Забойный аэродинамический датчик для телеконтроля в процессе бурения зенитного угла искривления ствола скважины

• Автор: Погуляева, Анна Михайловна
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 220 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ БУРЕНИЯ

1.1 Классификация систем контроля гсологогеофизических и технологических параметров при бурении скважин

1.2 Информационноизмерительные системы в бурении

1.2.1 Скважинные автономные информационноизмерительные системы контроля геофизических и технологических параметров при бурении скважин
1.2.2 Наземные автоматизированные системы контроля геологогеофизических и технологических параметров бурения

1.3 Основные этапы развития систем контроля забойных параметров в процессе бурения

1.3.1 Отечественные ЗИС бурения

1.3.2 Зарубежные ЗИС бурения

1.4 Анализ устройств контроля пространственного положения стволов бурящихся скважин

ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. ШИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ПОЛОЖЕНИЕМ СТВОЛОВ СКВАЖИН В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ
2.1 Обоснование построения забойных телеметрических систем пространственного положения стволов скважин
2.2 Каналы связи забоя с устьем скважины
2.3 Система контроля за траекторией стволов скважин
2.4 Особенности проектирования и выбор элементной базы для построения систем телеметрии пространственного положения стволов бурящихся скважин
2.4.1 Анализ сигналов в каналах связи забоя с устьем скважины
2.4.2 Струйные элементы для систем телеметрии забойных параметров
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И ЗАБОЙНЫЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ СТВОЛОВ ГЛУБОКИХ СКВАЖИН
3.1 Методы преобразования угловых перемещений в сигнал
3.2 Обзор средств измерения зенитного угла искривления скважин
3.2.1 Инклинометры
3.2.2 Резистивный преобразователь зенитного угла
3.2.3 Электромеханические преобразователи зенитного угла искривления стволов скважин
3.2.3.1 Камертонный преобразователь зенитного угла
3.2.3.2 реобразователи зенитного угла с использованием системы балансспираль
3.2.4 Струйные преобразователи зенитного угла искривления ствола скважин
3.2.4.1 Струйный преобразователь с иобразиой емкостью
3.2.4.2 Струйный датчик зенитного угла искривления ствола скважины с полым отвесом
3.2.5 Выбор геометрических параметров струйного преобразователя зенитного угла искривления ствола скважины с полым отвесом
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДАТЧИКА ЗЕНИТНОГО УГЛА ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ. МЕТОДИКА
РАСЧЕТА ДАТЧИКА ЗЕНИТНОГО УГЛА ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИНЫ
4.1 Построение математической модели датчика зенитного угла искривления скважины
4.2 Эксперимен тальные исследования аэродинамического датчика зенитного угла искривления ствола скважины
4.2.1 Описание стенда и результаты экспериментальных исследований
4.2.2 Анализ результатов экспериментальных исследований струйного датчика зенитного угла
4.3 Расчет датчика зенитного угла искривления скважины
4.4 Анализ соответствия экспериментальных и расчетных характеристик датчика зенитного угла искривления скважины
4.5 Коррекция нелинейности статической характеристики аэродинамического датчика зенитного угла искривления скважины
4.6 Методика расчета аэродинамического датчика зенитного угла искривления скважины
ГЛАВА 5. СИНТЕЗ СХЕМЫ И РАЗРАБОТКА УЗЛОВ СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕТРИИ ЗЕНИТНОГО УГЛА ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ
5.1 Разработка канала связи системы телеметрии зенитного угла искривления ствола глубоких скважин
5.2 Блок питания забойной измерительной аппаратуры аэродинамического действия
5.3 Приемное устройство системы телеметрии зенитного угла искривления стволов глубоких скважин
5.3.1 Расчет и описание схемы
5.4 Синтез схемы системы автоматического регулирования
зенитного угла искривления ствола скважины ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Информационноизмерительный комплекс Прогноз, предназначенный для исследования разведочных, бурящихся на нефть и газ скважин. Разработанная во ВНИИЯГГ акустическая информационноизмерительная система типа АПВЗМ, предназначена для контроля акустических параметров горных пород в реальном времени, оперативного регулирования процессом бурения является основной составной частью системы Долото. Многоканальный спектральный анализатор акустических сигналов в процессе бурения, предназначенный для контроля кинематических и динамических параметров акустических сигналов при роторном и турбинном бурении ВЫШИТ, ЮжВНИИгсофизика. Были разработаны также автономные информационноизмерительные системы для геофизических исследований скважин и автономные информационноизмерительные системы для измерения и регистрации технологических параметров бурения. Указанные выше информационноизмерительные комплексы и системы служат основой при разработке новой технологии проводки нефтяных и газовых скважин на базе получаемой геологофизической и технологической информации , , . Важными задачами повышения эффективности буровых работ являются исследование и оптимизация технологического процесса бурения при наличии достоверной забойной информации о физикомеханических свойствах проходимых горных пород и режимных параметрах. Анализ зарубежного и отечественного опыта бурения показывает, что за счет качественного контроля и управления режимом проводки скважин при оптимальном сочетании технологических параметров можно повысить показатели бурения в среднем на . При этом известно, что на показатели бурения, в частности механическую скорость, оказывает влияние не только определенное сочетание режимных параметров, но и физикомеханические свойства горных пород. Так, наличие достоверной информации о физикомеханических свойствах горных пород предопределяет выбор долота того или иного типа, двигателей для его привода и параметров режима бурения. Поэтому, как для исследования, так и для оптимизации бурения необходимо в процессе проводки ствола скважины получать информацию технологического и геофизического характера. Решение перечисленных задач посредством приборов, контролирующих только наземные параметры бурового процесса, в ряде случаев затруднительно, в частности при бурении наклонно направленных, сверхглубоких и горизонтальных скважин. Исследования показывают, технологические параметры, измеренные наземными приборами, отличаются от действительных забойных значений соответствующих параметров на , в частности, при бурении глубоких и наклонно направленных скважин. Одним из путей решения проблемы автоматического контроля забойных параметров является создание автономных информационноизмерительных систем с регистрацией измеряемых данных в скважинном приборе. Целесообразность разработки автономных информационноизмерительных систем ЛИИС определяется, по крайней мере, следующими основными причинами возможностью одновременного измерения и регистрации не менее 8 забойных параметров возможностью проведения геофизических исследований в осложненных и наклонно направленных скважинах без дополнительных затрат времени на спускоподъемные операции бурильного инструмента возможностью определения истинного удельного сопротивления проходимых горных пород, не искаженных проникновением фильтрата бурового раствора возможностью исследования динамики бурового процесса с целью получения исходных данных, необходимых для разработки телеметрических систем. Впервые в нашей стране работы по созданию АИИС для измерения и регистрации забойных параметров в процессе бурения скважины были начаты в Азербаджанском филиале ВНИИгеофизики под руководством И. К. Саркисова и в ВолгоУральском филиале ВНИИгеофизики под руководством Молчанова. По итогам проведенных работ были разработаны и доведены до стадии промышленного использования АИИС для геофизических исследований бурящихся скважин, гидродинамических исследований скважин в процессе опробования и испытания, а также автономные приборы для проведения исследований в эксплутационных нефтяных, газовых и нагнетательных скважинах .