RU169724U1

RU169724U1 - Supraslot module

Info

Publication number: RU169724U1
Application number: RU2017102788U
Authority: RU
Inventors: Рамиль Анварович Шайхутдинов; Талгат Раисович Камалетдинов; Юлий Андреевич Гуторов
Original assignee: Рамиль Анварович Шайхутдинов
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2017-03-30

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области геофизических исследований скважин и предназаначена для измерения геофизических и технологических параметров в процессе бурения при проводке горизонтальных скважин - ГС. Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей наддолотного модуля - НДМ за счет его оснащения датчиками, позволяющими определять местонахождение тектонической трещины для оперативного изменения азимута бурящегося ствола ГС с целью избежания пересечения с обнаруженной трещиной. В НДМ, содержащем корпус и установленные в выемках корпуса в одной диаметральной плоскости детекторы гамма-излучения со счетчиками импульсов гамма-излучения, токовые электроды, электрические схемы, источник питания, в отличие от известного в выемках корпуса НДМ дополнительно по всему его периметру в одной диаметральной плоскости размещены высокочастотные импульсные приемо-излучающие преобразователи, в качестве которых использованы дисковые элементы из пьезокерамики, обладающие узкой диаграммой направленности. В качестве детекторов гамма-излучения использованы установленные в одной диаметральной плоскости по всему периметру корпуса НДМ твердотельные полупроводниковые детекторы. Токовые электроды установлены в выемках корпуса НДМ в одной диаметральной плоскости по всему периметру на тех же образующих, на которых размещены высокочастотные импульсные приемо-излучающие преобразователи и детекторы гамма-излучения. 6 ил.The proposed utility model relates to the field of geophysical exploration of wells and is intended for measuring geophysical and technological parameters during drilling during drilling of horizontal wells - horizontal wells. The objective of the utility model is to expand the functionality of the above-bit module, the NDM, by equipping it with sensors that can determine the location of a tectonic crack to quickly change the azimuth of the drilled well trunk in order to avoid intersecting with the discovered crack. In a NDM containing a housing and gamma-ray detectors with gamma-radiation pulse counters, current electrodes, electrical circuits, a power supply, installed in the recesses of the housing in the same diametrical plane, in contrast to the well-known NDM in the recesses of the housing, in addition to its entire perimeter the plane contains high-frequency pulsed receiving-emitting transducers, which are used as piezoceramic disk elements with a narrow radiation pattern. Solid-state semiconductor detectors installed in the same diametrical plane around the entire perimeter of the NM case are used as gamma-ray detectors. Current electrodes are installed in the recesses of the NDM housing in the same diametrical plane around the entire perimeter on the same generators on which high-frequency pulsed receiving-emitting converters and gamma radiation detectors are placed. 6 ill.

Description

Полезная модель относится к обасти геофизических исследований скважин и предназаначена для измерения геофизических и технологических параметров в процессе бурения при проводке скважин.The utility model relates to the field of geophysical research of wells and is intended for measuring geophysical and technological parameters during drilling during well drilling.

Известно устройство для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения с электромагнитным каналом связи, состоящее из базовой забойной телеметрической системы, включающей бурильную колонну, корпус, блок питания, измерительные модули, модуль передающего устройства, электрический разделитель, выполненный в виде отдельного переводника, устанавливаемого непосредственно над забойным двигателем, отличающееся тем, что в устройстве непосредственно над долотом установлен наддолотный модуль - НДМ, соединенный с валом забойного двигателя, при этом наддолотный модуль состоит из корпуса с центральным промывочным отверстием, на котором размещен центральный электрод, расположенный между изоляторами и электрически изолированный от корпуса, в корпусе расположены электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство, а в модуль передающего устройства базовой забойной телеметрической системы введено приемно-обрабатывающее устройство, осуществляющее прием электромагнитных сигналов от наддолотного модуля (пат. РФ на полезную модель №27839, приор. 30.05.2002 г., опубл. 20.02.2003 г.).A device is known for measuring geophysical and technological parameters during drilling with an electromagnetic communication channel, consisting of a base downhole telemetry system including a drill string, a housing, a power supply, measuring modules, a transmitter module, an electrical splitter made in the form of a separate sub, installed directly above the downhole motor, characterized in that in the device directly above the bit there is a super-bit module - NDM connected to the shaft m downhole motor, while the above-bit module consists of a housing with a central flushing hole, on which a central electrode is located, located between the insulators and electrically isolated from the housing, electrical circuits, measuring sensors, a power source and a transmitting device are located in the housing, and a transmitter module a base downhole telemetry system device, a receiving-processing device has been introduced that receives electromagnetic signals from the over-bit module (US Pat. RF for utility model No. 27839, prior. 05/30/2002, publ. 02/20/2003).

С помощью НДМ, установленного непосредственно над долотом, контролируют в процессе бурения технологические параметры, такие как число оборотов долота, осевая нагрузка на долото, величина крутящего момента, измеряемые датчиками, установленными в корпусе НДМ.Using NDM installed directly above the bit, technological parameters are monitored during drilling, such as the number of revolutions of the bit, the axial load on the bit, and the torque measured by sensors installed in the NDM housing.

Геофизические параметры - глинистость и кажущееся электрическое сопротивление пласта оцениваются с помощью индикаторов гамма-излучения и электродов для измерения сопротивления или потенциала самопроизвольной поляризации с помощью измерения силы тока, стекающего в породу с отдельного токового электрода (Д.А. Абдрахманов, А.В.Бельков, Д.А. Будаев и др. Развитие технологии каротажа во время бурения (LWD) на базе отечественного комплекса телеметрии с электромагнитным каналом связи //НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС, 2016 г., Вып. 7 (265), стр. 108-117).Geophysical parameters - clay content and apparent electrical resistance of the formation are estimated using gamma radiation indicators and electrodes to measure resistance or the potential of spontaneous polarization by measuring the current flowing into the rock from a separate current electrode (D.A. Abdrakhmanov, A.V. Belkov , DA Budaev et al. Development of LWD technology on the basis of the domestic telemetry complex with an electromagnetic communication channel // NTV Karotazhnik. Tver: AIS Publishing House, 2016, Issue 7 (265) p. 108-117).

Для того чтобы определить точное положение забоя бурящейся скважины относительно кровли и подошвы пласта, в котором происходит проводка ствола скважины, регистрируют интенсивность естественного гамма-излучения, источником которого является изотоп калия - К⁴⁰, содержащийся в глинистых покрышке и подошве этого пласта, с помошью индикаторов (детекторов) гамма-излучения, в качестве которых обычно применяют газонаполненные счетчики Гейгера, расположенные диаметрально и разнесенные в одной плоскости на корпусе НДМ (патент РФ №2362012, приор. 21.09.2008 г.).In order to determine the exact position of the bottom of the well being drilled relative to the roof and the bottom of the formation in which the well is being drilled, the intensity of natural gamma radiation, the source of which is the potassium isotope K ⁴⁰ , contained in the clay cover and the bottom of this formation, is recorded using indicators (detectors) of gamma radiation, which are usually used gas-filled Geiger counters located diametrically and spaced in the same plane on the body of the NDM (RF patent No. 2362012, prior. 21. September 09, 2008).

Применение газонаполненных счетчиков Гейгера в составе датчиков НДМ для регистрации интенсивности естественного гамма-излучения породы в скважине имеет ряд существенных недостатков, которые могут оказать негативное влияние на точность проводки бурящейся скважины относительно заданной проектной траектории.The use of gas-filled Geiger counters as a part of NDM sensors for recording the intensity of natural gamma radiation of a rock in a well has a number of significant drawbacks that can adversely affect the accuracy of the drilling of a drilled well relative to a given design trajectory.

Применяемые в известных НДМ газонаполненные счетчики Гейгера не обладают чувствительностью к энергетическому спектру естественного гамма-излучения горной породы, что может привести к непоправимым ошибкам в корректировке направления проводки забоя бурящийся скважины.Gas-filled Geiger counters used in the well-known oil and gas meters do not have sensitivity to the energy spectrum of natural gamma radiation of rock, which can lead to irreparable errors in adjusting the direction of the bottom hole wiring of a well being drilled.

Объясняется это тем, что в пластах горной породы, в силу особенности их гидродинамических условий, могут образовываться участки с аномальной концентрацией радиоактивных солей изотопов урана 238 и тория 232 (М.Х. Хуснуллин. Геофизические методы контроля разработки нефтяных пластов. М. Недра, 1989 г.), которые, обладая более высокой энергией гамма-излучения по сравнению с изотопом калия⁴⁰ (для справки: U²³⁸ - Е=1,65-1,85 Мэв, Th²³² - Е=2,5-2,7 Мэв, а К⁴⁰ - Е=1,3-1,55 Мэв), могут внести серьезную ошибку в принятии правильного решения о корректировке направления бурения ствола горизонтальной скважины в конкретном пласте горной породы.This is explained by the fact that, due to the peculiarity of their hydrodynamic conditions, sections with anomalous concentration of radioactive salts of the uranium 238 and thorium 232 isotopes can be formed in rock formations (M.Kh. Khusnullin. Geophysical methods for monitoring the development of oil reservoirs. M. Nedra, 1989 g), which, having a higher gamma-ray energy compared with the potassium isotope ⁴⁰ (for reference: U ²³⁸ - E = 1.65-1.85 MeV, Th ²³² - E = 2.5-2.7 MeV , and K ⁴⁰ - E = 1.3-1.55 MeV), can make a serious mistake in making the right decision to adjust the direction of drilling with horizontal well borehole in a specific rock formation.

Газонаполненные счетчики Гейгера в силу их габаритов практически невозможно разместить по всему периметру корпуса НДМ (в известном НДМ они размещаются парой в противоположных направлениях в одной диаметральной плоскости), что не позволяет осуществить более точную взаимную корреляцию показаний гамма-детекторов с целью своевременного внесения поправок в проводку ствола скважины в соответствии с изменяющимися геолого-физическими и геолого-техническими условиями.Due to their dimensions, gas-filled Geiger counters are almost impossible to place around the entire perimeter of the NDM housing (in the known NDM they are placed in pairs in opposite directions in the same diametrical plane), which does not allow for more accurate mutual correlation of gamma-detector readings in order to make timely corrections to the wiring wellbore in accordance with changing geological, physical and geological and technical conditions.

Газонаполненные счетчики Гейгера в силу своих конструктивных особенностей обладают также недостаточной вибро- и ударопрочностью, которые являются одним из главных требований, предъявляемых к элементам оснастки НДМ, находящегося в непосредственной близости к долоту и навернутого на приводной вал забойного двигателя.Due to their design features, gas-filled Geiger counters also have insufficient vibration and shock resistance, which are one of the main requirements for the elements of the NDM equipment located in close proximity to the bit and screwed onto the drive shaft of the downhole motor.

Кроме того, счетчики Гейгера требуют для своей работы высокое напряжение (до 1000 вольт), что в силу ограниченности энергетических ресурсов НДМ, работающего от источников постоянного тока, существенно снижает их рабочий ресурс и является дополнительным препятствием по увеличению их количества для размещения по периметру НДМ для более детального исследования околоскважинного пространства в режиме сканирования.In addition, Geiger counters require a high voltage (up to 1000 volts) for their operation, which, due to the limited energy resources of NDM operating from DC sources, significantly reduces their operating life and is an additional obstacle to increasing their number for placement along the NDM perimeter more detailed study of the near-wellbore space in scanning mode.

Одной из важных проблем при строительстве скважин сложного профиля, особенно в карбонатных коллекторах, является наличие в них тектонических трещин, пересекающих горные породы по вертикали и являющихся, как правило, каналами обводнения пробуренных горизонтальных скважин (ГС) от выше или нижележащих водоносных пластов (Ю.А.Гуторов, A.M. Гильманова, Л.Н. Воронков. Некоторые результаты исследования ГС методами промысловой геофизики с целью выделения интервалов и состава притока пластового флюида в процессе испытаний. //ж. Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений. - М., 1996 г., №4).One of the important problems in the construction of wells of a complex profile, especially in carbonate reservoirs, is the presence of tectonic cracks in them that cross the rocks vertically and are, as a rule, channels for irrigation of drilled horizontal wells (HS) from above or underlying aquifers (Yu. A. Gutorov, AM Gilmanova, LN Voronkov, Some results of the study of horizontal wells using field geophysics methods in order to identify the intervals and composition of formation fluid inflow during testing // J. Geology, Geophysics development of oil fields -. M., 1996, №4).

В процессе проводки ГС необходимо избежать пересечения ствола бурящейся ГС с тектоническими трещинами, поскольку в ходе дальнейшей эксплуатации скважин по ним происходит неконтролируемое обводнение, часто приводящее к их неизбежному выводу из эксплуатации из-за низкой эффективности водоизоляционных работ в этих скважинах.In the course of the hydraulic well logging, it is necessary to avoid the intersection of the well of the drilling hydraulic well with tectonic cracks, since during the further operation of the wells, uncontrolled flooding occurs on them, often leading to their inevitable decommissioning due to the low efficiency of the waterproofing operations in these wells.

При проводке ГС актульной задачей становится своевременное определение момента пересечения стволом бурящейся ГС тектонической трещины для оперативного изменения азимута бурящегося ствола ГС с целью избежания такого пересечения.When posting a well, the urgent task is to determine the moment when the trunk intersects the drilled well with a tectonic crack to quickly change the azimuth of the well being drilled to avoid such an intersection.

Определить такой момент с помощью известного НДМ, оснащенного индикаторами гамма-излучения или электродами для измерения сопротивления или потенциала самопроизвольной поляризации, невозможно, так как они выполняют другие задачи по оценке глинистости и кажущегося электрического сопротивления пласта.It is impossible to determine such a moment using the well-known NDM equipped with gamma radiation indicators or electrodes for measuring the resistance or potential of spontaneous polarization, since they perform other tasks in assessing the clay content and apparent electrical resistance of the formation.

Задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей НДМ за счет его оснащения датчиками, позволяющими определять местонахождение тектонической трещины для оперативного изменения азимута бурящегося ствола ГС с целью избежания пересечения с обнаруженной трещиной.The objective of the proposed utility model is to expand the functionality of the NDM due to its equipping with sensors that allow to locate a tectonic crack to quickly change the azimuth of the drilled well trunk in order to avoid intersection with the discovered crack.

Указанная задача решается тем, что в наддолотном модуле, содержащем корпус, на котором установлен изолированный от корпуса центральный электрод, и установленные в выемках корпуса НДМ в одной диаметральной плоскости детекторы гамма-излучения со счетчиками импульсов гамма-излучения, токовые электроды, электрические схемы, источник питания, в отличие от известного в выемках корпуса НДМ дополнительно по всему его периметру в одной диаметральной плоскости размещены высокочастотные импульсные приемо-излучающие преобразователи, соединенные с генераторами высокочастотных импульсов и усилителями отраженных сигналов, выходы которых соединены с центральным электродом НДМ. При этом в качестве высокочастотных импульсных приемо-излучающих преобразователей использованы дисковые элементы из пьезокерамики, обладающие узкой диаграммой направленности.The indicated problem is solved by the fact that in the over-bit module containing the housing, on which the central electrode isolated from the housing is mounted, and gamma radiation detectors with gamma radiation pulse counters, current electrodes, electrical circuits, a source installed in the recesses of the NDM housing in the same diametrical plane power supply, in contrast to the well-known in the recesses of the NDM housing, in addition to its entire perimeter, in one diametrical plane there are high-frequency pulsed receiving-emitting transducers connected e with generators of high-frequency pulses and amplifiers of reflected signals, the outputs of which are connected to the central electrode NDM. Moreover, disk elements made of piezoceramics with a narrow radiation pattern were used as high-frequency pulsed receiving-emitting converters.

В качестве детекторов гамма-излучения использованы установленные в одной диаметральной плоскости по всему периметру корпуса НДМ твердотельные полупроводниковые детекторы, обладающие спектральной энергочувствительностью, которые снабжены пороговыми спектроанализаторами, соединенными со счетчиками импульсов гамма-излучения, выходы которых соединены с центральным электродом НДМ.Solid-state semiconductor detectors with spectral energy sensitivity, which are equipped with threshold spectrum analyzers connected to gamma-ray pulse counters, the outputs of which are connected to the central electrode of the NDM, are used as gamma radiation detectors. They are installed in the same diametrical plane around the entire perimeter of the NDM housing.

Токовые электроды установлены в выемках корпуса НДМ в одной диаметральной плоскости по всему периметру на тех же образующих, на которых размещены высокочастотные импульсные приемо-излучающие преобразователи и детекторы гамма-излучения, и подсоединены к источникам тока и усилителям, выходы которых соединены с центральным электродом НДМ.Current electrodes are installed in the recesses of the NDM housing in the same diametrical plane along the entire perimeter on the same generators on which high-frequency pulse receiving-emitting transducers and gamma radiation detectors are placed, and are connected to current sources and amplifiers, the outputs of which are connected to the central NDM electrode.

На фиг. 1 представлен общий вид телесистемы с НДМ, спущенных в скважину на бурильных трубах.In FIG. 1 shows a general view of a telemetry system with BAT, lowered into the well on drill pipes.

На фиг. 2 представлен НДМ в разрезе.In FIG. 2 is a sectional view of NDM.

На фиг. 3 представлен разрез НДМ по А-А.In FIG. 3 shows a section of NDM on AA.

На фиг. 4 представлен разрез НДМ по В-В.In FIG. 4 shows a section of NDM on BB.

На фиг. 5 представлен разрез по С-С.In FIG. 5 shows a section along CC.

На фиг. 6 даны электронные схемы, обеспечиваюшие функционирование детекторов гамма-излучения, токовых электродов и высокочастотных импульсных приемо-излучающих преобразователей.In FIG. Figure 6 shows electronic circuits that ensure the operation of gamma-ray detectors, current electrodes, and high-frequency pulsed receiving-emitting transducers.

В пласте 1, ограниченном глинистой кровлей 2 и глинистой подошвой 3 и вмещающем участки с повышенным содержанием изотопов U²³⁸ (поз. 4), Th²³² (поз. 5) и тектонической трещиной (поз. 6), бурится ствол горизонтальной скважины 7 с помощью бурильного инструмента 8 (фиг. 1).In reservoir 1, limited by clay roof 2 and clay bottom 3 and containing areas with a high content of isotopes U ²³⁸ (pos. 4), Th ²³² (pos. 5) and a tectonic fracture (pos. 6), the horizontal well 7 is drilled using drilling tool 8 (Fig. 1).

Компоновка бурильного инструмента 8 включает в свой состав долото 9, наддолотный модуль - НДМ 10, содержащий корпус 11 (фиг. 2), на котором установлен изолированный от корпуса центральный электрод 12. Выше НДМ 10 находится забойный двигатель 13, который присоединен к отклонителю 14. Выше утяжеленных буровых труб 15 на бурильной колонне установлена базовая телесистема - ТЛС 16.The arrangement of the drilling tool 8 includes a chisel 9, an over-bit module - a NDM 10, containing a housing 11 (Fig. 2), on which a central electrode 12 is isolated from the housing. A downhole motor 13 is located above the NDM 10, which is connected to the deflector 14. Above the weighted drill pipes 15, a basic telesystem - TLS 16 is installed on the drill string.

В выемках корпуса 11 НДМ размещены детекторы гамма-излучения 17, в качестве которых использованы установленные в одной диаметральной плоскости по всему периметру корпуса 11 НДМ твердотельные полупроводниковые детекторы, обладающие спектральной энергочувствительностью, и столько же расположенных по периметру корпуса, на тех же образующих НДМ - токовых электродов 18, а также - высокочастотные импульсные приемо-излучающие преобразователи 19 (фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5).Gamma-ray detectors 17 are placed in the recesses of the NDM housing 11, for which solid-state semiconductor detectors installed in the same diametrical plane around the entire perimeter of the 11 NDM housing have spectral energy sensitivity, and the same number of along the perimeter of the housing are located on the same NDM generating current electrodes 18, as well as high-frequency pulse receiving-emitting transducers 19 (Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 and Fig. 5).

В выемках корпуса 11 расположены также датчики давления 20 и акселерометра 21, электронные схемы 22, 23 и 24 с источниками питания 25, 26 и 27, обеспечивающими функционирование детекторов гамма-излучения 17, токовых электродов 18 и высокочастотных импульсных приемо-излучающих преобразователей 19 (фиг. 6).In the recesses of the housing 11 there are also pressure sensors 20 and an accelerometer 21, electronic circuits 22, 23 and 24 with power sources 25, 26 and 27, which ensure the operation of gamma-ray detectors 17, current electrodes 18 and high-frequency pulse receiving-emitting transducers 19 (FIG. . 6).

При этом электронная схема 22, управляющая работой детекторов гамма-излучения 17, содержит усилители импульсов 28, пороговые спектроанализаторы 29 и счетчики импульсов 30, выходы которых соединены с центральным электродом 12.Moreover, the electronic circuit 22, which controls the operation of gamma-ray detectors 17, contains pulse amplifiers 28, threshold spectrum analyzers 29 and pulse counters 30, the outputs of which are connected to the central electrode 12.

Электронная схема 23, управляющая работой токовых электродов 18, содержит усилители тока 31, генераторы тока 32, измерители тока 33 и блок оцифровки аналогового сигнала 34, выходы которых соединены с центральным электродом 12 (фиг. 6).The electronic circuit 23 that controls the operation of the current electrodes 18 contains current amplifiers 31, current generators 32, current meters 33, and an analog signal 34 digitizing unit, the outputs of which are connected to the central electrode 12 (Fig. 6).

Электронная схема 24, управляющая работой высокочастотных импульсных приемо-излучающих преобразователей 19, содержит генераторы импульсов напряжения 35, усилители принятых отраженных от стенки скважины импульсов 36, подключенных к блокам оцифровки 37, выходы которых соединены с центральным электродом 12 (фиг. 6).The electronic circuit 24, which controls the operation of high-frequency pulsed receiving-emitting transducers 19, contains voltage pulse generators 35, amplifiers of received pulses 36 reflected from the well wall and connected to the digitizing blocks 37, the outputs of which are connected to the central electrode 12 (Fig. 6).

Работа усилителей импульсов 28, усилителей тока 31 и генераторов импульсов напряжения 35 синхронизируется с помощью программно-управляемого блока синхронизации 38 (фиг. 6).The operation of pulse amplifiers 28, current amplifiers 31, and voltage pulse generators 35 is synchronized using a program-controlled synchronization block 38 (Fig. 6).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В пласте 1 с глинистой кровлей 2 и глинистой подошвой 3 с расположенными в нем зонами 4 и 5, содержащими повышенную концентрацию солей изотопа урана U²³⁸ и изотопа тория Th²³², и тектоническую трещину 6 бурится ствол 7 горизонтальной скважины, который необходимо удержать согласно проекту на равноудаленном расстоянии от кровли 2 и подошвы 3, содержащих в слагающей их глинистой породе повышенную концентрацию изотопа калия К⁴⁰, а также предотвратить его пересечение с тектонической трещиной 6.In the formation 1 with a clay roof 2 and a clay sole 3 with zones 4 and 5 located in it, containing an increased concentration of salts of the uranium isotope U ²³⁸ and the thorium isotope Th ²³² , and a tectonic fracture 6, a horizontal well 7 is drilled, which must be maintained according to the design for equidistant distance from the roof 2 and the sole 3, containing in the component clay clay an increased concentration of the potassium isotope K ⁴⁰ , and also to prevent its intersection with the tectonic crack 6.

В связи с наличием в пласте зоны 4, насыщенной солями изотопа U²³⁸, излучающего гамма-кванты с энергией Е=1,65-1,85 Мэв и зоны 5, насыщенной солями изотопа Th²³² с энергией Е=2,5-2,7 Мэв, при использовании счетчиков Гейгера мог бы произойти сбой в системе корректировки положения долота 9 бурильного инструмента, поскольку энергия гамма-квантов изотопа К⁴⁰, на интенсивность которого настроена система корректировки, по своей энергии (Е=1,3-1,55 Мэв) уступает энергиям изотопов U²³⁸ и Th²³².Due to the presence in the reservoir of zone 4 saturated with salts of the isotope U ²³⁸ emitting gamma rays with energy E = 1.65-1.85 MeV and zone 5 saturated with salts of the isotope Th ²³² with energy E = 2.5-2, 7 MeV, when using Geiger counters, a malfunction in the system for adjusting the position of the drill bit 9 could occur, since the energy of the gamma quanta of the K ⁴⁰ isotope, the intensity of which the correction system is tuned for, has energy (E = 1.3-1.55 MeV ) is inferior to the isotope energies U ²³⁸ and Th ²³² .

Однако подобный сбой не произойдет, так как корректировка положения забоя скважины осуществляется по показаниям интенсивности естественной гамма-активности глинистой породы, содержащейся в кровле 2 и подошве 3 пласта 1, с помощью набора твердотельных полупроводниковых детекторов 17, расположенных по всей окружности корпуса 11 наддолотного модуля 10 (фиг. 2 и 3).However, such a failure will not occur, since the adjustment of the bottom hole position is carried out according to the indications of the intensity of the natural gamma activity of the clay rock contained in the roof 2 and the sole 3 of the formation 1, using a set of solid-state semiconductor detectors 17 located around the entire circumference of the casing 11 of the over-bit module 10 (Fig. 2 and 3).

Полупроводниковые детекторы 17 обладают спектральной энергочувствительностью, которая позволяет при прохождении электрического импульса, вызванного регстирацией отдельного гамма-кванта каждым полупроводниковым детектором, осуществлять его фильтрацию в пороговом спектроанализаторе 29, который пропускает на счетчик 30 только импульсы, вызванные гамма-излучением изотопа К⁴⁰. Далее сигналы от счетчиков импульсов 30 гамма-излучения поступают на центральный электрод 12 для передачи на ТЛС 16 (фиг. 6).Semiconductor detectors 17 have a spectral energy sensitivity, which allows for the passage of an electric pulse caused by regression of a single gamma quantum by each semiconductor detector to filter it in a threshold spectrum analyzer 29, which passes to the counter 30 only pulses caused by gamma radiation from the K ⁴⁰ isotope. Further, the signals from the pulse counters 30 of gamma radiation are supplied to the central electrode 12 for transmission to the TLS 16 (Fig. 6).

Твердотельные полупроводниковые детекторы 17 требуют для своего питания гораздо меньшее напряжение (24 В), более устойчивы к вибрационным и ударным нагрузкам, обладают чувствительностью как к естественному гамма-излучению горной породы, так и к его энергетическому спектру, что позволяет уверенно распознавать в пласте горной породы зоны, обладающие повышенной концентрацией изотопа К⁴⁰(www.canberra.com/russia/index.html).Solid-state semiconductor detectors 17 require a much lower voltage (24 V) for their power supply, are more resistant to vibration and shock loads, are sensitive both to natural gamma radiation of the rock and to its energy spectrum, which allows confident recognition in the rock formation zones with an increased concentration of the K ⁴⁰ isotope (www.canberra.com/russia/index.html).

В электронной схеме 23 электрические сигналы от токовых электродов 18 поступают на усилители силы тока 31, подсоединенные к генераторам тока 32, и далее - на измерители силы тока 33, которые через блок оцифровки 34 подсоединены к центральному электроду 12 НДМ 10 для передачи на ТЛС 16.In the electronic circuit 23, the electrical signals from the current electrodes 18 are supplied to current amplifiers 31 connected to current generators 32, and then to current meters 33, which are connected through a digitizing unit 34 to a central electrode 12 of NDM 10 for transmission to TLS 16.

Токовые электроды 18, расположенные по всему периметру корпуса 11 НДМ, позволяют в режиме сканирования, управляемого блоком синхронизации 38, осуществлять регистрацию анизотропии электропроводности горной породы в процессе ее первичного вскрытия при бурении.Current electrodes 18 located along the entire perimeter of the NDM housing 11 allow, in the scanning mode controlled by the synchronization unit 38, to record the anisotropy of the electrical conductivity of the rock during its initial opening during drilling.

В случае прохождения ствола 7 скважины через карбонатные породы, которые пересекает вертикальная тектоническая трещина 6, необходимо обеспечить проводку ствола ГС таким образом, чтобы вовремя обнаружить тектоническую трещину и внести поправки в азимутальное отклонение ствола ГС, для того, чтобы: либо избежать его пересечения с тектонической трещиной, либо, если пересечение произошло, забурить второй ствол, предварительно ликвидировав первый, путем установки в нем цементного моста.If the wellbore 7 passes through carbonate rocks intersected by a vertical tectonic fracture 6, it is necessary to ensure that the wellbore is guided in such a way that a tectonic fracture is detected in time and amendments are made to the azimuthal deviation of the wellbore in order to: either avoid its intersection with the tectonic a crack, or, if the intersection occurred, drill the second trunk, having previously eliminated the first, by installing a cement bridge in it.

Обнаруживают местоположение и ориентацию тектонической трещины 6 с помощью высокочастотных импульсных приемо-излучающих преобразователей 19, расположенных по периметру корпуса НДМ, запуск которых производится электронной схемой 24, управляющей работой высокочастотных импульсных приемо-излучающих преобразователей 19, в режиме «излучение-прием» и коммутируется с помощью программно-управляемого блока синхронизации 38, расположенного в электронной схеме 23, благодаря чему осуществляется сканирование внутренней стенки ствола ГС 7 в масштабе реального времени.Find the location and orientation of the tectonic crack 6 using high-frequency pulsed receiving-emitting transducers 19 located along the perimeter of the NDM housing, which are launched by an electronic circuit 24 that controls the operation of high-frequency pulsed receiving-emitting transducers 19, in the "radiation-reception" mode and is switched with using a program-controlled synchronization unit 38 located in the electronic circuit 23, due to which the internal wall of the trunk of the GS 7 is scanned to a scale e real time.

Определяется момент пересечения тектонической трещины стволом ГС 7 по аномальному ослаблению амплитуд отраженного сигнала, полученных от преобразователей 19. При этом показания токовых электродов 18, расположенных по всему периметру корпуса 11 НДМ и осуществляющих измерение кажущегося электрического сопротивлени пересеченной стволом ГС горной породы в режиме сканирования, позволяют определять, является ли тектоническая трещина 6 проводящей, то есть - заполненной пластовым флюидом, либо не проводящей, заполненной отложениями солей, в таком случае принимают оперативное решение о том, что стоит ли менять направление забуривания ствола скважины, пересекшего тектоническую трещину, либо продолжать ее бурение по заданной траектории.The moment of crossing the tectonic crack by the GS 7 well is determined from the anomalous attenuation of the amplitudes of the reflected signal received from the transducers 19. Moreover, the readings of the current electrodes 18 located along the entire perimeter of the NDM body 11 and measuring the apparent electrical resistance of the rock crossed by the GS trunk in the scanning mode allow determine whether the tectonic crack 6 is conductive, that is, filled with formation fluid, or non-conductive, filled with salt deposits, in In this case, an operative decision is made whether it is worth changing the direction of drilling of the wellbore that has crossed the tectonic fracture, or to continue its drilling along a predetermined path.

В базовой ТЛС 16 информация, полученная от каждого детектора 17, каждого токового электрода 18 и от каждого высокочастотного импульсного приемо-излучающего преобразователя 19, сопоставлется с данными текущего зенитного угла, полученными от датчика акселерометра 21, и данными текущего азимута, полученными от ферромагнитного датчика азимута, расположенного в ТЛС (не показаны), и привязывается к апсидальной плоскости, проходящей через фактическую ось ствола бурящейся скважины.In the basic TLS 16, information obtained from each detector 17, each current electrode 18, and from each high-frequency pulse receiving-emitting transducer 19 is compared with the data of the current zenith angle obtained from the accelerometer sensor 21 and the current azimuth data obtained from the ferromagnetic azimuth sensor located in the TLS (not shown), and attached to the apsidal plane passing through the actual axis of the well being drilled.

Полученные таким образом данные позволяют с высокой точностью не только определять, но и корректировать в режиме раельного времени положение долота и забоя бурящейся скважины как относительно кровли 2 и подошвы 3 пласта 1, так и относительно зон пласта, насыщенных солями изотопов U²³⁸ и Th²³², что исключает ошибки корректировки, а также определять момент пересечения стволом скважины 7 тектонической трещины 6. В случае если тектотническая трещина 6 определена при помощи токовых электродов 18 как проводящая, т.е. насыщенная пластовым флюидом, то принимается решение о внесении соответствующих коррективов в азимутальное направление ствола скважины.The data obtained in this way allow not only determining, but also correcting in real time the position of the bit and bottom of the well being drilled both relative to the roof 2 and bottom 3 of the formation 1, and relative to the zones of the formation saturated with salts of the isotopes U ²³⁸ and Th ²³² , which eliminates correction errors, as well as determine the moment when the borehole 7 intersects the tectonic crack 6. In the event that the tectonic crack 6 is determined using current electrodes 18 as conducting, i.e. saturated with reservoir fluid, it is decided to make appropriate adjustments to the azimuthal direction of the wellbore.

Практика локализации тектонических трещин, пересекающих ГС, промыслово-геофизическими методами показала, что наиболее эффективным является метод акустического видеокаротажа на отраженных высокочастотных импульсных упругих колебаниях в диапазоне 800-1000 кГц (Ю.А. Гуторов, Ю.Н. Моисеев, В.Д. Ташбулатов. Методические возможности акустического видеокаротажа при решении задачи эффективной оценки структурных и коллекторских свойств карбонатных коллекторов. //Международная научно-техническая конференция по исследованию скважин. М., Сб. Тезисов, 1998 г.).The practice of localizing tectonic cracks crossing the GW using field-geophysical methods has shown that the most effective method is acoustic video logging on reflected high-frequency pulsed elastic vibrations in the range of 800-1000 kHz (Yu.A. Gutorov, Yu.N. Moiseev, V.D. Tashbulatov, Methodological possibilities of acoustic video logging in solving the problem of effective assessment of structural and reservoir properties of carbonate reservoirs // International Scientific and Technical Conference for Well Research, Moscow, Sat. , 1998).

В заявляемой конструкции НДМ (когда корпус 11 НДМ не вращается) реализован указанный метод с помощью высокочастотных импульсных приемо-излучающих преобразователей 19, расположенных по периметру корпуса НДМ, что позволяет в режиме сканирования определять наличие тектонической трещины с высокой точностью. Причем при работе НДМ в динамическом режиме (корпус 11 НДМ вращается) достаточно на корпусе НДМ расположить не более двух диаметрально противоположных высокочастотных импульсных приемо-излучающих преобразователей 19.The claimed design of the NDM (when the NDM housing 11 does not rotate) implements the indicated method using high-frequency pulsed receiving-emitting transducers 19 located along the perimeter of the NDM housing, which makes it possible to determine the presence of a tectonic crack with high accuracy in the scanning mode. Moreover, when operating the NDM in dynamic mode (the NDM housing 11 rotates), it is sufficient to place no more than two diametrically opposite high-frequency pulse receiving-emitting transducers 19 on the NDM housing.

Кроме того, положительный эффект достигается путем повышения точности контроля заданного направления ствола 7 бурящейся скважины за счет возможности размещения детекторов гамма-излучения 17 (обладающих небольшми габаритами) по всему периметру корпуса 11 НДМ с учетом возможности корреляции их показаний с показанями токовых электродов 18 и показаниями импульсных излучателей 19, а также увеличения рабочего ресурса НДМ за счет применения твердотельных полупроводниковых детекторов гамма-излучения 19, обладающих повышенной вибро- и ударопрочностью.In addition, a positive effect is achieved by increasing the accuracy of monitoring the specified direction of the wellbore 7 of the well being drilled due to the possibility of placing gamma-ray detectors 17 (having small dimensions) along the entire perimeter of the NDM housing 11, taking into account the possibility of correlation of their readings with the displays of current electrodes 18 and pulse readings emitters 19, as well as an increase in the working life of BAT through the use of solid-state semiconductor gamma-ray detectors 19, with increased vibration and shock resistance awn.

Claims

A gouge module, comprising a housing on which a central electrode isolated from the housing is mounted, and gamma radiation detectors with gamma radiation pulse counters, as well as current electrodes, electrical circuits, a power source, characterized in that that in the recesses of the housing of the NDM additionally along its perimeter in one diametrical plane there are high-frequency pulsed receiving-emitting transducers connected to generators of high-frequency pulses xy and amplifiers of reflected signals, the outputs of which are connected to the central electrode of the NDM, while the high-frequency pulsed receiving-emitting transducers used disk elements made of piezoceramics with a narrow radiation pattern, and as gamma radiation detectors used installed in the same diametrical plane around the perimeter solid-state semiconductor detectors with spectral energy sensitivity, which are equipped with threshold spectrum analysis connected to gamma-ray pulse counters, the outputs of which are connected to the central electrode of the NDM, in addition, the current electrodes are installed in the recesses of the NDM housing in the same diametrical plane along the perimeter on the same generators on which the high-frequency pulse receiving-emitting transducers and detectors are placed gamma radiation, and connected to current sources and amplifiers, the outputs of which are connected to the central electrode of the NDM, in addition, pulse amplifiers of gamma radiation detectors, generators total pulses of receiving-emitting converters and current amplifiers of current electrodes are connected to a common program-controlled synchronization unit.