурения скважин.

Буровой инструмент 1 содержит по меньшей мере одну бурильную штангу 2 и узел 3 бурового долота.

Бурильная система содержит инструмент 4 для исследования скважин, содержащий сенсорные устройства 5 для измерения параметров скважины 6, пробуренной буровым инструментом 1, с целью получения данных о скважине 6, пробуренной буровым инструментом 1, при этом инструмент 4 для исследования скважины располагают внутри бурового инструмента 1.

Бурильная система может содержать передающее устройство 23 для отправки данных о скважине 6 от инструмента 4 для исследования скважины и второе приемное устройство 33 для получения данных о скважине 6, отправленных передающим устройством 23. Между передающим устройством 23 и вторым приемным устройством 33 может быть предусмотрено проводное или беспроводное соединение (не показано). Альтернативно или дополнительно инструмент 4 для исследования скважины может содержать запоминающее устройство 26 для сохранения данных о скважине 6 в запоминающем устройстве 26 инструмента 4 для исследования скважин, когда инструмент 4 для исследования скважин вместе с буровым инструментом 1 находится, по меньшей мере, частично в скважине 6, при этом данные о скважине 6 позднее могут быть переданы устройству 7 обработки данных, например, путем соединения запоминающего устройства 26 с устройством 7 обработки данных, после того, как инструмент 4 для исследования скважин вместе с буровым инструментом 1 извлекут из скважины 6.

Бурильная система содержит устройство 7 обработки данных для обработки данных о скважине с целью получения информации о скважине.

Буровой инструмент 1 содержит центральный промывочный канал 8 для подведения промывочной текучей среды, такой как промывочная жидкость и/или промывочный газ, к узлу 3 бурового долота, и инструмент 4 для исследования скважин, съемно или фиксировано размещенный в центральном промывочном канале 8 таким образом, что текучая среда может обтекать в центральном промывочном канале 8 инструмент 4 для исследования скважин.

Так как инструмент 4 для исследования скважин расположен в центральном промывочном канале 8, то инструмент 4 для исследования скважин будет охлаждаться промывочной текучей средой, протекающей в центральном промывочном канале 8.

Узел 3 бурового долота может содержать участок 30 промывочного канала, а инструмент 4 для исследования скважин может быть размещен, по меньшей мере, частично на участке 30 промывочного канала узла 3 бурового долота.

В некоторых вариантах осуществления бурильного устройства буровой инструмент 1 дополнительно содержит переходное устройство 9, содержащее участок 36 центрального промывочного канала. В этих вариантах осуществления узел 3 бурового долота прикрепляют к бурильной штанге 2 бурового инструмента 1 посредством переходного устройства 9, так что участок 36 центрального промывочного канала переходного устройства 9 образует участок центрального промывочного канала 8 бурового инструмента 1. В этих вариантах осуществления инструмент 4 для исследования скважины, по меньшей мере, частично располагают на участке 36 центрального промывочного канала переходного устройства 9.

Некоторые варианты осуществления бурильной системы, такой как бурильная система, частично показанная на фиг. 2, содержат переходное устройство 9, содержащее первую переходную часть 10 и вторую переходную часть 11. В этих вариантах осуществления первая переходная часть 10 содержит первую внутреннюю резьбу 12 и первую наружную резьбу 13 для прикрепления узла 3 бурового долота к первой переходной части 10 переходного устройства 9. В этих вариантах осуществления вторая переходная часть 11 содержит вторую наружную резьбу 14 для взаимодействия с внутренней резьбой 12 первой переходной части 10 и вторую внутреннюю резьбу 15 для крепления второй переходной части 11 переходного устройства 9 к бурильной штанге 2 бурового инструмента 1. В этих вариантах осуществления первая переходная часть 10 содержит первую часть 16 центрального промывочного канала, а вторая переходная часть 11 содержит вторую часть 17 центрального промывочного канала. В этих вариантах осуществления инструмент 4 для исследования скважин расположен, по меньшей мере, частично в первой части 16 центрального промывочного канала первой переходной части 10 и/или, по меньшей мере, частично во второй части 17 центрального промывочного канала второй переходной части 11. В этом варианте осуществления первая переходная часть 10 и вторая переходная часть 11 соединены посредством первой внутренней резьбы 12 первой переходной части 10 и посредством второй наружной резьбы 14 второй переходной части 11, а узел 3 бурового долота соединен с бурильной штангой посредством переходного устройства 9, т.е. посредством первой переходной части 10 и второй переходной части 11, при этом первая часть 16 центрального промывочного канала первой переходной части 10 и вторая часть 17 центрального промывочного канала второй переходной части 11 вместе образуют участок центрального промывочного канала 8 бурового инструмента 1.

Инструмент 4 для исследования скважин предпочтительно, но не обязательно, как показано на фиг. 2, подвешен в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1 между амортизационными устройствами 18. Такие амортизационные устройства 18 содержат, предпочтительно, но не обязательно, по меньшей мере одно из следующего: пружинные устройства, такие как конические пружины, выполненные из проволоки или тому подобного с толщиной от 0,5 до 3,0 мм, гидравлические амортизационные устройства и пневматические амортизационные устройства. Такие амортизационные устройства, например, могут содержать пружинные устройства, такие как конические пружины, выполненные из проволоки или тому подобного с толщиной, такой как диаметр, от 0,5 до 3,0 мм, предпочтительно от 1,0 до 2,5 мм, более предпочтительно от 1,5 до 2,0 мм, например 1,8 мм. Одной целью амортизационных устройств 18 является защита сенсорных устройств 5 в инструменте 4 для исследования скважин во время ударного бурения. Такие амортизационные устройства 18 содержат, предпочтительно, но не обязательно по меньшей мере одну пружину в форме конических пружин, как показано на фиг. 4 и 5. Предпочтительно, но не обязательно, используют конические пружины, потому что, благодаря конструкции конической пружины, промывочная текучая среда коническую пружину может обтекать более эффективно, чем цилиндрическую пружину. Одна из причин этого заключается в том, что направление течения промывочной текучей среды меньше нуждается в изменении, когда она течет через коническую пружину в направлении центра конической пружины, чем когда она течет через цилиндрическую пружину в направлении центральной оси цилиндрической пружины. Если в качестве амортизационных устройств 18 используют пружинные устройства, предпочтительно, но не обязательно, используют два пружинных устройства, как показано, например, на фиг. 2, при этом каждое амортизационное устройство 18 расположено между внутренней поверхностью (не обозначена номером позиции) центрального промывочного канала 8 и инструментом 4 для исследования скважин, так что инструмент 4 для исследования скважин подвешен между пружинными устройствами.

Амортизационные устройства 18 предпочтительно, но не обязательно, расположены снаружи инструмента 4 для исследования скважин в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1, при этом амортизационные устройства 18 подвергаются воздействию промывочной текучей среды, протекающей в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1, а также амортизационные устройства 18 находятся в непосредственном контакте с промывочной текучей средой, протекающей в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1.

В варианте осуществления устройства инструмент 4 для исследования скважин подвешен в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1 между амортизационными устройствами 18, при этом инструмент 4 для исследования скважин поддерживается в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1 только посредством указанных амортизационных устройств 18. Такой вариант осуществления является преимуществом при ударном бурении, так как сенсорные устройства 5 инструмента 4 для исследования скважин будут защищены, например, от излишних вибраций.

Сенсорное устройство 5 инструмента 4 для исследования скважин предпочтительно, но не обязательно, по меньшей мере, частично, предпочтительно - полностью, внедрено в полимер, такой как полиуретан, при этом полимер, в который, по меньшей мере, частично внедрено сенсорное устройство 5, по меньшей мере, частично, а предпочтительно - полностью, образует наружную поверхность инструмента 4 для исследования скважин, а также полимер, в который по меньшей мере, частично внедрено сенсорное устройство 5, по меньшей мере, частично, а предпочтительно - полностью, образует защитный кожух 24 инструмента 4 для исследования скважин. Так как полимер, по меньшей мере, в который по меньшей мере частично внедрено сенсорное устройство 5, также, по меньшей мере, частично образует наружную поверхность инструмента 4 для исследования скважин, промывочная текучая среда, протекающая в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1, может эффективно охлаждать сенсорное устройство 5 инструмента 4 для исследования скважин.

Инструмент 4 для исследования скважин предпочтительно, но не обязательно, содержит по меньшей мере один проход для промывочной текучей среды, позволяющий промывочной текучей среде обтекать инструмент 4 для исследования скважин.

Устройство предпочтительно, но не обязательно, содержит по меньшей мере один проход 20 для промывочной текучей среды между инструментом 4 для исследования скважин и промывочным каналом для обеспечения обтекания промывочной текучей средой инструмента 4 для исследования скважин.

Инструмент 4 для исследования скважин предпочтительно, но не обязательно, содержит пьезоэлектрическое устройство 19 для сбора энергии во время ударного бурения.

Инструмент 4 для исследования скважин предпочтительно, но не обязательно, содержит сенсорное устройство 5, содержащее по меньшей мере один гиродатчик 31 для генерирования первого сигнала, информирующего об угловой скорости и по меньшей мере один датчик 32 ускорения для генерирования второго сигнала, информирующего об ускорении вдоль буровой скважины 6.

Устройство предпочтительно, но не обязательно, содержит отображающее устройство 34 для отображения данных о скважине, сгенерированных устройством 7 обработки данных.

Далее подробно будет раскрыто устройство для исследования скважин (не обозначено номером позиции), используемое в способе ударного бурения, таком как способ, раскрытый в настоящем документе, и/или в бурильной системе для ударного бурения, такой как система, раскрытая в настоящем документе, а также некоторые предпочтительные варианты осуществления и варианты устройства для исследования скважин.

Устройство для исследования скважин содержит инструмент 4 для исследования скважин, содержащий сенсорное устройство 5 для сбора данных о скважине 6.

Устройство для исследования скважин дополнительно содержит амортизационные устройства 18 для подвешивания инструмента для исследования скважин в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1 для ударного бурения между указанными амортизационными устройствами 18. Такие амортизационные устройства содержат, предпочтительно, но не обязательно, по меньшей мере одно из следующего: пружинные устройства, такие как конические пружины, выполненные из проволоки или тому подобного с толщиной от 0,5 до 3,0 мм, гидравлические амортизационные устройства и пневматические амортизационные устройства. Такие амортизационные устройства, например, могут содержать пружинные устройства, такие как конические пружины, выполненные из проволоки или тому подобного с толщиной, такой как диаметр, от 0,5 до 3,0 мм, предпочтительно от 1,0 до 2,5 мм, более предпочтительно от 1,5 до 2,0 мм, например 1,8 мм. Конические пружины являются преимуществом для использования в устройстве для исследования скважин, так как они в меньшей степени оказывают воздействие на поток промывочной текучей среды, протекающей в центральном промывочном канале 8. Предпочтительно, но не обязательно, используют конические пружины, потому что, благодаря конструкции конической пружины, промывочная текучая среда коническую пружину может обтекать более эффективно, чем цилиндрическую пружину. Одна из причин этого заключается в том, что направление течения промывочной текучей среды меньше нуждается в изменении, когда она течет через коническую пружину в направлении центра конической пружины, чем когда она течет через цилиндрическую пружину в направлении центральной оси цилиндрической пружины. Если в качестве амортизационных устройств 18 используются пружинные устройства, предпочтительно, но не обязательно, используются два пружинных устройства, как показано, например, на фиг. 2, при этом каждое амортизационное устройство 18 расположено между внутренней поверхностью (не обозначена номером позиции) центрального промывочного канала 8 и инструментом 4 для исследования скважин, при этом инструмент 4 для исследования скважин подвешен между пружинными устройствами.

Амортизационные устройства 18 предпочтительно, но не обязательно, расположены снаружи инструмента 4 для исследования скважин.

Сенсорное устройство 5 инструмента 4 для исследования скважин предпочтительно, но не обязательно, по меньшей мере, частично, а предпочтительно - полностью, внедрено в полимер, такой как полиуретан, при этом полимер, в который, по меньшей мере, частично внедрено сенсорное устройство 5, по меньшей мере, частично, а предпочтительно - полностью, образует наружную поверхность инструмента 4 для исследования скважин, а также полимер, в который по меньшей мере, частично внедрено сенсорное устройство 5, по меньшей мере, частично образует защитный кожух 24 инструмента 4 для исследования скважин. Так как полимер, в который по меньшей мере, частично внедрено сенсорное устройство 5, также, по меньшей мере, частично образует наружную поверхность инструмента 4 для исследования скважин, промывочная текучая среда, протекающая в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1, может эффективно охлаждать сенсорное устройство 5 инструмента 4 для исследования скважин.

Так как инструмент 4 для исследования скважин подлежит подвешиванию в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1, инструмент 4 для исследования скважин будет охлаждаться промывочной текучей средой, протекающей в центральном промывочном канале 8.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 2-5, инструмент 4 для исследования скважин имеет удлиненную конфигурацию с двумя противоположными концами и по одному амортизационному устройству 18 на каждом из концов.

Устройство для исследования скважин предпочтительно, но не обязательно, содержит пьезоэлектрическое устройство 19 для сбора энергии во время ударного бурения, т.е. когда буровой инструмент 1 и его компоненты (бурильная штанга (бурильные штанги) 2 и узел 3 бурового долота и, по возможности, переходное устройство 9 между бурильной штангой 2 и устройством бурового долота 3) вибрируют во время ударного бурения. Устройство для исследования скважин предпочтительно, но не обязательно, также содержит устройства 21 накопления энергии для накопления электрической энергии, производимой пьезоэлектрическим устройством 19. Если исследование скважины 6 осуществляется после извлечения бурового инструмента 1 из скважины, то устройство 21 накопления энергии является особенно предпочтительным, так как оно обеспечивает сбор энергии во время ударного бурения пьезоэлектрическим устройством 19, когда бурят скважину 6, и затем используют накопленную в устройстве 21 накопления энергию для сенсорного устройства после того, как буровой инструмент 1 извлекут из скважины 6. Пьезоэлектрическое устройство 19 может содержать одно или несколько пьезоэлектрических устройств, которые могут быть униморфного, биморфного, мономорфного или мультиморфного типа. Такое пьезоэлектрическое устройство может быть предварительно напряжено и может быть выполнено, например, из металла, полимера и/или керамики. Такое пьезоэлектрическое устройство, например, как показано на фиг. 6 и 7, может содержать гибкую пьезоэлектрическую пластину 35, прикрепленную к одному из концов или к обоим концам, к инструменту 4 для исследования скважин. К гибкой пьезоэлектрической пластине может быть прикреплен груз 36 для ручной настройки резонансной частоты. Груз 36 предпочтительно, но не обязательно, располагают эксцентрично, так что груз 26 будет перемещаться как в результате вращения бурового инструмента 1, так и в результате вибрации бурового инструмента 1. Для электрического регулирования резонансной частоты могут быть предусмотрены катушка (не показана на чертежах) или конденсатор (не показан на чертежах).

Устройство 21 накопления энергии может содержать аккумулятор 28 для накопления энергии и катушку 29 индуктивности для зарядки аккумулятора 28 или конденсатора.

Сенсорное устройство 5 устройства для исследования скважин предпочтительно, но не обязательно, содержит по меньшей мере один гиродатчик 31 для генерирования первого сигнала, информирующего об угловой скорости, и по меньшей мере один датчик 32 ускорения для генерирования второго сигнала, информирующего об ускорении вдоль буровой скважины 6.

Устройство для исследования скважин, предпочтительно, но не обязательно, содержит первое приемное устройство 22 для приема контрольных сигналов для управления работой устройства для исследования скважин.

Устройство для исследования скважин, предпочтительно, но не обязательно, содержит передающее устройство 23 для передачи данных о скважине 6.

Устройство для исследования скважин, предпочтительно, но не обязательно, содержит защитный кожух 24, например, из полимера. Такой защитный кожух предпочтительно, но не обязательно, является пыле- и водонепроницаемым.

Устройство для исследования скважин, предпочтительно, но не обязательно, содержит удерживающие средства 27, предотвращающие вращение устройства для исследования скважин при установке в центральном промывочном канале 8 бурового инструмента 1.

Устройство для исследования скважин, предпочтительно, но не обязательно, содержит управляющее устройство 25 для управления сенсорным устройством 5.

Устройство для исследования скважин, предпочтительно, но не обязательно, содержит запоминающее устройство 26 для сохранения данных о скважине 6, сгенерированных сенсорным устройством 5, когда устройство для исследования скважин вместе с буровым инструментом 1 размещено, по меньшей мере, частично в скважине 6.

Для специалиста в данной области техники будет понятно, что технологические преимущества основной идеи могут быть реализованы различными путями. Поэтому настоящее изобретение и его варианты осуществления не ограничены вышеприведенными примерами, наоборот, они могут различаться в пределах объема формулы изобретения.

Перечень номеров позиций

1. Буровой инструмент

2. Бурильная штанга

3. Узел бурового долота

4. Инструмент для исследования скважин

5. Сенсорное устройство

6. Скважина

7. Устройство обработки данных

8. Центральный промывочный канал

9. Переходное устройство

10. Первая переходная часть

11. Вторая переходная часть

12. Первая внутренняя резьба

13. Первая наружная резьба

14. Вторая наружная резьба

15. Вторая внутренняя резьба

16. Первая часть центрального промывочного канала

17. Вторая часть центрального промывочного канала

18. Амортизационные устройства

19. Пьезоэлектрическое устройство

20. Проход для промывочной текучей среды

21. Устройство накопления энергии

22. Первое приемное устройство

23. Передающее устройство

24. Защитный кожух

25. Управляющее устройство

26. Запоминающее устройство

27. Удерживающие средства

28. Аккумулятор

29. Катушка индуктивности

30. Участок промывочного канала

31. Гиродатчик

32. Датчик ускорения

33. Второе приемное устройство

34. Отображающее устройство

35. Гибкая пьезоэлектрическая пластина

36. Груз

37. Участок центрального промывочного канала.

Реферат

Изобретение относится к способу исследования буровых скважин и к бурильной системе, а также к устройству для исследования скважин. Способ исследования буровых скважин содержит первый этап обеспечения для обеспечения бурового инструмента (1), содержащего по меньшей мере одну бурильную штангу (2) и узел (3) бурового долота, второй этап обеспечения для обеспечения инструмента для исследования скважин, содержащего сенсорное устройство для измерения параметров скважины (6), этап размещения для размещения инструмента для исследования скважин внутри бурового инструмента (1), этап бурения для бурения с помощью бурового инструмента (1) скважины (6) посредством процесса бурения, включающего в себя, по меньшей мере, ударное бурение, этап измерения для измерения параметров скважины (6) посредством инструмента для исследования скважин с получением данных о скважине (6), и этап обработки для обработки данных о скважине (6) устройством (7) обработки данных, чтобы получить информацию о состоянии скважины. Используют буровой инструмент (1), содержащий центральный промывочный канал для подведения промывочной текучей среды к узлу (3) бурового долота, и размещают инструмент для исследования скважин на этапе размещения в центральном промывочном канале таким образом, чтобы обеспечивалась возможность обтекания промывочной текучей средой в центральном промывочном канале инструмента для исследования скважин. Обеспечивается охлаждение и защита инструмента для исследования во время бурения. 3 н. 29 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула