Одним из ключевых условий развития технологий бурения скважин является обеспечение устойчивых и высокоскоростных каналов связи между буровым оборудованием, входящим в забойную компоновку, и оператором бурения, находящимся на поверхности. Связано это с всё возрастающей сложностью бурового оборудования, которое требует управления в процессе бурения в реальном времени.
Принципиальным моментом при разработке акустического канала связи, используемого при бурильных операциях, является требование его устойчивой работы в условиях интенсивных вибрационных и акустических шумов, возникающих в процессе бурения, взаимодействия бурового оборудования с разрушаемой породой и т.д. Построение подобного акустического канала связи невозможно без детальных знаний о шумовых характеристиках всего комплекса скважинных операций, связанных с бурением.
Скважинный регистратор шума, разработанный в ИПФ РАН, встраивается в нижнюю часть бурильной колонны и записывает вибрационные шумы в широких диапазонах частот и интенсивностей.
Анализ вибрационных шумов позволяет получить статистические характеристики шумов, например, функции распределения плотности вероятности шумового сигнала в процессе бурения и позволяет оптимальным образом подобрать способ кодирования информационного сигнала, передаваемого по акустическому каналу связи.
Научными сотрудниками ИПФ РАН была проведена серия прямых натурных экспериментов по измерению характеристик вибраций, охватывающих в одном цикле различные условия бурения (состав бурильной колонны, глубина бурения, наклон бурения, температурные и гидростатические воздействия, различные породы забоя). Были получены характеристики для широкого диапазона частот от единиц герц до 25 кГц.
Исследованы акустические характеристики отдельных технологических операций бурения и определены характерные уровни и частоты вибрации при различных режимах. Было установлено, что распределение шума бурения значительно отличается от нормального распределения Гаусса.
Фото: ИПФ РАН