автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Забойный аэродинамический датчик для телеконтроля в процессе бурения зенитного угла искривления ствола скважины

□03457732

Погуляева Анна хМихайловна

ЗАБОЙНЫЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ТЕЛЕКОНТРОЛЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ ЗЕНИТНОГО УГЛА ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА

СКВАЖИНЫ

Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Астрахань - 2008

003457732

Работа выполнена на кафедре Автоматизации технологических процессов и производств Астраханского Государственного Технического "Университета.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, академик РАЕН

Есауленко Владимир Николаевич Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Метрологической академии РФ Свинцов Владимир Яковлевич

доктор технических наук, Малюга Анатолий Георгиевич Ведущее предприятие: Российский государственный геолого-разведовачный университет

Защита состоится "26" декабря 2008г в 15°° часов в аудитории 305, главного учебного корпуса на заседании диссертационного совета Д307.001.01 в Астраханском Государственном Техническом Университете по адресу: 414025, г. Астрахань, ул. Татищева 16.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского Государственного Технического Университета.

Автореферат разослан '^Ь

008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Попов Г.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. С начала 80-х годов XX века в нашей стране внедряются новые технологии глубокого бурения скважин на нефть и газ с глубиной забоя от 5000 до 7000м. В ближайшие годы глубина скважин возрастет до 9000м. При этом условия строительства скважин значительно усложняются, в связи с этим совершенствуется технологии проводки скважин, обеспечивающие существенные изменения ряда показателей процесса бурения.

Особое значение приобретает бурение наклонно направленных и горизонтальных скважин. Важнейшей задачей при строительстве скважин является автоматизация всех технологических процессов бурения, так как отклонение текущих значений технологических параметров от проектных создает ряд осложнений и серьезных аварий, преодоление которых требует значительных затрат времени и материальных средств на всех этапах строительства скважин. Эти обстоятельства выдвигают на первый план необходимость получения достоверной информации о протекании чрезвычайно сложного технологического процесса бурения скважин и оперативное управление этим процессом.

Исследования отечественных ученых: Варламова В,П., Грачева Ю.В., Грачева Б.А., Демихова В,И., Есауленко В.Н., Калинина А.Г., Кузнецова Г.М., Леонова А,И., Лукьянова Э.Е., Малюги А.Г., Молчанова A.A., Пилюцкого О.В., Рыбакова В В., Шишкина О.П. и др. обеспечили разработку и создание различных средств контроля технологических параметров процесса бурения, появление новых конструктивных технологических и методологических принципов повышения их метрологических характеристик.

Повышение скоростей бурения и увеличение глубин, бурение наклонно направленных скважин еще более усложняет процесс управления, при этом контроль процесса бурения по наземным параметрам существенно усложняется. В связи с этим становится практически невозможным поддержание оптимального режима бурения и предупреждения различных аварий и осложнений.

Определенные успехи достигнуты в области разработки приборов и средств контроля наземных параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин. В области же создания промышленных средств контроля и регулирования забойных параметров до настоящего времени наблюдается значительное отставание от требований современной технологии проводки скважин. Еще многие вопросы этого направления нуждаются в разработке и изучении. Решение этих проблем может быть ускорено с применением надежных и точных средств контроля забойных параметров и автоматизации процесса бурения на этой основе путем создания автоматизированных систем управления процессом бурения скважин. До настоящего

времени в практике бурения используется информация о косвенном измерении забойных параметров. Очевидно, эффективно управлять процессом бурения на такой основе нельзя.

Это обстоятельство еще раз подчеркивает актуальность работ по созданию забойных датчиков первичной информации. Особое значение это приобретает при бурении наклонно -направленных и горизонтальных скважин, так как отклонение стволов от заданного направления и последующая коррекция его, тем более забуривание новых стволов приводит к значительным материальным затратам. Тяжелые условия работы, средств измерения параметров режима бурения на забое, где температура может достигать 200°С и более, давление 100 -150 МПа, вибрации десятки и даже сотни % (ускорение свободного падения), исключают возможность использования электронных компонентов в вынуждают вести поиск надежных элементов для работы в этих условиях.

Таким образом, создание надежных и точных технических средств контроля и автоматического управления забойными технологическими параметрами вообще и пространственным положением ствола скважины, в частности, позволяющих повысить производительность буровых работ и снизить стоимость проходки, является актуальной проблемой.

Основание для выполнения работы. Работа выполнена по планам НИР Астраханского государственного технического университета (номера государственной регистрации 01.20.0005849, 06.22.06ХТ, 01.49.07).

Цели и задачи диссертации. Целью диссертации является разработка глубинного датчика зенитного угла искривления скважины, обладающего высокой надежностью и точностью, как составной части телеметрической системы измерения параметров пространственного положения стволов в процессе бурения скважин и исследование его характеристик.

В соответствии с поставленной задачей в работе ставятся я решаются следующие задачи:

1. Анализ существующих методов и средств контроля параметров бурения скважин.

2. Анализ принципов проектирования забойной измерительной аппаратуры.

3. Патентный анализ забойных датчиков пространственного положения стволов бурящихся скважин.

4. Выбор элементной базы забойного датчика, канала связи с поверхностью и разработка конструкции датчика зенитного угла искривления скважин.

5. Построение макета датчика зенитного угла искривления скважин и его экспериментальное исследование.

6 Построение математической модели датчика зенитного угла искривления скважин и анализ ее соответствия экспериментальным данным.

7. Разработка рекомендаций по проектированию датчика зенитного угла искривления скважин.

8. Определение метрологических характеристик датчика зенитного угла искривления скважин.

9. Разработка методики расчета датчика зенитного угла искривления скважин.

Методы исследований. Научные положения, представленные в диссертационной работе, обоснованы теоретическими и экспериментальными исследованиями с применением методов теории газодинамики, теории измерительных преобразователей, математического анализа, цифрового моделирования на ЭВМ с использованием пакета MathCAD 2000 Professional и других.

Основные теоретические положения и выводы подтверждены результатами экспериментальных исследований в лабораторных условиях на этапах разработки. Исследования проводились на кафедре «Автоматизация технологических процессов» Астраханского государственного технического университета

IIa защиту выносятся:

1. Классификация забойных датчиков пространственного положения стволов скважин на основе способов представления и передачи информации об измеряемых параметрах.

2. Математическая модель и методика расчета аэродинамического датчика зенитного угла построенная на основе законов газодинамики, позволяющие осуществлять расчет датчика с учетом характеристик канала связи и диапазона измеряемой величины.

3. Результаты экспериментальных исследований, позволившие разработать рекомендации по выбору геометрических параметров, режима течения газа и давлений питания для аэродинамического генератора в составе забойного датчика зенитного угла.

4. Система автоматического регулирования зенитного угла искривления скважины.

Научная новизна работы:

1. Проведен анализ построения наземных и забойных средств контроля с учетом всех элементов процесса бурения. Предложена классификация забойных датчиков по способам представления и передачи информации о пространственном положении ствола скважины.

2. Разработаны способы улучшения метрологических и эксплуатационных характеристик забойного аэродинамического датчика зенитного угла и даны рекомендации по выбору геометрических параметров, режиму течения газа и давлений питания для аэродинамического генератора в составе забойного датчика зенитного угла искривления, обеспечивающие надежную работу в условиях забоя.

3. Разработана методика и алгоритм расчета аэродинамического датчика и получены аналитические выражения, позволяющие производить расчет различных по номенклатуре забойных датчиков зенитного угла искривления скважины.

4. На основе разработанного алгоритма синтезирована система автоматического регулирования зенитного угла искривления стволов бурящихся скважин.

Личный вклад:

1. Предложена классификация забойных датчиков по способам представления и передачи информации об измеряемых параметрах.

2. Участие в разработке конструкции датчика зенитного угла искривления скважин.

3. Разработка макета датчика зенитного угла искривления скважин, проведение экспериментальных исследований.

4. Разработка математической модели и методики расчета датчика зенитного угла искривления скважин.

5. Предложены способы улучшения метрологических и эксплуатационных характеристик забойного аэродинамического датчика зенитного угла искривления скважины, включающие ряд рекомендаций.

6.Синтезирована система автоматического регулирования зенитного угла искривления скважин.

Практической ценностью Обладают:

1. Разработанный забойный аэродинамический датчик зенитного угла искривления скважины, обеспечивающий измерение непосредственно в процессе бурения и позволяющий существенно повысить точность измерения. Оригинальность конструкции датчика подтверждена выдачей двух патентов РФ.

2. Результаты экспериментального исследования датчика, позволяющие разработать рекомендации по выбору геометрических параметров и режима работы аэродинамического генератора в составе забойного датчика.

3. Математическая модель и методика расчета датчика.

4. Система автоматического регулирования зенитного угла искривления скважины.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе: при чтении

лекций по курсам «Технические средства автоматизации» и «Основы автоматизации производственных процессов». На основе построенного макета датчика поставлена лабораторная работа по указанным курсам.

Апробация работы. Основные вопросы, составляющие содержание диссертации, докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета

(2005, 2006, 2007, 2008 г.г.), V Казахстанско-Российской международной научно-практической конференции (Атырау, 2005г.), Международной научно-технической конференции Курганского государственного университет «Повышение качества и эффективности производства» (Курган, 2006г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 печатных работах, в том числе в двух патентах, 9 статях в центральных специализированных журналах « Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море», «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной и газовой промышленности». Кроме того, автором разработаны методические указания к проведению учебно-исследовательских работ по курсу «Основы автоматизации производственных процессов», которые используются в учебном процессе студентами специальности «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» Астраханского государственного технического университета.

Структура ч ойъсм работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, изложенных на 165 страницах машинописного текста и приложений, содержит 50 рисунка и 5 таблиц Список использованной литературы содержит 97 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности проблемы создания новых средств, для контроля забойных параметров непосредственно в процессе бурения. Сформулирована цель исследования.

В первой главе выполнен сравнительный анализ комплексов контроля параметров бурения, рассмотрена их роль в формировании информационно-измерительных систем бурения; рассмотрены известные средства, произведен выбор элементов для разработки устройств контроля забойных параметров в процессе бурения. Показано, что важной задачей является автоматическое управление. Па рисунке 1 представлен перечень, решаемых задач при проводке скважин, включающий автоматическое управление.

В настоящее время основной тенденцией развития АСУТП бурения является наращивание микропроцессорной техники и прикладного программного обеспечения. При этом базой для создания АСУТП являются приборные комплексы контроля параметров бурения, большую часть которых составляют традиционные технические средства, адаптируемые к электронно-вычислительным системам и микропроцессорной технике с помощью новых унифицированных преобразователей. В подавляющем большинстве случаев для измерения пространственного положения ствола бурящихся скважин используются инклинометры. Будучи просты по конструкции и несложными в эксплуатации они обладают существенными

Рис. 1 Перечень задач, решаемых при применении геофизических и технологических измерений, при проводке скважин

недостатками. Применяемые в настоящее время наземные средства определения пространственного положения стволов бурящихся скважин уже не способны обеспечивать требуемое качество информации и оперативно получать представление об истинном режиме на забое скважины, что в большинстве случаев исключает возможность вести бурение скважин в оптимальных режимах и использовать все имеющиеся для этого резервы. Поэтому для получения точной информации о пространственном ствола скважины требуется применять телеметрические устройства, которые позволяют резко повысить оперативность получения информации. В связи с этим особую значимость приобретает задача создания надежных забойных технических средств контроля траектории стволов скважин.

Во второй главе дается обоснование необходимости построения забойных телеметрических систем контроля, пространственного положения стволов бурящихся скважин, рассматриваются принципы построения забойной измерительной аппаратуры. Проводится выбор канала связи и элементной базы для проектируемого забойного датчика зенитного угла искривления ствола бурящихся скважин, рассматриваются пути реализации частотного способа передачи информации о пространственном положении ствола скважины.

На рисунке 2 представлены профили наклонно направленных скважин. Очевидно, что проводка скважин по таким траекториям на глубине 5000 - 10000м представляет собой сложную научную и техническую задачу. В системах телеметрии забойных параметров бурящих-

ся скважин применяются проводной, электромагнитный, и гидравлический канаты связи забоя с устьем скважины. Погрешность измерения азимута и зенитного угла инклинометрами составляет 0,3+1,5%. Термобаро-стойкость забойного блока телеметрических инклинометрических систем составляет -150°С, 80МПа. Установлено, что в настоящее время отсутствуют телеметрические системы для контроля траектории стволов глубоких (до 9000м) скважин с термобаростойкостью забойного блока 200°С, 150 МПа и выше. Поэтому возникает необходимость разработки системы телеметрии с повышенной термобаростойкостью забойного блока Важной составляющей скважшшой телеизмерительной системы зенитного угла искривления скважины является канал связи. Применительно к задаче контроля параметров искривления ствола скважин, канал связи должен удовлетворять следующим требованиям: дальность действия не менее 9000м, высокая надежность, пропускная способность 1-2бит/сек, высокая помехозащищенность. Анализ известных каналов связи забоя с устьем скважины и сигналов, передаваемых по этим каналам, позволил сделать вывод, что сформулированным выше требованиям удовлетворяют гидравлический и проводной каналы связи. Однако, практическая реализация каждого из них сопряжена с большими трудностями. Организация дорогостоящего проводного канала на больших глубинах затруднительна и неоправданна. Анализ прохождения сигналов по гидравлическому каналу связи показал, что для надежного приема полезного сигнала необходимо стремиться к созданию и передаче периодических сигналов с tn сравнимой с периодом следования Т, длительность импульса с tn следует увеличивать, для передачи применять сигналы, у которых Af-At имеют наименьшее значение, а именно, колоколообразный (0,22), косинусоидальный (0,43) и треугольный (0,46). Очевидно, канал должен быть комбинированным. Такой подход обеспечит надежный прием полезного сигнала на фоне помех в канале связи.

Используемые в забойном измерительном блоке первичные преобразователи и кана-лообразующая аппаратура существующих телеметрических систем, основаны на электронных элементах, температурный диапазон работы которых составляет -50°С +150°С. Этим и затуханием сигналов в каналах связи ограничивается дальность действия забойных телеметрических систем. Забойная измерительная аппаратура должна сохранять работоспособность на глубине 9000м при температуре 300°С, давлении 250МПа, ударных нагрузках 100g. Таким требованиям соответствуют элементы аэродинамического действия (струйные элементы). Их

достоинствами являются долговечность, радиационная стойкость, неподверженность действию электромагнитных полей, взрыво - и пожаробезопасность, сравнительно низкая стоимость, возможность работы на произвольных жидкостях, высокая надежность струйной техники и высокая экономичность при работе на низких давлениях питания (при давлении питания 0,01 - 0,02 кгс/см2 один элемент потребляет 0,01 - 0,03Вт).

Устройства струйной автоматики обладают лишь одним существенным недостатком: принципиально более низким быстродействием, ограниченным скоростью звука (а не скоростью света); рабочие частоты обычно не превышают 1 кГц. Однако, существует широкий класс задач, таких как управление многими технологическими процессами, станками и ряд других, для которых этого быстродействия оказывается вполне достаточно. К ним относятся и технологические процессы бурения скважин. Выше сказанное послужило основанием для построения аэродинамического датчика зенитного угла искривления ствола бурящейся скважины, принцип работы которого заключается в использовании эффекта Коанда.

В третьей главе описываются методы и забойные средства контроля пространственного положения стволов в'процессе бурения глубоких скважин [1]. Приводится описание предложенного аэродинамического датчика зенитного угла искривления ствола скважины. С учетом условий эксплуатации даются рекомендации по конструированию забойного датчика зенитного угла. На основе анализа различных конструкций аэродинамических преобразователей установлены геометрические размеры аэродинамического преобразователя зенитного угла.

Как указывалось выше, используемые инклинометры имеют ряд недостатков. Существенным, из которых является необходимость остановки процесса бурения для спуска приборов в забой или для извлечения их на поверхность. Наиболее эффективен контроль параметров проводки скважин и съем информации на забое. До 80% ИИС инклинометрии основаны на методе интенсивности. Значительно выше имеют помехозащищенность ИИС с использованием частотного или кодово-импульсного способа передачи информации. Поэтому необходимо разрабатывать частотные первичные преобразователи угловых перемещений, чтобы исключить дополнительные погрешности преобразования постоянного электрического тока в частотный сигнал и таким образом повысить помехозащищенность телеметрической системы контроля пространственного положения ствола бурящейся скважины.

При анализе рассмотренных схем и конструкций различных устройств, которые могут быть использованы при разработке систем телеметрии параметров искривления стволов скважин установлено, что для построения забойных средств контроля параметров бурения и, в частности, преобразователей угловых перемещений, что следует применять частотные механические (резонаторы) или частотные струйные элементы, как наиболее надежные и высо-

кодобротные, отвечающие тяжелым условиям забоя. Все остальные методы и средства не отвечают требованиям помехозащищенности, точности, надежности и способности к работе непосредственно в процессе бурения. Конструкция предложенного устройства представлена на рисунке 3.

Устройство размещают над долотом в контейнере, и содержит рамку 1, размещенную в герметичном корпусе, свободно вращающуюся на опорах 2, струйный генератор 3, имеющий в своем составе сопло питания 4, приемное сопло 5, выполненное отвесе 6, закреплешюм на оси 7, выходное сопло 8, сообщающееся с полостью мембраны 9 с закрепленным на ней контактом 10, поверхность специального профиля 11, источник питания, выполненный в виде баллона со сжатым газом 12, закрепленный эксцентрично в рамке, сообщающийся с соплом питания, контактные кольца 13, контакты 14 съема информации и переключающий контакт 15 [8, 9]. Работа устройства основана на эффекте Коанда -свойстве струи изменять направление при наличии поверхности специального профиля путем прилипания струи жидкости или газа к расположенной вблизи твердой стенке. Устройство работает следующим образом. Поток газа из сопла питания 4 обтекает рабочую поверхность специального профиля 11 и прилипает к ней, заполняя полость отвеса 6 через отверстие приемного сопла 5. У обтекаемой поверхности создается противодавление. Это вызывает отрыв потока газа от нее и переход этого потока в выходное сопло. Давление в поломотвесе возрастает скачкообразно и удерживается на максимальном уровне до тех пор, пока противодавление в приемном сопле 5 не снизится до величины, при которой поток вновь прилипнет к поверхности специального профиля и, следовательно, начнет заполнять полость отвеса 6. Определенны геометрические размеры элементов аэродинамического преобразователя зенитного угла (рис. 3).

В четвертой главе приводится разработанная математическая модель, аэродинамического датчика зенитного угла искривления ствола скважины, результаты экспериментального исследования макета разработанного аэродинамического датчика зенитного угла и способ линеаризации статистической характеристики датчика.

Основным элементом разработанного датчика является аэродинамический генератор, работа которого основана на эффекте Коанда. С целью установления однозначной зависимости между показаниями предложенного забойного датчика и величиной зенитного угла искривления разработана математическая модель датчика.

Рис. 3 Устройство аэродинамического забойного датчика зенитного угла искривления

Для построения математической модели аэродинамического датчика, необходимо иметь аналитические зависимости, описывающие процессы заполнения и опорожнения приемной камеры. Исходным уравнением при этом является выражение для секундного массового расхода газа через отверстие

0сек = Рс7 _ О)

где бее« - массовый секундный расход газа; Г - площадь сечения отверстия; с - скорость газа в отверстии; у - плотность газа в отверстии.

Для упрощения решения уравнений газодинамики и, учитывая условия работы датчика на забое, приняты ряд допущений: процесс расширения газа следует закону адиабаты; начальная скорость газа в приемной емкости равна нулю; процесс истечения газа через отверстие происходит только по закону для подкритических областей давлений; работа датчика протекает при постоянной температуре. В результате получили время опорожнения

к+т-2тк

_ V_С" 7 е0

~ . 1~Б—1Г \ " 7Гео

МРте оЛ-2-^

и. ИЪ &

-1 I £0 *

.3.

Р.ь к-1

где V - объем приемной камеры, м ; ц - коэффициент истечения (0,8 - 0,4); т — показатель политропы; К - показатель адиабаты (для двухатомных газов и воздуха к=1,4); ео -относительное давление газа в приемной камере (еО=Р,/Р,о, здесь Р, давление газа в приемной камере к его начальному давлению), £^9,81 м/с2 ; Р - площадь сечения приемного сопла, м2; Я - газовая постоянная; То - температура "К; бонач - относительное давление газа в приемной камере, при котором происходит отрыв струи газа от профильной стенки и переключение ее в выходное сопло генератора; еокон - относительное давление газа в приемной камере, при достижении которого процесс опорожнения приемной камеры заканчивается и струя газа вновь обтекает профилированную стенку, в результате чего начинается процесс заполнения приемкой камеры; £о а - относительное давление газа в приемной камере к атмосферному. Для изотермического процесса: ш=1; к-1,4.

После известных подстановок получили время заполнения приемной камеры

€'Т V

'-»» =- \ -, -^Р,

•>- „ ¡71 ( I

Р

где е, = —.

Ра

Полное время цикла, состоящего из заполнения и опустошения приемной камеры будет равно:

V "г

1

-, . ] -Г^о

(4)

Между колебаниями давлений в приемной камере и на выходном сопле аэродинамического генератора имеется непосредственная связь: время опустошения приемной камеры равно длительности импульса давления на выходном сопле, а полное время цикла, равного сумме времен заполнения и опустошения камеры, равно периоду колебаний давления на выходном сопле аэродинамического генератора Таким образом, получили формулу для частоты выходных колебаний:

'■у

-¿е, |

г<1Е„

(5)

Согласно принципу действия датчика зенитного угла (рис 4) «площадь сечения» отверстия приемного сопла изменяется при изменении зенитного угла 9. А, именно, круглое сечение приемного сопла при 0=0 с изменением угла по отношению к направлению течения основного потока прилипшей к профильной стенке газовой струи изменяется и приобретает форму эллипса с различными значениями полуосей. Следовательно, изменяется площадь отверстия, через которое происходит заполнение газом приемной емкости аэродинамического генератора. Эта зависимость имеет вид:

в

= лг~ со5 2л

180

(6)

где г - радиус отверстия приемного сопла; 0 - зенитный угол искривления ствола скважины. В [4] показаны эпюры скорости потока газа на оси струи (рис.4) и найдены аналитические зависимости относительной скорости потока газа от радиуса сопла, из которого происходит истечение и расстояния от среза сопла. Зависимость имеет вид

С,

с„

(7)

где К.1 - коэффициент, зависящий от расстояния до среза сопла, Г| - расстояние на оси струи от сопла питания до приемного сопла; Сч — осевая проекция скорости на расстоянии п от оси; Са — скорость на оси струи; Кч — постоянная, зависящая от расстояния до среза соп-

ла. В процессе работы датчика зенитного угла приемное сопло аэродинамического генератора наряду с изменением «площади сечения» при изменении угла 0 заполняется потоком газа, скорость которого определяется выражением

са 3

где К.1 - коэффициент, зависящий от расстояния до среза сопла; Кз - коэффициент, зависящий от величины давления питания. Подстав- (8) ляя (6) и (8) в формулу (5) имеем [4]:

Рис. 4 Схема аэродинамического преобразователя углового перемещения (зенитного угла 9) в частоту перемещения пневматических импульсов: 1 - полый отвес, 2 - профилирующая стенка, 3 - приемное сопло, 4 - сопло питания

m~f

ЦТГГ COS

(2,-UpI

V. 180 JV *-1

2 £+1 еЛ -£п •

т-de.

R-g-T0 цяг1 ,¡2If g Т.

s 0 i, 180 J \ /с-1 °

T

tiV

e01 \

(9)

При продольном перемещении приемного сопла струйного преобразователя относительно профильной стенки (рис. 6) зависимость частоты колебаний от величины продольного перемещения имеет вид

F = i V

MF\2g—RT„

MFmeol:y\2g~RTm~

2 £+1 е,к -£,1Г

-de

K+m-2niK

e M:

rds

ffft.« ( 1 511 e3 a- - e} к

—r,

+ 2

(10)

[4].

где I/ - расстояние от среза сопла до точки прилипания струи; h - расстояние от профильной стенки до оси прилипшей струи; г2 - расстояние от сопла питания до приемного сопла; Кз - коэффициент, зависящий от конструкции струйного генератора и принимающий значения 0,3 - 0,5.

Полученные аналитические зависимости (9, 10) являются математической моделью аэродинамического датчика зенитного угла. На рисунке 5 представлены графики зависимости частоты колебаний аэродинамического генератора от величины зенитного угла аналитическая (1), рассчитанная по формуле (11) и экспериментальная (2). Расхождение результатов

аналитической зависимости и экспериментальной составляет 5% [5]. На рисунке б представлена схема аэродинамического преобразователя при продольном перемещении приемного сопла, а на рисунке 7 зависимость частоты колебаний аэродинамического преобразователя от величины продольного перемещения приемного сопла [6].

Рис. 5 Зависимость частоты колебаний аэродинамического преобразователя от изменения зенитного угла искривления ствола скважины

Рис. 6 Схема аэродинамического преобразователя линейного перемещения в частоту пневматических

импульсов: 1 - полый отвес, 2 - профилирующая стенка, 3 - приемное сопло, 4 - сопло питания

Рис. 7 Зависимость частоты колебаний аэродинамического преобразователя от величины продольного перемещения приемного сопла

С целью лианеризации статической характеристики датчика зенитного угла синтезирована блок-схема и получена лианеризованная статическая характеристика датчика (рис. 8, 9).

Роп1

Рис. 8 Структурная схема преобразования для коррекции нелинейной статической характеристики датчика зенитного угла искривления скважины

На рисунке 10 и фото 1 представлена схема и фотография лабораторного стенда испытаний макета аэродинамического (струйного) датчика зенитного угла искривления ствола

скважины. Для определения основных технических характеристик был изготовлен макет типового аэродинамического преобразователя и проведены экспериментальные исследования макета. В качестве струйного генератора применен струйный элемент (рис. 11).

1 /

у J

<

\

/

О 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 I, мм

Рис. 9 статистическая характеристика датчика зенитного угла искривления ствола скважины (I - расчетная; 2- линеаризованная)

О

Рис. 10 Схема лабораторного стенда испытаний макета струйного датчика зенитного угла:

1 - ротаметр; 2 - манометр для определения давления в приемной камере; 3 - пневматический редуктор; 4 - манометр для измерения давления на линии питания; 5 - инклинометрический стол; б -манометр для измерения давления в выходном сопле; 7-тепловой электрический нагреватель; 8 - контактная группа; 9 -термометр; 10 - системный блок; 11 - ЭВМ; 12-лимб.

Рис. 11 Конфигурация и геометрические размеры струйного элемента;

I - сопло питания диаметр -2 мм; 2 -приемное сопло диаметр - 1 мм; 3 - выходное сопло диаметр - 2 мм; 4 - поверхность специального профиля, а-140°; (3=50°; 6=80°; ф=35°; \|/=20°; 9 = 70°; гп =2 мм; Пп =15мм; 12п =10мм.

Программой исследований предусматривалось: определение диапазона давлений газа питания; снятие статических характеристик типового аэродинамического преобразователя при угловых и продольных перемещениях приемного сопла; определение максимального и минимального давлений в приемной камере и давления на выходе датчика.

а) б)

Фото 1. Лабораторный стенд и конструкция макета датчика зенитного угла

При проведении экспериментальных исследований использованы средства измерения: манометр образцовый № 46957 ГОСТ 6521-60, предел измерения 0+1 кг/см2, класс точности 0,4; редуктор давления пневматический РДФ-4-1-УЗ, №5747, 2005г., с манометром №4707, 1989г.; манометр технический МТ;ПЭВМ Репиит1\Л Были получены следующие результа-

Диапазон давлений питания аэродинамического (струйного) генератора составил Р=0,035+0,17 МПа. Давление внешней среды 0,1 МПа. Устойчивый режим работы аэродинамического генератора сохранялся до 0,25 МПа. Выше давления 0,25 МПа генератор не испы-тывался, т.к. расход газа значительно возрастает, а это противоречит ограничениям обусловленных минимизаций расхода газа в условиях забоя. Данные опыта представлены на рисунке 12. Определение максимального и минимального давления в приемной камере производилось для диапазона давления питания от 0,035 до 0,115МПа с шагом 0,01МПа; давления на выходе датчика производилось посредством образцового манометра. Давление внешней среды - 0,1 МПа. Максимальное давление в приемной камере -О,03МПа, минимальное давление составило 0,009МПа. Давление на выходе датчика составило 0,03МПа.

Снятие статических характеристик преобразователя осуществлялось при давлении питания от 0,04 до 0,1 МПа с шагом 0,01 МПа. Измерение угла 0 (зенитный угол искривления ствола скважины) производилось на лимбе с ценой деления 1° в пределах от 0 до 30°. Частота колебаний пропорциональная углу поворота фиксировалась на дисплее ПЭВМ и определялась по числу переключений генератора за 60 сек. и за 90 сек. На рисунке 12 представлена зависимость частоты колебаний аэродинамического преобразователя от изменения давления питания [5]. На рисунке 13 и 14 представлены статическая характеристика типового аэродинамического преобразователя «перемещение-частота» при угловом перемещении (зенитного

угла 8) в частоту перемещения пневматических импульсов (рис. 13) и при продольном линейном перемещении приемного сопла относительно поверхности специального профиля (рис. 14). При продольном перемещении статическая характеристика снималась при перемещении от 0 до 3 мм. За ноль принято критическое положение приемного сопла от точки прилипания струи, при котором аэродинамический генератор начинает генерировать (или срывается генерация). Из графика рисунке 14 видно, что эффективный рабочий диапазон преобразования представляет область от 1,5мм до Змм.

1_. .1___; _е„м

С® -0.1 3« $.и и'

Рис. 1 2 Зависимость частоты колебаний типового аэродинамического преобразователя «перемещение-частота» от давления питания

ч V.

N

\

\ V4

.....'7 МП

V Ш» ХГ

Гл :

б.™

1

I ,

7 у

.. У (/

/. I Г

/¿:

и

Рис. 13 Зависимость частоты колебаний аэродинамического преобразователя от изме-

Рис. 14 Зависимость частоты колебаний аэродинамического преобразователя от вели-

нения зенитного угла искрив- чины продольного перемеще-

ления скважины поворота приемного сопла

ния приемного сопла

Испытания макета типового аэродинамического преобразователя зенитного угла искривления ствола скважины основанного на базе аэродинамического генератора доказали следующее: макет датчика предложенного принципа действия работоспособен в диапазоне давлений питания соответствующем условиям забоя; полученные экспериментально статические характеристики преобразователя нелинейны. Однако, на статических характеристиках можно выделить рабочие участки где нелинейность не превышает 4%. Чувствительность преобразователя на участке от 0° до 13е составила 0,038 Гц/град., при изменении зенитного угла; при продольном перемещении чувствительность преобразователя на участке статической характеристики от 1,5 до 3 мм составила 1,25 Гц/мм [6]; давление на выходе преобразователя пропорциональное зенитному углу достаточно для дальнейшего его преобразования в сигнал для передачи на устье скважины по гидравлическому, проводному или беспроводному каналу связи забоя с устьем скважины. Поскольку частота выходных импульсов зависит

от изменения давления питания, то необходимо обеспечить стабильность питания на забое скважины. Таким образом, аэродинамический преобразователь работоспособен, надежность соответствует надежности струйных элементов, следовательно, удовлетворяет условиям забоя [5,6]. На основе результатов исследования преобразователя данной конструкции могут быть построены датчики различных забойных параметров повышенной надежности.

Пятая глава посвящена разработке основных узлов системы телеметрии и синтезу схемы системы автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины. Разработка забойного датчика обеспечила возможность построения системы автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола в процессе бурения скважины.

Для реализации этой задачи требуется построение системы телеметрии зенитного угла искривления. При этом возникает необходимость организации надежного канала связи забоя с устьем скважины. На основе анализа существующих каналов связи в главе сформулированы требования к каналу: глубина исследования скважин (дальность передачи) не менее 5000 м; канал связи должен обеспечивать передачу информации непрерывно в процессе бурения; высокая надежность каналообразующей аппаратуры; простота организации канала связи; пропускная способность канала должна обеспечивать циркулярную передачу 3 параметров; высокая помехоустойчивость передачи. В наибольшей степени близки к этим требованиям проводной и гидравлический каналы связи. На основе опыта построения указанных каналов сделан вывод о том, что можно создать канал, удовлетворяющий сформированным требованиям. Это должен быть комбинированный канал, составленный из проводной и гидравлической частей [3]. Проводная часть представляет собой канал по типу ЗИЛС-1, а гидравлическая часть - канал, использованный в гидротурботахометре ГТН-3. При этом проводная часть обеспечивает передачу информации с глубины 3000 м, а гидравлическая его часть с 6000+7000 до 3000 м. Была разработана схема и конструкция комбинированного канала связи. Структурная схема канала приведена на рисунке 15. В этой схеме канала частотный пневматический сигнал пропорциональный зенитному углу, сформированный струйным генератором, преобразуется модулятором М в гидравлический сигнал колокообразный или косинусной формы, поступает на вход гидравлического усилителя ГиУ, где усиливается в 30+40 раз.

Усиленный гидравлический импульс распространяется по промывочной жидкости в колонне бурильных труб на расстояние 4000+5 000м и поступает на гидравлический демпфер ДФ, выполняющий функции фильтра нижних частот. Полезный низкочастотный сигнал, отфильтрованный от высокочастотных помех, полученный на выходе ДФ поступает на вход индуктивного преобразователя давления ИПД, установленного на глубине 3000м, где преобразуется в пропорциональный электрический сигнал.

Рис. 15 Структурная схема гибридного (комбинированного) канала связи забоя с устьем

скважины

М- модулятор; ГиУ - гидравлический усилитель; ДФ - демпфер, ИПД — индуктивный преобразователь давления; УЭ - усилитель электронный; ПС1, ПС2, ПСЫ - проводная секция, ИП1, ИП2 - индуктивный преобразователь; ЭФ - электрический фильтр, УЭПС — усилитель электрического полезного сигнал; ДМ - демодулятор

Далее электрический сигнал, сформированный ИПД на глубине 3000 м, поступает на вход электрического усилителя УЭ, с выхода его подается на вход первой проводной секции ПС1, затем через индуктивный преобразователь ИП1 на вход второй проводной секции ПС2 (длина секции 500-Н000 м) и так далее на вход секции ПСИ. В связи с тем, что электрический сигнал имеет в своем спектре высокочастотную составляющую, а также при прохождении по проводной линии связи подвергается действию электрических помех, возникающих в результате естественной поляризации горных пород, а также от работающих на поверхности электрических двигателей и электрических установок и других причин, на устье скважины установлен электрический фильтр ЭФ. С выхода последнего полезный сигнал поступает на вход усилителя полезного сигнала УЭПС и далее на демодулятор ДМ, где выделяется его информационная часть. С учетом результатов существующих экспериментальных исследований и опытно-конструкторских разработок разработана конструкция комбинированного скважинного канала связи.

На рисунке 16 представлена конструкция канала связи. В качестве источника питания струйного генератора применен баллон со сжатым газом 16 с системой уплотнений 17. Источник питания через отверстие 18 разряжается в приемную емкость 19, установленную ко-аксиально посредством уплотнений 21, в корпусе 20 измерительного контейнера. Далее полученный на выходе индуктивного преобразователя электрический импульс пропорциональный изменению зенитного угла при необходимости усиливается электронным усилителем и поступает в проводную часть канала связи на глубине 3000 м. Проводная часть (фрагмент), ее глубинная составляющая выполнена по типу ЗИЛС-1 представлена на рисунке 16 позицией 22. Она включает в свой состав ряд индуктивных преобразователей и проводных секций, встроенных в колонну бурильных труб. На устье скважины наземная часть проводного канала представлена электронным фильтром, электронным усилителем полезного электрического сигнала и демодулятором. Поскольку забойный измерительный блок представляет собой средства аэродинамического действия, то возникает необходимость разработки системы пи-

тания. Это достаточно сложная техническая задача. Был разработан блок питания забойной

измерительной аппаратуры [7].

бинированного каната связи забоя с устьем зенитного угла искривления ствола скважины скважины:

1 - колонна бурильных труб; 2 - замковое разъемное соединение; 3 - индуктивный преобразователь давления; 4 - демпфер; 5 - разъемное соединение; 6 -уплотнение; 7 - гидроусилитель; 8 - выходной шток гидроусилителя; 9 - управляющий шток гидроусилителя; 10-сильфон; 11 - струйный генератор; 12-

преобразователь зенитного угла; 13—рамка, 14-эксцегстричный грУ3". - опора; 16 - баллон со сжатым газом; (источник питания), 17-системауплотнений; 18 - отверстия разряжения, 19 - приемная емкость; 20 - корпус измерительного контейнера; 21 - уплотнения, 22 - узел проводной части канала.

Опыт глубокого бурения свидетельствует, что осевая нагрузка влияет на интенсивность искривления. Это позволяет использовать изменение осевой нагрузки для регулирования зенитного угла.

Разработанный забойный датчик и канал связи обеспечили возможность построения системы автоматического регулирования зенитного угла искривления скважины в процессе бурения скважин.

На рисунке 17 представлена структурная схема устройства регулирования зенитного угла искривлегак: скважины. Устройство содержит гидроцилиидр тормоза лебедки 1, забойный датчик 2 зенитного угла с каналом связи, тензодатчик 3, приемник 4, блок сравнения 5, задатчик проектного зенитного угла 6, пропорциональный 7 и интегрирующий 8 блоки, сумматор 9, блок управления тормозом буровой лебедки 10, электродвигатель 11 и отклонитель 12. В процессе бурения буровой инструмент со встроенным над отклонителем 12 датчиком 2 зенитного угла опускают в скважину. Создают требуемые обороты и осевую нагрузку на от-

клонигель, а также необходимый расход промывочный жидкости. При этом контролируют посредством датчика 2 текущий зенитный угол ствола скважины. По каналу связи (гидравлическому или проводному) передают данную информацию на поверхность на тензодатчик 3, сигнал с которого подается на приемник 4. Информация о текущем значении зенитного угла поступает на один из входов блока сравнения 5, как и проектное значение зенитного угла из задатчика 6. Значение рассогласования между проектным и текущим значением подается в интегрирующий 7 и пропорциональный 8 блоки, где формируется управляющее воздействие по пропорционально-интегральному закону регулирования. Сигнал пропорциональный этому воздействию попадается в сумматор 9 и далее поступает в блок управления 10 гидроцилиндром тормоза буровой лебедки. Управляющий сигнал поступает на электродвигатель 11, управляющий гидроциливдром тормоза буровой лебедки, что приводит к изменению осевой нагрузки, передаваемой на забой, что в свою очередь посредством опслони-теля изменяет зенитный угол. Использование предлагаемого устройства позволяет оперативного управлять направлением скважины непосредственно в процессе бурения, повысить скорость и точность проводки скважины, ускорить проходку скважины за счет исключения времени перебуривания ствола скважины при отклонении ее от заданного направления и времени, затрачиваемого на спуск и подъем регистрирующих приборов, и, следовательно, повысить технико-экономические показатели направленного бурения.

В заключении приводятся результаты и выводы приведенной работы. В приложении приведены протокол испытаний макета датчика зенитного угла искривления ствола скважины, расчеты и анализ соответствия математической модели полученных экспериментальных данных, чертежи конструкции забойного измерительного блока с элементами канала связи забоя с устьем скважины, описание элементов и узлов приемного устройства, акт внедрения результатов работы.

Основные выводы

1. Проведен анализ систем контроля геолого-геофизических и технологических параметров процесса бурения скважин. Установлено, что существующие наземные средства контроля параметров процесса бурения не отражают истинных значений забойных параметров. Показано, что для автоматизации процесса проводки наклонно направленных скважин необходимо применять системы телеметрии забойных параметров пространственного положения стволов скважины непосредственно в процессе бурения.

2. На основании анализа систем контроля забойных параметров, сформулированы принципы проектирования забойных телеметрических систем для контроля и управления пространственным положением стволов скважин в процессе бурения. Установлено, что в наи-

большей степени условиям забоя удовлетворяют механические и аэродинамические элементы для построения забойной измерительной аппаратуры

3. Разработан принципиально новый датчик (патент РФ № RU2285797C1, решение на выдачу патента на изобретение), изготовлен макет забойного датчика зенитного угла искривления ствола скважины.

4. Построена математическая модель датчика зенитного угла искривления ствола скважины, позволявшая аналитически описать работу предложенного датчика и выявить пути повышения его метрологических характеристик. Произведена оценка адекватности полученных аналитических зависимостей экспериментальным данным. Расхождение результатов не превышает 5 %.

5. Экспериментально получены основные характеристики датчика и сформулированы рекомендации по конструированию датчика для условий забоя и способам согласования его параметров с параметрами канала связи забоя с устьем скважины.

6. Разработан комбинированный канал связи забоя скважины с устьем скважины, обеспечивающий передачу и прием забойной информации с глубины 9000 м. Произведена его конструкторская прсработка.

7. Разработан блок питания для забойной измерительной аппаратуры аэродинамического действия

8. Разработаны методика и алгоритм расчета датчика зенитного угла искривления ствола скважины, обеспечивающие упрощение процесса проектирования.

9. Синтезирована на основе разработанного забойного датчика и канала связи забоя с устьем скважины система автоматического регулирования зенитного угла искривления для проводки наклонно направленных скважин.

Список основных работ по теме диссертации в журналах по перечне ВАК РФ

1. Дегтярева A.M., Есауленко В.Н. Методы и забойные средства контроля в процессе урения пространственного положения стволов глубоких скважин НТЖ строительство ефтяныхи газовых скважин на суше и на море. ВНИИОЭНГ. №5,2006,- 13-16с

2. Есауленко В.Н., Есауленко Н.В., Дегтярева A.M. Струйный датчик зенитного угла юкривления скважины НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.

НИИОЭНГ. №5,2006. - 20-22с.

3. Есауленко В.Н., Дегярева А М., Есауленко Н.В. Комбинированный канал связи забоя с стьем скважины. НТЖ строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море НИИОЭНГ. №10, 2007,-16-17с.

4. Погуляева A.M. Математическая модель типового струйного преобразовате перемещение-частота для контроля забойных параметров. ВНИИОЭНГ. №8,2008 - 13-17с.

5. Погуляева A.M. Экспериментальное исследование аэродинамического датчи зенитного угла искривления ствола скважины. ВНИИОЭНГ. №9,2008,- 60с.

6. Есауленко В.Н., Погуляева A.M., Никулыпин И.В. Экспериментальное исследова типового струйного преобразователя перемещение-частота для контроля забойных парамегро Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. ВНИИОЭНГ. № 2008.- 46с.

7. Есауленко В.Н., Есауленко Н.В., Погуляева A.M. Блок питания измерительн аппаратуры аэродинамического действия. НТЖ строительство нефтяных и газовых скважин суше и на море. ВНИИОЭНГ. №4, 2008 - 44с.

8. Патент РФ№ № RU 2285797 С1 2006г. Есауленко В.Н., Дегтярева A.M., Есауленко Н. Устройство для измерения зенитного угла искривления ствола скважины. Опубл. 20.10. Бюл.№29.

9. Решение о выдачи патента на изобретение по заявке № 20071I6243/CB от 21. 10. 200 Есауленко В.Н., Дегтярева A.M., Есауленко Н.В., Никулыпин И.В. Устройство для измерен! зенитного угла искривления скважины

В других изданиях

1. Есауленко В.Н., Дегтярева A.M. Средства измерения зенитного угла искривлен стволов глубоких скважин в процессе бурения. Вестник Курганского ун-та.-серия «Техническ науки» -Вып.2-4.1.-Курган: Изд-во Курганского гос.ун-та, 2006.-169-171с.

2. Дегтярева А.М, Есауленко В.Н. Забойные средства контроля в процессе бурен пространственного положения стволов глубоких скважин. Математическое моделирован научно-технологических и экологических проблем в нефтегазодобывающей промышленной ТрудыУ Казахстанско-Российской международной научно-практической конференции/ П ред. Б.Т. Жумагулжа, Т.П. Серикова.-Атырау, 2005,-Часть П.- 32-34с.

Подписано в печать 21.11.08 г. Формат 60x90/16. Тираж 80 экз. Заказ № 718 от 21.11.08 г. Отпечатано в типографии АГТУ, тел. 614-523 г. Астрахань, ул. Татищева, 16.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ БУРЕНИЯ

1.1 Классификация систем контроля геолого-геофизических и технологических параметров при бурении скважин

1.2 Информационно-измерительные системы в бурении

1.2.1 Скважинные автономные информационно-измерительные системы контроля геофизических и технологических параметров при бурении скважин

1.2.2 Наземные автоматизированные системы контроля геолого-геофизических 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. ПРИНЦИПЫ 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

ВЫВОДЫ

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 Преобразователи зенитного угла с использованием системы «баланс-спираль»

3.2.4 Струйные преобразователи зенитного угла искривления ствола скважин

3.2.4.1 Струйный преобразователь с U-образной 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

ВЫВОДЫ

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 Экспериментальные 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

ВЫВОДЫ

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

С начала 80-х годов XX века в нашей стране внедряются новые технологии глубокого бурения скважин на нефть и газ с глубиной забоя от 5000 до 7000 м. В ближайшие годы глубина скважин возрастет до 9000 м. При этом условия строительства скважин значительно усложняются. Совершенствуются технологии проводки скважин, обеспечивающие существенные изменения ряда показателей процесса бурения.

Особое значение приобретает бурение наклонно направленных и горизонтальных скважин. Важнейшей задачей при строительстве скважин является автоматизация всех технологических процессов бурения.

Бурение скважин является одним из сложных и трудно-поддающихся автоматизации технологических процессов. Именно здесь заключаются большие резервы повышения производительности бурового предприятия. Поэтому коренное улучшение технологии бурения скважин, создание более совершенных буровых установок и эффективных методов и средств автоматизации процесса бурения являются непременным условием развития горной промышленности.

Практика бурения в различных районах страны показывает, что повышение технико-экономических показателей строительства скважин неразрывно связано с проблемой оптимального управления бурением. Отклонение текущих значений технологических параметров от проектных создает ряд осложнений и серьезных аварий, преодоление которых требует значительных затрат времени и материальных средств на всех этапах строительства скважин. •

Эти обстоятельства выдвигают «на первый план необходимость получения достоверной информации о протекании сложного технологического процесса бурения скважин и оперативного управления этим процессом.

Решение "различных вопросов -управления процессами бурения в разное время рассмотрены-в работах: Абрамова М.А., Аветисова А.Г., Александрова М.М.,- Ангелопуло O.K., БальзаминоваМ.М".,|Балицкого П.В., Башкатова Д.Н., Булатова А.И., Врламова В.П., Григоряна Н.А., Грачева Ю.В., Григулецкого

В.Г., Гулизаде М.П., Демихова В.И., Динника А.Н., Есауленко В.Н., Жувагина И.Г., Ионесяна Р.А., Калинина А.Г., Кудряшова Б.Б, Козловского Е.А., Куликовского М.А., Комарова М.А., Колесникова Н.А., Кривошеева В.Б., Левицкого П.И., Левицкого А.З., Литвинова Л.С. Мавлютова М.Р., Морозова Ю.Т., Молчанова А. А., ОгановаС.А., Ошкордина 0. В., Питерского В.М., Сарояна А.Е., Саркисова Г.М., Симонянца Л.Е., Сулакшина С.С, Султанова Б.Х., Сущона Л.Я., Тимофеева Н.С., Федорова B.C., Шишкина О.П., Ширин-Заде А. С, Юни-на Е.К., Яремейчука Р.С, за рубежом Дж.Х. Аллана, Х.Б. Вудса, Э.М. Гал-ля, А. Лубинского, Х.Б. Фуллертона и других исследователей.

Однако, еще многие вопросы этого направления нуждаются в разработке и изучении.

Решение этих проблем может быть ускорено применением надежных средств контроля забойных параметров и автоматизации процесса бурения путем создания автоматизированных систем управления процессом бурения скважин.

Известно, что автоматизированные системы управления не могут функционировать достаточно эффективно, если обрабатываемая ими первичная информация неполная или недостаточно точная.

В практике же буровых работ до настоящего времени используется информация о наземных параметрах бурения и информация о косвенном измерении забойных параметров. Очевидно, эффективно управлять процессом бурения на такой основе нельзя.

Это обстоятельство еще раз подчеркивает актуальность работ по созданию датчиков первичной информации. В нашем случае под первичной информацией подразумевается информация о параметрах бурения вообще и забойных в частности, а, именного геометрических параметрах ствола бурящейся скважины и его пространственном положении.

Повышение скоростей бурения и увеличение глубин, бурение наклонно-направленных скважин еще больше усложняет процесс управления. При этом управление процессом бурения по наземным параметрам существенно усложняется. В связи с этим становится практически невозможным поддержание оптимального режима бурения и предупреждение различных аварий и осложнений. Таким образом, поиск путей создания и разработка надежных и точных технических средств контроля и автоматического управления пространственным положением стволов бурящихся скважин, позволят резко повысить производительность буровых работ и снизить стоимость проходки. В диссертационной работе найдены пути решения указанной технической задачи.

Создание технических средств автоматического контроля процесса бурения идет в основном по двум направлениям:

- разработка приборов контроля наземных параметров процесса бурения;

- разработка приборов контроля забойных параметров процесса бурения.

Определенные успехи достигнуты в области разработки приборов и средств контроля наземных параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин. В области же создания промышленных средств контроля и регулирования забойных параметров до настоящего времени наблюдается значительное отставание от требований современной технологии проводки скважин.

В настоящее время разработаны и выпускаются промышленностью регуляторы подачи долота. Однако, как показал опыт, эти регуляторы не могут обеспечить в полной мере автоматизацию режима бурения, поскольку они используют информацию, полученную наземными приборами, косвенно отражающими действительный режим бурения на забое.

Все сказанное выше показывает, насколько актуальна проблема создания технических средств и методов контроля и автоматического управления процессом бурения скважин на основе информации, полученной на забое. Особое значение здесь приобретает контроль за пространственным положением ствола бурящейся . скважины, так как - он обеспечивает повышение технико-экономических показателей бурения на 20-30 %. Но разработка забойных измерительных систем сдерживается тяжелыми условиями, в которых они должны функционировать.

Тяжелые условия работы средств измерения параметров режима бурения на забое, где температура может достигать 200°С и более, давление 100-150 МПа, а вибрации десятки и даже сотни g (ускорение свободного падения), вынуждают вести поиск надежных элементов для работы в этих условиях. Такими элементами могут оказаться струйные или элементы аэрогидродинамического действия.

Таким образом, создание надежных и точных технических средств контроля и автоматического управления забойными технологическими параметрами вообще и пространственным положением ствола скважины в частности, позволяющих повысить производительность буровых работ и снизить стоимость проходки, является актуальной проблемой.

Основные выводы по диссертационной работе следующие:

1. Проведен анализ систем контроля геолого-геофизических и технологических параметров процесса бурения скважин. Установлено, что существующие наземные средства контроля параметров процесса бурения не отражают истинных значений забойных параметров. Показано, что для автоматизации процесса проводки наклонно направленных скважин необходимо применять системы телеметрии забойных параметров пространственного положения стволов скважины непосредственно в процессе бурения.

2. На основании анализа систем контроля забойных параметров. Сформулированы принципы проектирования забойных телеметрических систем для контроля и управления пространственным положением стволов скважин в процессе бурения. Установлено, что в наибольшей степени условиям забоя удовлетворяют механические и аэродинамические элементы для построения забойной измерительной аппаратуры.

3. Разработан принципиально новый датчик (патент РФ № RU2285797C1) и изготовлен макет забойного датчика зенитного угла искривления ствола скважины (решение на выдачу патента на изобретение).

4. Построена математическая модель датчика зенитного угла искривления ствола скважины, позволившая аналитически описать работу предложенного датчика и выявить пути повышения его метрологических характеристик. Произведена оценка адекватности полученных аналитических зависимостей экспериментальным данным. Расхождение результатов не превышает 5 %.

5. Экспериментально получены основные характеристики датчика и сформулированы рекомендации по конструированию датчика для условий забоя и способам согласования его параметров с параметрами канала связи забоя с устьем скважины.

6. Разработан комбинированный канал связи забоя скважины с устьем скважины, обеспечивающий передачу и прием забойной информации с глубины 9000 м. Произведена его конструкторская проработка.

7. Разработан блок питания для забойной измерительной аппаратуры аэродинамического действия.

8. Разработаны методика и алгоритм расчета датчика зенитного угла искривления ствола скважины, обеспечивающие упрощение процесса проектирования.

9. Синтезирована на основе разработанного забойного датчика и канала связи забоя с устьем скважины система автоматического регулирования зенитного угла искривления для проводки наклонно направленных скважин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Тенденция к увеличению глубины бурящихся на горных предприятиях скважин, увеличение числа наклонно направленных и горизонтальных скважин приводит к острой необходимости непрерывного контроля технологических параметров в течение всего времени бурения. Особое значение в этих условиях приобретает контроль за пространственным положением ствола скважины и в, частности, контроль зенитного угла отклонения скважины. До настоящего времени не построена достаточно надежная и точная забойная аппаратура, обеспечивающая контроль параметров непосредственно в процессе бурения.

В работе получены результаты, позволяющие утверждать, что можно построить достаточно точные глубинные датчики зенитного угла искривления скважины, надежно работающие в условиях забоя, и на их основе создать систему автоматического регулирования зенитного угла искривления ствола скважины. Это достигается использованием для построения забойных датчиков частотных преобразователей, основанных на аэродинамических колебательных системах, способных работать в условиях ударных перегрузок, температурах 200 - 300°С и давлениях более ЮОМПа.

1. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. - 3-е издание, М.: Наука, 1969,-824 с.

2. Ангона Е.А. Затухание колебаний в колонне буровых труб и его значение для методов бурения с поверхностным вибратором. Труды американского общества инженеров-механиков. Сер. Конструирование в машиностроении. -1966,-№502.

3. Альперович С.А., Варламов В.П., Погарский А.А., Ромашкин Б.А., Прибор для ориентирования отклонителя при бурении наклонных скважин. Труды ВНИИБТ. 1971. - Вып. XXVI. - М.: Недра.

4. Басин Я.Н. Будущее каротаж бескабельный каротаж, совмещенный с бурением. Научно-технический вестник «Каротажник» №100. - Тверь: изд-во «АИС», 2002,-251с.

5. Бирюков С.А. Применение цифровых микросхем серий ТТЛ и КМОП. М.: «ДМК», 1999г.

6. Бочаров В.П. и др. Расчет и проектирование устройств гидравлической струйной техники. Киев: Техника, 1987, - 126 с.

7. Балакшин О.Б. Автоматизация пневматического контроля размеров в машиностроении. М,, Машиностроение, 1964 г.

8. Богачева А.В. Пневматические элементы систем автоматического управления. М., Машиностроение 1966 г.

9. Бройдо Н.Ф. Приборы пневматической унифицированной системы в схемах автоматизации. М. Л., Машгиз, 1965 г.

10. Ю.Варламов С.Е. Контроль забойных параметров в процессе сверхглубокого бурения с использованием гидравлического канала связи (на примере Кольской сверхглубокой). Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа 1997г.

11. Вилле, Фернгольц Сообщение о первом европейском коллоквиуме, посвященном эффекту Коанда. Механика, 1966 г. №5.

12. Власов А.Д., Мурин Б.П. Единицы физических величин в науке и технике. М., Энергоатомиздат, 1990 г.

13. Вострокнутов Н.Г., Евтихиев Н.Н. Информационно-измерительная техника. Учебн.пособие для специальности «Информационно-измерительная техника» вузов. М.: Высш.шк., 1997, - 232 с,

14. Грачев Ю.В., Варламов В.П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. М.: Недра, 1968, — 327с.

15. Дегтярева A.M., Есауленко В.Н. Методы и забойные средства контроля в процессе бурения пространственного положения стволов глубоких скважин. НТЖ строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. ВНИИОЭНГ. №5, 2006.

16. Демихов В.И., Леонов А.И. Контрольно-измерительные приборы при бурении скважин. М.: Недра, 1980, - 304 с.

17. Демихов В. И. Средства измерения параметров бурения скважин. М. Недра 1990 г.

18. Есауленко В. Н. Теория и практика систем контроля и автоматического управления забойными параметрами для совершенствования техники и технологии бурения скважин. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Том 1,2. 1994 г.

19. Есауленко В.Н. Контроль и автоматическое регулирование забойных параметров в процессе бурения глубоких скважин на нефть и газ: Моногр. Аст-рах.гос.техн.ун-т. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2003, 188 с.

20. Есауленко В.Н., Каган А.И., Леонов А.И. Устройство для измерения угла искривления скважин. Изв. ВУЗов Сер Нефть и газ. 1975. - No.5

21. Есауленко В.Н., Есауленко Н.В., Погуляева A.M. Блок питания измерительной аппаратуры аэродинамического действия. НТЖ строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. ВНИИОЭНГ. №4, 2008.- 15-16с.

22. Есауленко В.Н., Есауленко Н.В., Дегтярева A.M. Струйный датчик зенитного угла искривления скважины. НТЖ строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. ВНИИОЭНГ. №5, 2006.

23. Есауленко В.Н., Дегтярева A.M. Средства измерения зенитного угла искривления стволов глубоких скважин в процессе бурения. Вестник Курганского ун-та.-серия «Технические науки». Вып.2-4.1. — Курган: Изд-во Курганского гос.ун-та, 2006, — 202 с.

24. Есауленко В.Н., Дегярева A.M., Есауленко Н.В. Комбинированный канал связи забоя с устьем скважины. НТЖ строительство нефтяных, и газовых скважин на суше и на море. М.: ВНИИОЭНГ. №10, 2007, - 60 с.

25. Залманзон JI.A. Аэрогидродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем. — М.:Наука, 1973.

26. Залманзон JI.A. Исследование характеристик аэродинамического генератора колебаний. В сб. "Системы и средства автоматического управления в нефтегазовой промышленности" М. Недра, 1970 г.

27. Зельцман П.А. Конструирование аппаратуры для геофизических исследований скважин. -М.: Недра, 1968.

28. Зубков С.В. Assembler для DOS, Windows и Unix. М.: «ДМК», 2000г.

29. Ильин В.А. Телеуправление. М.:, 1985

30. Исакович Р.Я., Попадько В.Е. Контроль и автоматизация добычи нефти и газа.-М.: Недра, 1985, 351с.

31. Измерения в промышленности. Справ.изд. Под ред. проф. Профоса. Пер. с нем. -М.: Металлургия, 1980, 648 с.

32. Калинин А.Г. Искривление скважин. М.: Недра, 1974, - 304 с.

33. Калинин А.Г., Ганджумян Р.А., Мессер А.Г. Справочник инженера-технолога по бурению глубоких скважин/Под ред. проф. А.Г. Калинина. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2005, - 808 с.

34. Калинин А.Г., Никитин Б.А. Повышение газонефтеотдачи продуктивного пласта при бурении горизонтальных и разветвельно-горизонтальных скважин. -М.: ВНИИОЭНГ, 1995, 76 с.

35. Калинин А.Г., Левицкий А.З., Никитин Б.А. Технология бурения разведочных скважин на нефтегаз. М.: Недра, 1998, - 440 с.

36. Катков Ф.А. Многоканальные узкополосные системы телеуправления. -Киев: Госуд.изд-во техн. лит-ры УССР, 1961.

37. Козловский Е.А. Оптимизация процесса разведочного бурения. М.: Недра, 1975,-303 с.

38. Козловский Е.А., Гафиятулин Р.Х. Автоматизация процесса разведочного бурения. М.: Недра, 1977, — 215 с.

39. Комаров С.Г. Техника промысловой геофизики. — М.:Гостоптехиздат,1958.

40. Кулаков М.В. Технические измерения и приборы для химических производств. Учебник для вузов. Изд. 2-е перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1974,-464 с.

41. Куликовский Л.Ф., Ушмаев В.И. Информационно-измерительные системы для управления процессом бурения. М.: Недра, 1975, — 175 с.

42. Лукьянов Э.Е. Каротаж в процессе бурения мифы, реальность, ближайшее будущее.// Научно-технический вестник «Каротажник», №100. — Тверь: Изд-во «АИС», 2002, - 251с.

43. Лукьянов Э.Е. Исследование скважин в процессе бурения. М.: Недра, 1979.

44. Левин В.И. Пневматические элементы и устройства релейной автоматики. М. Машиностроение 1983 г.

45. Левицкий А. 3. Использование геолого-технологической информации в бурении. М.: Недра, 1992 г.

46. Мальцев А. В., Дюков Л. М. Приборы и средства контроля процесса бурения. Справ, пособие. М.: Недра, 1989 г.

47. Малюга А.Г. Инклинометры для исследования глубоких и сверхглубоких скважин. — Тверь: НТП «Фактор», 2002, 519 с.

48. Малюга А.Г., Есауленко В.Н., Афонин Л.А. Технические средства контроля пространственных характеристик скважин. Обзорн.информация, Сер.приборы, средства автоматизации и системы управления. М.: ЦНИИТЭИ приборостроения, 1986,-42 с.

49. Милосердии Ю.В., Семенов Б.Д. Кречко Ю.А. Расчет и конструирование механизмов приборов и установок. М.: Машиностроение, 1985 г.

50. Миракян В.И., Рукавицин В.Н. Системы контроля геофизических и технологических параметров при бурении скважин. Обзорн. информация, Сер. Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. — М.: ВНИИОЭНГ, 1986, No.6-55 с.

51. Миракян В.И., Сидорова Г.Н., Макеева Е.А. Новый способ магнитной регистрации забойных параметров // РНТС Сер.автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности. — М.: ВНИИОЭНГ, 1983, Вып.3-4-6 с.

52. Миракян В.И. Забойный автономный прибор для регистрации технологических параметров в процессе бурения скважин. //НТИС. Сер.нефтегазовая геология, геофизика и бурение-М.: ВНИИОЭНГ. 1985.-Вып. 1.

53. Милохин Н.Т. Частотные датчики систем автоконтроля и управления. -М.: Энергия, 1968.

54. Молчанов А.А. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин. М.: Недра, 1983, - 188 с.

55. Муравьев В.М. Спутник нефтяника. М.: Недра, 1977, - 303 с.

56. Мячин Ю.А. 180 аналоговых микросхем. М.: «Патриот», 1993 г.

57. Новиков Ю.В., Калашников О.А., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC. М.: «Эком», 1997г.

58. Нагорный B.C., Денисов А.А. Пневматические и гидравлические устройства автоматики. — М. Высшая школа. 1978 г.

59. Нуберт Г.П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. Л.: Энергии, 1970 г.

60. Парфенов К.А. Исследование потока промывочной жидкости в бурильных трубах как гидравлического канала связи с забоем скважины: Дис. Канд.техн.наук. М., 1971г.

61. Погуляева A.M. Экспериментальное исследование аэродинамического датчика зенитного угла искривления ствола скважины. НТЖ Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. М.: ВНИИОЭНГ, № , 2008,-43 с.

62. Погуляева A.M. Математическая модель типового струйного преобразователя перемещение-частота для контроля забойных параметров. НТЖ Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. М.: ВНИИОЭНГ, №8, 2008.-42с.

63. Рыбаков В.В., Крупельницкий В.Г., Леонов А.И., Симонов А.А., Деникин В.М., Захаров Г.М. Беспроводный регистратор угла скважины БРУС-1 // Сб. науч. тр. Автоматизация в нефтедобывающей ГФ ВНИИКАнефтегаз, вып.1-М.: Недра, 1968. -М.-1968.

64. Сулакшин С.С. Направленное бурение. -М.: Недра, 1987.-272 с.

65. Струйная пневмогидроавтоматика / Пер. с англ., под ред. В.П.Чернышева -М.: Мир. 1966.-382с.

66. Справочник по средствам автоматизации /Под редакцией В.Э.Низе и И.В.Антика-М.:, Энергоатомиздат, 1983.-393 с.

67. Справочник инженера по бурению в двух томах /Булатов А.И., Авети-сов А.Г. -М.:Недра, 1989.

68. Справочное руководство по языку С++ Builder 5

69. Трескунов С.JI., Хлыст В.А. Дискретные элементы струйной техники// Реферативный сборник.-М.: 1ДНИИТЭИ приборостроения, 1969.-57с.

70. Тумайкин А.С., Шарова И .Я. Экспериментальное исследование аэродинамического генератора колебаний. В сб. "Системы и средства автоматического управления в нефтегазовой промышленности" М. Недра, 1970 г.

71. Пневматическая струйная техника/ Сб. трудов Яблонской конференции 1966г. под ред. Л.А Залманзона и И.В. Лебедева-М.: МИР, 1969.-400с.

72. Феодосьев А.С. Сопротивление материалов.-М.: Машиностроение,1959.

73. Ференци Е.К. Конструирование приборов точной механики. -М.: Машиностроение 1964.

74. Цейров Е.М. Вопросы газовой динамики воздушных выключателей. Труды ВЭИ, вып. 60. Госэнергоиздат 1956г.

75. Шишкин О.П. Вопросы инженерного расчета и конструирования электрического канала связи по бурильным трубам.// Изв. ВУЗов.Сер. Нефть и газ.-1964.-№5

76. Шишкин О.П., Грачев Б.А. О возможности канала связи по трубам в скважине./Изв. ВУЗов, Сер. Нефть и газ.- 1962.- No.7

77. Элементы и устройства струйной техники. Под ред. Ф.А. Короткова М. Энергия 1972 г.

78. А.С. 313970 СССР, МКИ3Е21 5 0В 47/02. Устройство для измерения угла искривления скважины /В.Н.Есауленко, Л.А.Афонин, А.И.Каган, А.И.Леонов

79. А.С. 386127 СССР, МКИ3Е21В 47/022. Устройство для измерения угла искривления скважины./Л.А. Афонин, В.Н. Есауленко.Опубл. 14.06.73. Бюл.№26.

80. А.С. 473007 СССР, МКИ3Е21В 47/022. Устройство для измерения угла искривления скважины / Л.А. Афонин, В.Н. Есауленко. Опубл. 05.06.75. Бюл.№21.

81. А.С. 516808 СССР, М.Кл.2 Е21 В 47/022. Устройство для измерения угла искривления скважины /Л.А.Афонин, В.Н.Есауленко. Опубл. 05.06.76. Бюл.№21.

82. А.С. 1382936 СССР, МКИ3 Е21 В 47/022. Устройство для измерения угла искривления скважины /Д.А.Бородин, В.Н.Есауленко, С.И. Есауленко. Опубл. 23.03.88. Бюл.№ 11.

83. А.С. 1209837 СССР, МКИ3 Е21 5 0В 47/022. Устройство для измерения угла искривления скважины. /Д.А.Бородин, В.Н.Есауленко, С.В.Есауленко. Опубл. 07.02.86. Бюл.№5.

84. А.С. 1082939 СССР, МКИ3 Е21 5 0В 47/022. Инклинометр. /А.Г.Малюга,И.А.Шнейдман,В.Н.Есауленко,В.Н.Болдырев. Опубл. 30.03.84. Бюл.№12.

85. А.С. 608917 СССР, М.Кл.2 Е21 5 0В 47/022 Устройство для измерения угла искривления скважины. /В.Н.Есауленко, Л.А.Афонин. Опубл. 30.05.78. Бюл.№20.

86. А.С. 187695 СССР, МКИ3Е21В 47/022. Устройство для измерения угла искривления скважин/А.И. Каган, А.И. Леонов.

87. А.С. 262805 СССР, МКИ3 Е21В 47/022. Датчик для измерения азимута скважины в процессе бурения /В.Г. Чепелев, Н.Н. Гринченко

88. А.С. 983261 СССР, Е21В 47/00. Многоканальный автономный прибор для исследования скважин в процессе бурения /И.К.Саркисов, Е.Г.Абаринов, В.И.Миракян

89. Патент РФ№ № RU 2285797 С1 2006г. Есауленко В.Н., Дегтярева A.M., Есауленко Н.В. Устройство для измерения зенитного угла искривления ствола скважины. Опубл. 20.10.06. Бюл.№29.

90. Решение о выдачи патента на изобретение по заявке № 2007116243/03 от 21. 10. 2008г. Есауленко В.Н., Дегтярева A.M., Есауленко Н.В., Никульшин И.В. Устройство для измерения зенитного угла искривления скважины.

91. Bowles R.E., Fluid Jet Control Devices, Paper presented at the Symp. On Fluid Jet Control Devices, ASME. Ed. F.T. Brown. New York. 1962. p. 7-22.

92. Shinn G.N., «Fluid Amplifiers Moved Fast» Instrument Society of America, 19-th Annual Conf, and Exhibit, Oct, 10-15, New York. 1964.

93. Fox H.L., Wood O.L., Control Engineering, 11, №96 1964. p. 75-81.

94. Wright C.P., Joint Automatic Control Conf., Stanford Unin., June 24-26, 1964. p. 541-555.

95. Norwood R.E. «Performance Griterion for Fluid Jet Amplifiers», Symposium on Fluid Jet Control Devices, Winter Annual Meeting ASME, New York, Nov. 28. 1962.

96. Norwood R.E. Fluid Jet Control Devices, 1962, p. 59-63.