автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Разработка способов измерения и регулирования режимных параметров турбинного бурения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ К01ЛИТЕТ РОССИЙСКОЙ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

Тюменский Государственный нэ-^гегазовй

иве^:

1

1а правах рукописи УДК 622.243.922

САШШХ ЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ---—--------*

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ИЗЛЕРЕШЯ И РЕГУЛИРОВАШЯ РЕ2ИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ 1УРШНН0Г0 ЕУРЕШЯ

05.15.10 - Бурение скважин

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

"Пэмень 1995

Работа выполнена ч Научно-производственном предприятии СИБПРОМЭЛЕКГРОВЖА и Тюменском Государственном нефтегазовом университете.

Научный руководитель - засаженный деятель науки и техни

ки РССЕСР, доктор технических наук профессор Копылов В.Е.

Научный консультант - профессор, кандидат технических

наук Кулябин Г.А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

член-корреспондент Международной Инженерной академии Медведский Р.

кандидат технических наук Грачев

Ведущее предприятие - АО Цурнефтегаз

Защита состоится 4 июля 1995 г. в 14 часов на заседании Специализированного Совета К.064.07.01 в Тюменском ГосударстЕ ном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г.Тюмень, ул. Володарского, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменског Государственного нефтегазового университета.

Автореферат разослан " 2 " июня 1995 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, д.т.н., профессор, член-

корреспондент МАЛ В.П. Овчинников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В решении проблемы регулирования режимными параметрами при турбинном способе бурения важное место занимает информация, получаемая с забойных телеизмерительных средств контроля, находящихся в специфических, весьма тяжелых условиях.

К числу основных требований глубинной информации относится достоверность измерительного сигнала, который передается на поверхность по бурильной колонне и потоку промывочной жидкости в условиях высоких вибраций, пульсаций и помех в-насосной нагнетательной линии буровой, е связи с чем канал связи телеизмерения забойных параметров не отвечает требованиям помехозащищенности.

Следовательно проблема совершенствования измерения и передачи режимных параметров при бурении скважин была и остается актуальной, что определило задачи исследования данной работы.

Поиски путей решения этой проблемы были направлены на создание новых технических средств для измерения режимных параметров и разработки помехозащишенного канала связи, который должен обеспечивать телеизмерение глубинных параметров с необходимой тоодостью и быть надежным в течение продолжительного времени работы для регулирования параметров процесса бурения скважин.

Данная работа выполнялась в соответствии с координационным планом Министерства энергетики и топливных ресурсов Российской Федерации по проблеме "Разработка и внедрение технических средств для повышения технико-экономических показателей бурения нефтяных и газовых скважин", утвержденной приказом по Минэнерго-топ К 214-55 от 02.03.32.

Цель заботы. Разработка. методоЕ передечк за бойко.': кншорма-ции и измерение частоты Ераяенкя долоте для регулирования прс.- ; цесса углубления забоя скважины. I

Задачи исследования: :

2. Разработка метода передачи забойной информации звуковыми волнами при турбинном бурении.

2. Исследование влияния изменения давления, температуры и плотности Сурового раствора на параметры информационного сигналь. :

3. Разработке комплекса технических средств, обеспечивающих ; помехоустойчивость измерения забойных параметров процессе бурения и преобразования измерительное информации для управления автоматом подачи долота.

4. Промысловые исследования регулирования режимными параметрами процесса бурения с применением разработанного телеизмерительного комплекса и промысловая апробация технических средств.

Методы решения поставленных задач:

1. Анализ известных результатов разработки информационных систем и способов управления технологическими процессами бурения

и теоретические исследования поиске путей новых технических ре- ! шений проблемы помехоустойчивости канала связи "забой-поверхность".

2. Теоретические и экспериментальные исследования в лабораторных и промысловых условиях опытных образцов элементов телеизмерительной системы. •

3. Применение современных средств программирования и компьютерной обработки порученной информации.

Научная новизне

Теоретически- разработан и экспериментально подтвержден метод поучения достоверной забойной информации, основанный не ам-

литудкоР. модуляции продольных звуковых колебаний е потоке Сурового раствора широкополосных- акустических' Фильтром для реше-ия следующих проблем:

I. Создание помехозашпленного акустического канале связи.

Z. Получение информации о частоте вращения "вале турбоСура.

CA.С. 1154454, 1405356, I557I82, Зг.772В4. 1354707, 1610524, 540395, Ic23C75, 1683595. Патент 15Э5554. Пол. решения на ву-вчу патенте 5035320/03, 5C35345/C3, 4526ЭОЗ/СЗ, 93GÜ7554/C3).

Основные защищаемые положения.

1. Метод получения забойной информации путем амплитудной одуляцик звуковых волн, генерируемых бурильным инструменте»/.,

е базе разработанного датчика частоты вращения вале турбобура.

2. Технические решения по разработке широкополосных акус-ических йкльтров, устанавливаемых в нагнетательной линии буро-ой установки и на забое скважины и датчика частоты вращения зле турбобура.

3. Системе технических решения, по регулированию технологи-гских параметров режима бурения с амплитудной модуляцией зву-

эбвх волк.

Практическая ценность.

3. Комплекс исследований позволяет обоснованно внедрить ;тод к технические средства контроля забойных параметров для зтулирования процессом турбинного бурения скважин.

2. Создана помехоустойчивая телеизмерительная система с пе-гдающей и приемной аппаратурой (датчик оборотов - A.c. II54454, :тен? 1756222).

3. Разработана программа для управления работой наземного (гулятора типа РЦДЗ-З по информации о частоте вращения долота.

4. Выявлено, что для бурения скважин на месторождениях АО "Цурнефтегаз", в частности,Тарасовской площади, до глубин 2300 м с применением турбобуров типа ТСШ, минимальная рабочая частота вращения его вала составила 290-310 об/мин.

5. Установка широкополосного акустического йильтра

(A.c. 1640395) в нагнетательной линии буровых насосов позволяет повысить механическую скорость бурения с применением трехшаро-шечных долот.

Реализация работы

1. Разработаны, изготовлены, испытаны на 2 скважинах и рекомендованы к внедрению в Ifypneflacoe УЕР АО Цурнефтегаз система для контроля частоты вращения долота и регулирования работы забойного двигателя.

2. Разработанный широкополосный ахустический <|илътр изготовлен и внедрен в промысловых условиях АО Цурнефтегаз Дурпей-ского УЕР на трех'буровых установках'.ЕУ 3000 ЭУКпри строительстве глубоких скважин. Его применение позволило повысить механическую скорость бурения на Г/Й. По Цурпейскому УЕР АО Цурнефтегаз экономический эффект от использования рекомендаций диссертационной работы составил 51,324 млн.руб.

Аптзобация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсувдались: на научно-техническом семинаре кафедры "Автоматика и телемеханика" Ленинградского электротехнического института им. В.И. Ленина / Ленинград, декабрь, 1981 г./: на научно-техническом семинаре объединенных кафедр "Автоматика и телемеханика", "Теоретических основ электротехники", "Физики", "Бурения нефтяных и газовых скважин" Тюменского индустриального института /Тюмень, май 1982 г./; на научно-технической конференции молодых ученых и специалистов/ Нефтеюганск, май, 1967 г./;

на 2-й Всесоюзной конференции "Нэфть и газ Западной Сибири" /Ломень, апрель, 19© г./; на ученом Совете в Сибирском научно-исследовательском институте нечаяной промышленности СибШИНП /Тюмень, декабрь, 19© г., декабрь, 1990 г., январь, 1591 г./; на научно-техническом семинарэ кабедрк "Бурения нефтяных к газовых скважин" "йоменского индустриального института /Тюмень, апрель, 1992 г./.

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 16 печатных работах, 21 статьях, 4 тезисах, ЦЧ авторских свидетельствах и патентах.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из. введения, пяти разделов, основных выводов, списка литера-туры из 1С2 наименований и 4 приложений. Изложена на /42 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков, I таблицы и 16 страниц приложений.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, показана необходимость комплексного подхода к решению вопросов исследования разработки помехозащищенного канала связи.

В первом разделе диссертации дан обзор литературы и перспективных направлений разработок в области контроля технологических параметров бурения, основанных на звукопоглощении, сформулирована цель диссертационной работы к определены основные задачи исследования.

Во втором разделе разработан способ получения забойной информации путем амплитудной модуляции широкополосным акустическим фильтром звуковых колебаний, генерируемых бурильным инструментом. Представлена методика расчета фильтра с учетом влияния помех на параметры информационного сигнала.

Б

Третий паздег посвящен вопросам исследования работы широкополосных акустических скльтрог на экспериментальной установке, имит^руна ей сквакинные и наземные условия. Приведена методика и результаты исследований телеметрической системы.

Четвертый раздел. Разработаны опытные образцы элементов телеметрической системы для передачи с забоя скважины частоты вращения долота. На базе разработанного методЕ амплитудной модуляции звука спроектирован широкополосный фильтр для установки его в нагнетательной линии фровой установки с целью ре гули- ; рования режимом ■гурбинного бурения.

В пятом разделе приведены результаты промысловых испыта-

I

ний телеметрической системы и предложенных технических средств для их практического применения для регулирования режимных параметров процесса бурения.

СОДЕРКАШЕ РАБОТЫ

I. Проблемы улучшения управления работой долотом при турбинном способе бурения

В первом разделе проанализирована взаимосвязь параметров режима турбинного бурения и механической характеристики турбобура с целью выявления возможностей повышения эффективности проводки скважин по оперативно контролируемым параметрам режима б/рения.

Основным оперативно-контроли£уемым параметром при этом считается осевая нагрузка на долото ( Р), определяемая на основе косвенного метода:

? ж йО.- ак- а , ( I )

где 0. ) 0, - натяжение на крюке талевой системы от веса бурильного инструмента при отсутствии контакта долота с забоем и в процессе бурения.

g

Сравнительный анализ измерений величин ? индикаторами типа ГИБ-с и забойными датчиками показывает, что разница может составлять 40-50«, особенно, при наклонно направленном бурении.

Получение более полной оперативной информации с забоя скважины о параметрах режима бурения позволяет улучшить управление работой турбоСура; в частности, регуляторами типа РДЦЭ-3.

Более успешно такая задача решается при измерении частоты вращения зала турбобура.

Сложность проблемы измерения и регулирования режимных параметров турбинного бурения обусловили большое число исследований. Этому посвящены работы П.В. Балицкого, В.Е. Горяинова, В.Е. Копклова, Б.Н. Кутузова, A.M. Мелих-Шахназарова, В.И. Ми-ракяна, A.A. Молчанова, A.A. Погарсяого, Г.З. Рогоцкого, ковицына, Б.З. Султанова и других исследователей.

Вопросы разработки систем контроля технологических параметров с известными каналами связи и использованием забойных датчиков рассматривались в работах В.П. Варламова, С.В. Грачева, Э.Г. %хьянова, К.К. Саркисова, А.Х. Сираева.

Анализ существующих каналов связи забоя с устьем скважины показал, что наиболее перспективным по надежности и работоспособности является акустический канал связи, обладающий относительной простотой передающих и приемных устройств, отсутствием какой-либо встраиваемой в бурильный инструмент дополнительной линии связи.

Теоретические и экспериментальные исследования акустического канала связи, проведенные Р.А.Ап$опа, Т.к. Дозоровым, Б.Н.Кутузовым, В.Н. Михайловским, В.Г. Самутиным, A.A. Симоновым, М.М. Скориным, K.M. Шумиловским, В.У. Ямалиевым позволили установить частотный диапазон звуковых волн / 0 - 10000 Гц / в скважине, оценить коэффициент поглощения продольных волн в колонне

Сурильных труб, заполненных глинистым растворов плотностью 1,15 г/ск® /ксторыГ: колеблется от 4,2 до 5.2 дБ/ 1000 v сс средним значением 4,7 дБ/1000 м. Уровень звуке при работе шарошечных долот колеблется £ диапазоне 75 - 95 дБ, а дальность действия канала связи 5 - 7 км при частотах 150 - 200 Гц.

Анализ показал, что звуковые волны, генерируемые бурильным инструментом, можно использовать для передач!; информации о режимных параметрах турбинного бурения.

Накопленный опыт борьбы с шумом б машиностроении, в судостроении к авиации, основанный на методах - звукопоглощение, 1

виброизоляция и вибропоглощение, позволяют более успешно решить j

I

задачу измерения забойных параметров и передачи информации о j них на дневную поверхность. Примером является шаровой компенсатор типа БК5Б, устанавливаемый на нагнетательной линии вблизи насоса для выравнивания давления и подачи при работе поршневого насоса с татунно-кривошипнык приводом.

Критический анализ современного состояния изученности вon- j

i

роса о каналах связи с забоем скважины позволил сделать вывод | о необходимости постановки комплекса экспериментальных стендовых исследований к промысловых испытаний средств измерения забойных параметров и канала связи для регулирования режимными параметрами в процессе турбинного бурения.

На основе метода звукопоглощения в Ъоменском индустриаль- : ном институте, а затем в СибШИНП разработаны новые способы измерения режимных параметров, в частности осевой нагрузки на до- j лото, расхода промывочной жидкости, крутящего момента на валу турбобура, зенитного угла, угла установки отклони те ля к др. . параметров.

2. Разработка теоретических положений для передачи забойной информации с использованием звуковых волн, возникающих при работе бурового инструмента

Во втором разделе на основе анализа работы звукопоглощающих устройств, широко применяемых в различных отраслях промышленности, произведен выбор эффективного Фильтра для модуляции звуковых волн, распространяющихся в потоке промывочной жидкости, является резонатор Гельмгольца. _

Собственная частота резонатора определяется по формуле

7 25Г V УН где С - скорость звука в среде (буровом растворе);

^ - объём резонатора;

^ и ^ - соответственно площадь поперечного сечения и длины трубки.

Далее приводятся теоретические исследования работы в жидкой среде резонатора и дается оценка величины поглощения в нем энергии звука.

Добротность акустического резонатора описывается известным* уравнением

, (3)

где УС - запас энергии колебаний осциллятора (резонатора);

К * *

- потери энергии в осцилляторе зе период колебаний.

Из уравнения ( 3 ) находим

и

"а ^ ' < 4 )

Тогда максимальную величину определим как

г \ХГЛ .

где и)р = 2 7Т

Р Ь _ эквивалентная масса осциллятора; Р и Ь _ площадь к высота ооединительного отверстия горла резонатора; а - амплитуда колебаний в резонаторе.

Если резонатор возбувдается вс внешем акустическом поле, в котором гармоника резонансной частоты имеет величину я, , то амплитуды в к В2 связаны равенством

а1» о,1 а4. (6)

Из ( 4 ), ( 5 ) к ( 6 ) поручаем, что из внешнего звукового поля за один период колебаний резонатор поглотит следую- . щее количество энергии

' С 7)

Эта энергия поглощается из объёме жидкости, находящейся .е полости звукопровода:

V = ¿С у , ( Б )

Зс

где £ - плошедь поперечного сечения канала бурильной, трубы;

- частота в спектре звуковых волн, равная собственной частоте резонатора.

Полная анергия колебаний на резонансной частоте в объёме равна

7/>1ЧЧ2- (9)

После подстановки V в уравнение ( 9 ) к с учетом С - Л*1

Ь - ~Ц " , ( Ю )

получаем полную энергию, где внутренний диаметр бурильной трубы

К.г^И'с'аЫ. (II)

с и )

Таким образом, доля энергии, поглощаемой резонатором из полной энергии звуковой волны в объёме V с учетом ( 7 ) составит

( 12 )

Анализ выражений ( 2 ) и ( 12 ) показывает, что на величину Эй при постоянных геометрических размерах резонатора, существенную роль оказывает скорость С.

Принимая во внимание влияние гидростатического давления (Ррст) в колонне бурильных труб, давления на выкиде бурового

насоса СР^), температуры в скважине (Т„) и плотности р на С,

произведен расчет и анализ влияния отмеченных выше параметров на собственную частоту фильтра - резонатора.

Изменение ?гст от I до 40 МПа (при забое скважины 3000 м)

диапазон изменения скорости звука составляет 350 м/с. При такой величине отклонения скорости звука собственная частота резонатора сместится на Э5С Гц, что дает основание для разработки широкополосного фильтра при минимально возможном влиянии

Р . ? . Г и о . ГСТ' Н' с

Далее в разделе приведена методика расчета широкополосного акустического фильтра с учетом влияния выше отмеченных параметров.

Для максимального поглощения звука резонатором с целью уменьшения влияния помех на информационны? сигнал, произведен анализ эффективности однокамерного и двухкамерного фильтров. Для однокамерного фильтра уровень поглощения энергии звука при его заданных геометрических размерах, составляет 19,5 дБ, в то

время как для двухкамерного фильтра, при размещении камер друг от друга на расстоянии /4 при собственной частоте резонатора = 400 Гц, составляет 94 дБ.

Подученные соотношения и результаты расчета фильтров позволяют учесть влияние помех на измерительный сигнал при разработке технических средств для контроля режимными параметрами турбинного бурения.

3. Стендовые исследования широкополосных акустических фильтров

Экспериментальные исследования проводились на установке, конструкция которой позволяет имитировать турбобур роторным гидродинамическим излучателем источником шума - сиреной, приводимой во вращение двигателем. Модулятор шума имитировался широкополосным фильтром, управляемым тем же двигателем. В качестве' приемника сигнала использовался пьезодатчик"В2. Для подачи жвдкости в трубопровод применяли центробежный насос с производительностью 0,432 м3/час. Широкополосный фильтр настраивался на среднюю частоту спектра сигнала, излучаемого сиреной. Гидравлический канал представлен трубопроводом диаметром мм и длиной 350 м с 9 изгибами под углом 90°, заполненным жидкостью с Тр= (I... 1,12 ) г/см3. Шумовая характеристика сигнала, снимаемая с приемника обрабатывалась измерительным комплексом йирмы НП "Роботрон-Мессэлектроних". Комплекс включал: измерительный широкополосный усилитель с дискретно устанавливаемым коэффициентом усиления, анализатор спектра с блоком индикации и записи.

Собственную частоту резонатора изменяли путем изменения площади звукопоглощающего отверстия.

Анализ спектрограмм показал, что степень подавления пума (по напряжению) в диапазоне 25С-60С Гц составляет 30 дБ. Гакая контрасность позволила визуально Фиксировать моменты открытия и закрытия фильтра и получать исходные данные для про-гктирования технических средств контроля забойных параметров к подавления помех в нагнетательной линии бурового насоса.

Исследования широкополосных фильтров производились при зрааении ротора сирены с частотой 150, 200, 300, 400, 560 и 230 об/мин.

При исследовании резонаторов в динамическом режиме необхо-1имо было установить зависимость отношения сигнал/шум на входе гоиемника сигнала в рабочем диапазоне частот вращения вала урбоСура.

Результаты исследования показали, что во всем рабочем ди-лазоне частот вращения вала турбобура (300 - 800 об/мин) отно-ение сигнал/шум составляет не менее 40 дБ.

Полученные результаты легли в основу разработки телеизме-ительной системы для контроля режима бурения. В системе исполь-ован способ передачи информации в виде волновых пауз, сйюрми-ованных акустическим фильтром. Сигнал принимался пьезоэлектри-еским преобразователем и обрабатывался разработанным з СибШИНП рибором ПИ0Н-1 (прибор измерения оборотов наземный). Црибор ключах низкочастотный усилитель, полосовой фильтр с полосой ропускания 300 Гц, выпрямитель, интегратор и формирователь шульсов.

Приведенные осциллограммы выходного сигнала прибора (запи-шные самописцем К-388) для всех фиксированных частот вращения 1рены обрабатывались цифровыми устройствами.

В результате стендовых исследований подготовлена база дан-IX для проектирования элементов телеизмерительной системы по-

лучения информации с забоя, в частности для измерения частоты вращения вала турбобура.

4. Разработка акустической телеметрической системы для передачи с забоя скважины частоты вращения долота

В четвертом разделе диссертационной работы приведены исследования по создание опытных образцов датчиков для контроля частоты вращения вала турбобура ДСТ-172 и ДСТ-195. Конструкции датчиков выполнены по схеме двухкамерных резонаторов, расположенных на расстоянии 1/4 длины звуковой информационной волны.

ДОТ-195 представляет собой корцус, внутри которого последовательно установлены соосно две втуаши со щелевой перфорацией вдоль их образующих, разделенные между собой кольцом с образованием кольцевых полостей. Внутри втулок размещен полый

с

вал-модулятор, с вертикальным продольным пазом, на конце которого установлена шлицевая полумуфта для соединения вала-модулятора с верхним торцом вала турбобура. Верхний и нижний торцы корпуса датчика соединены переводниками с корпусом турбобура. С целью увеличения уровня поглощения звуковой энергии внутри корпуса датчика размещаются резиновые кольца.

Датчик работает следующим образом. 2а каждый оборот вала-модулятора происходит совмещение продольного паза со щелевой перфорацией втулок, в результате которого изменяется акустическое сопротивление в звукопоглощающих отверстиях; амплитуда звуковой волны уменьшается, а звуковые волны модулируются по амплитуде.

Экспериментальные исследования датчика ДОТ-172 производили на разработанном стенде, конструкция которого позволяет имитировать звуковые волны в широком диапазоне. В качестве излучателя звука использовался громкоговоритель 1ГД-10. На при-

эмноР части ДОТ-172 установлен приемник - пьезодатчик 32. Регистрацию амплктудночастстной характеристики датчика производили осциллографом С1-56.

Методика исследования амплитудно-частотной характеристики включала нанесение механических ударов к создание пума трением металлических предметов пс корпусу датчика с целые выяснения воздействия помех на информационный сигнал. Записи звуковых колебаний с помехами регистрировались на самописце уровня С20013, входящем в состав установки фирмы НП "Роботрок-Ыесс-электроник".

При исследованиях ДСТ-172 установлено, что амплитуда щума после датчике (при закрытых резонаторах) уменьшилась с 6,5 В до 0,12 В (при открытых резонаторах), а помехи от ударов и трения увеличили амплитуду с 0,12 В до 2,5 В. Сигнал с такой амплитудой помехи легко обрабатывать.

Для увеличения отношения сигнал/пум создана конструкция широкополосного акустического фильтра для встраивания б нагнетательную линию бурового насоса, что позволяет снизить уровень звуковых колебаний, генерируемых буровым насосом. Конструкция фильтра представляет собой корцус из стальной трубы соосно надетый на манифольднув линию, на которой размешены звукопоглощающие отверстия. Устройство работает аналогично датчику ДОТ-195.

Для сравнительных испытаний канала связи разработан датчик для замера холостого ходе турбобура ДОТ ( XX ). Конструкция датчика выполнена в виде отдельного переводника из ЛЕТ. Внутри корпуса размешается вал-модулятор, на одном' торце которого располагается шлицевая полумуФта для соединения с валом-турбобура, а на другом торце размещается магнитный побудитель. Датчик холостого хода работает следующим образом. Турбобур опускают в кондуктор и закрепляют его не клиньях. Вставляют в шлицы вале

турбобура шлицевую полумуфгу вала-модулятора с магнитным побудителем, наворачивают корпус датчика и ведущую трубу-После запуска буровых насосов к корпусу ДОТ ( XX ) прислоняют специально разработанный электронный цифровой прибор ЭЦП - I), который работает в двух режимах измерения - в течение одной минуты и 15 сек.

С целью получения забойной информации из потока промывочной жидкости разработана конструкция устройства съёма информации ( УСИ ), в котором размещается гидрофон. Устройство встраивается между вертлюгом и буровым шлангом.

Исходными данными для расчета технических требований при разработке наземного измерительного прибора для контроля частоты вращения вала турбобура ПИОН-1 являются: амплитуда принимаемого сигнала, собственная частота датчика, диапазон поглощаемых частот широкополосным акустическим фильтром, минимальная и максимальная длительность волновой паузы (время формирования измерительного .сигнала при максимальных и минимальных оборотах вала турбобура). Эти параметры определялись расчетным путем и экспериментально при стендовых исследованиях резонаторов.

По результатам стендовых исследований резонаторов в динамическом режиме, разработаны электронный корректор для управления РПДЭ, алгоритм функционирования и алгоритм о программой имитационного моделирования. Входными данными для корректора являются осевая нагрузка на долото (информация с ГЛВ-5) и частота вращения вала турбобура, измеренная датчиком ДОТ-195.

5. Промысловые испытания телеметрической системы

В пятом разделе приведены результаты промысловых исследований всех элементов телеметрической системы при бурении скважин глубиной до 3000 м.

С целы проверки результатов теоретических и стендовых исследований метода амплктудноГ: модуляции звуковых волн испы— гак широкополосны?: акустическкГ: п:льтр с записью (н£"мегн1:тную лекту с обработкой сигаале не анализаторе спектра 04-73) амплитудно-частотных характеристик участков иаиифольдиоГ: линии, со встроенныу е нее Фильтром . Испытания проводились при буренки скв. £ 6 куста I Северо-Тарасовского месторождения Гурпейского УБ? АС Гурнефтегаз.

Исследования шиьтра, установленного е нагнетательной линии Ярового насоса показали, что уровень амплитуды звуковых колебаний в диапазоне частот 0 - 500 Пд уменьшился в 5 раз.

Защищенность канала связи от потех Сурового насоса повысилась, пульсация потоке промывочной жидкости снизилась и увеличилась не 17,3® механическая скорость бурения в интервале 50С-1500 к (на скважинах * 2, 2 к 65 куста I).

Исследования работоспособности разработанного канала связи на дальность в процессе бурения скважины при помехах проводились путем установления коэффициента затухания выбранных звуковых частот для получения информации о параметрах режима бурения. Задача решалась установкой широкополосного фильтра над турбобуром .3 ТСШ1-1Э5 и производилась запись (не магнитную ленту с последующей обработкой не спектроанализаторе СКЧ-73) спектра пума бурильного инструмента с гидрофона УСИ (установленного между вертлюгом к буровым шлангом) в процессе бурения через каждые 500 м до глубины 3000 м.

Сравнительная оценка результатов измерения амплитуд в спектре показала, что интегральный уровень звуковых волн в диапазоне частот 20С-350 Гц уменьшился в 10 раз, а е диапазоне частот 380-500 Пд - в 6 раз. Коэффициент затухания сигнала составил 0,32 дБ/1000 ы.

Затем проводились испытания опытной телеизмерительной системы контроля частоты вращения вала турбобура с целью получения нагрузочной характеристики турбобуров 2 TCHII—195 и ТРМ от режима холостого хода до полной его остановки при новом долоте и проработанном несколько часов.

Для определения погрешности измерения прибора Ш0Н-1 - частоты вращения вала турбобура проводились разработанным образцовым прибором ЭЦП-I, в комплекте с датчиком ДОТ I Лл ). Погрешность прибора ПИ0Н-1 составила К.

Полученная в процессе бурения информация о частоте вращения вала турбобура Э ТСШ1.-195 и ТРУ обрабатывалась на компьютере по разработанному алгоритму и программе. Показано, что минимальная частота вращения его вала составила 2Э0-310 об/мин. Нагрузочная характеристика этого турбобура согласуется с результатами других исследователей.

При опытном бурении с элементами телеметрической системы для контроля частоты вращения вала турбобура показана эффективность применения наземного широкополосного фильтра и подтверждены результаты теоретических исследований по созданию акустического канала связи и средств измерения режимных параметров.

Испытаны и подготовлены к внедрению на производстве телеметрическая система' для контроля частоты вращения вала турбобура.

Внедрен широкополосный акустический фильтр в нагнетательной линии буровых насосов с экономическим эффектом 51 млн.руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

По результатам исследований представленной работы сделаны следующие выводы:

1. ггораЬстак сшсоС ло.тг.'чения зг&слно;': инвэрманик с параметра): режиме турбинного бурения путем акплитуДноГ:. модуляции широкополосны*' акустически*' йкльтром гвуковы:: волк, генерируемых Гурнльны!.1 инструментов.

2. Не базе широкополосного акустического йкльтре разработаны датчики для контроля частота Ергзения вела турбоСуре типе ¿71-172 к ДСТ-295.

3. Высокая помехоустогчивость канале связи е диапазоне частот 20 - 500 Гц достигнута применениек широкополосного акусткчес-ксго Зкльтре е нагнетательной линии бурового насоса, уровень шумов в котором уменьшился на 805.

4. Разработаны наземные приборы для регистрации к визуального наблюдения частоты врашения вале турбобура не забое и не дневной поверхности.

5. Разработана программе для управления работой наземного регулятора типе РЛДЗ-З по инйюрмацик о частоте врашения вале турбобура, измеренная датчиком Д0Т-195.

6. Выявлено, что при бурении скважин до глубины 2300 v. с применением турбобуров типе TCCi минимальная рабочая частота врашения его вале составляет 290 - 310 об/мин.

7. Установка широкополосного акустического фильтре в нагнетательной линии позволяет увеличить до 1% механическую скорость бурения е интервале скважины 500 - 1500 м с экономическим эффектом 51 млн .руб.

8. Разработанный метод амплитудной модуляции звуковых волк может быть использован для получения технологических и инклино-метрических параметров. .

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАЛ' Б РАБОТАХ

I. A.C. II54454 СССР, МКИ E2IB 47/12. Способ модуляции шума е бурильной колонне при турбинном бурении скважины/ Савиных D.A.,

ланжик 5.Г. (.СССР). -I? 3S935b5/22-C3. Заявлено I9.ÜI.B4; Оцубл. в 5.И. - Ji 17. - 1Э85.

2. A.C. 1405358 СССР, МНИ4 E2IB 47/12. Модулятор звуковой вибрации для контроля оборотов турбобура / Савиных Е.А., Москов-кин В.И. (СССР). - J? 4137454/22-03; Заявлено 20.IC.85; Оцубл. в Б.И. - W 24. - 1988.

3. A.C. I537I82 СССР, МЮ15 Е21Б 45/00, 4/С2. Датчик частоты вращения долота при турбинном бурении / Савиных Е.А., Столяров С.. (СССР).- tf 4487520/31-03; Заявлено C3.I0.88; Опубл. в Б.И. - * 31 1990.

4. A.C. 1677234 СССР, МИ;5 E2I3 45/00. Датчик для контроля частоты вращения вала турбобура / Савиных Е.А., Бородавкин B.C., Куртеков A.B. (СССР), -ff 4694673/03; Заявлено 24.05.89; Опубл. в Б.К. - * 34. - 1991.

5. A.C. 1354707 СССР, МНИ4 E2IB 47/12, 45/СС. Устройство для контроля числа оборотов вала турбобура / Савиных Е.А. (СССР). -

ff 4034554/22-03; Заявлено 05.03.86; Опубл. в Б.И. II.. 1988.

6. Патент 1696664 РФ, МКИ5 E2IB 10/00, 47/12. Датчик частоты вращения долота при турбинном бурении / Савиных Е.А. ( РФ ). * 4725727/03; Заявлено 07.08. К; Оцубл. в Б.К. - * 45. - 1931.

7. A.C. I810524 СССР, ЫКК5 E2IB 47/12. Акустический датчик вращения вала турбобура / Савиных D.A., Един А.Ф. ( СССР ). -

W 4918556/03; Заявлено II.03.91; Опубл. в Б.И. - * 15. - 1993.

8. A.C. 1640396, СССР, МКК5, E2IB 47/12. Способ передачи информации при турбинном бурении скважины / Савиных Е.А. ( СССР). -* 449Э449/СЗ; Заявлено 2S.I0.8S; Опубл. в E.K. X 13. - 1991.

9. A.C. 1633076 СССР, ми:5 E2I3 10/00. Устройство для контро частоты вращения и осевого люФта турбины турбобура / Савиных Е.А. Столяров O.A., Прогкж В.А. (СССР). 4428313/03; Заявлено 20.05.88; Опубл. в Б.И. ¥ 9. - 1991.

1С. А. С. 1ос95Э8 СССР, Ш15 Е21Е 45/СС, 4 Т/С с. Датчик для контроля частоты вращения долота / Савиных Е.А., Яблоков Е.С. (СССР). - 4757537/С2; Заявлено II.12.39; Опубл. в Б.К. Г 41. -1931.

11. Положительное решение по заявке £ 4323903/03 на выдачу патента РФ, МК15 Е21В 47/12; 45/00, 4/С2. Устройство для контроля угла установки отклонителя / Савиных Ю.А., Юдин А.Ф., Столяров

С.А. ( РФ ). Заявлено П.02.Э1; Выдано 1994.

12. Положительное решение по заявке I 93001564/03 на выдачу

с

патента РФ, МКИ Е21В 45/00. Акустический датчик для контроля числа оборотов вала турбобура / Савиных С.А., Подборное Н.З., Московкин В.И. ( РФ ). - № ЗЗОСЯ564/СЗ; Заявлено 06.02.93. Вида-, но, 1994.

13. Положительное решение по заявке № 5035345/03 на выдачу патента РФ, МКИ^ Е21В 45Д2. Датчик для контроля частоты вращения вала турбобура / Савиных В.А., Бастриков "С.К., ЗЗцин А.Ф.

( РФ ). - Я 5С35345/03; Заявлено 01.04.94. Евдано, 1994.

14. Положительное решение по заявке № 5С35320/С3 на выдачу

с

патента РФ, МКИ Е21В 45Д2. Датчик для контроля частоты вращения вала турбобура / Савиных Ю.А., Бастриков С.Н., Един А.Ф. (РФ ). - № 5035320/03; Заявлено 01.04.92. Выдано, 1994.

15. Савиных Ю.А., Крамншк А.И. Акустический способ передачи информации при турбинном бурении. / Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири: Межвузовск. сб. науч. трудов. -Тюмень, 1991. С. 75-80.

16. Савиных Ю.А., Колесов В.И. Стендовые испытания системы телеизмерения параметров бурения скважин. // Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири: Межвузовск. сб. науч. трудов. - Тюмень, 1992. С. ЮС-108.

17. Савиных В.А., Московкин В.И. Телеметрическая система передачи забойной информации о параметрах режима бурения// Нэоть и

rail Западной Сибири: Тезисы докладов II - Зональной научн.техн. конференции по комплекс, программе Минвуза РСФСР. Тюмень, 1983. -С. .

18. Савиных Ю.А., Спасибоь E.U. Ыосковкин Е.И. Система контроля вала турбобура и врашаюшего момента на нем. // Шфгь и газ ЗападноР. Сибири: Тезисы докладов II - Зональной науч.техн. конференции по комплекс«, программе Минвуза РСКР. - Тшень, 1983.

- С. Пб .

19. Савиных J0.A. Информация о скорости вращения долота, полученная по акустическому каналу связи. // Лефгь и газ Западной Сибири: Тезисы докладов. - Тюмень, 1987. - С. 110 .

20. Савиных Ю.А. Глубинный датчик частоты вращения долоте для турбинного способа прения. // Тезисы докладов П - Всесоюзной научно-техничес. конференции. Т.2. - Тюмень, 19Ш. - С. 58 .

СОИСКАТЕЛЬ Ю.А.Савиных