Способ доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину

 

Использование: при бурении глубоких нефтяных скважин, в частности при бурении горизонтальных и сильнонакланенных скважин. Сущность изобретения: способ доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину включает подвешивание на каротажный кабель трубчатых насадок из труб с внутренним диаметром больше диаметра геофизического прибора, придающих жесткость кабелю, спуск геофизического прибора в защитном контейнере, закрепленном на нижнем конце нижней трубы. Трубы, используемые в качестве насадок, предварительно собирают и подвешивают на роторе буровой. Геофизический прибор спускают на кабеле внутрь труб до установки его в защитном контейнере, после чего подвешивают трубы с защитным контейнером на каротажном кабеле и опускают в скважину на заданную глубину. Нижнюю часть набора труб, равную длине горизонтального ствола скважины, облегчают, выполняя трубы из материала плотностью меньше плотности бурового раствора. Верхнюю часть набора труб утяжеляют, выполняя трубы из материала плотностью больше плотности бурового раствора. Нижняя часть набора труб может быть выполнена из полиэтилена, а верхняя - из металла. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к бурению глубоких нефтяных скважин, в частности к бурению горизонтальных и сильнонаклоненных скважин.

Известен способ геофизических приборов в горизонтальные скважины, в котором геофизический прибор спускают в скважину и перемещают в горизонтальном стволе в защитном прозрачном для геофизических методов контейнере, закрепленном на нижнем конце колонны бурильных труб. При этом для перемещения геофизического прибора в качестве движителя используют бурильные трубы. Способ обеспечивает высокую надежность проведения геофизических исследований горизонтальных скважин. Однако для его осуществления необходимо проводить спуско-подъем колонны бурильных труб, что требует значительного времени и материальных затрат.

Известен способ доставки геофизических приборов с помощью груза, подвешиваемого на каротажный кабель выше геофизического прибора. Данный способ принят в качестве прототипа [2] как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату. Груз выполнен в виде секций, состоящих из трубчатых насадок, связанных между собой при помощи разъемных замковых элементов таким образом, что секции груза свободно насаживаются на каротажный кабель и вместе с геофизическим прибором спускаются в открытый ствол скважины на заданную глубину. Благодаря приданной кабелю жесткости геофизический прибор перемещается в горизонтальной и искривленной части скважины. Преимущество способа по сравнению с известным способом доставки приборов на бурильных трубах состоит в более высокой производительности, т.к. не требуется производить спуско-подъем труб, а все операции по доставке геофизического прибора в горизонтальный ствол осуществляются при помощи каротажного оборудования.

Недостатком способа является низкая надежность, обусловленная возможностью прихвата груза с геофизическим прибором в горизонтальном стволе, т.к. груз обладает значительной массой и требуется значительное усилие для его передвижения по горизонтальному стволу.

Задачей изобретения является повышение надежности и производительности доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину.

Поставленная задача достигается тем, что в качестве насадок используют набор труб с внутренним диаметром больше диаметра геофизического прибора. На нижнем конце набора труб закрепляют защитный контейнер и подвешивают набор труб на роторе буровой. Спускают геофизический прибор на кабеле внутрь труб до установки в защитном контейнере. Подвешивают набор труб с защитным контейнером с помощью жимков на каротажном кабеле. Далее спускают систему, образованную набором труб с контейнером и геофизическим прибором, на каротажном кабеле в скважину. При этом нижнюю часть труб на длину, равную длине горизонтального ствола скважины, облегчают путем выполнения труб из материала плотностью меньше плотности бурового раствора (например, из полиэтилена), а верхнюю часть набора труб утяжеляют путем выполнения труб из материала плотностью больше плотности бурового раствора (например, из металла). В результате значительно сокращается время спуска, так как не требуется останавливать спуск на время насадок (как у прототипа). Под действием веса верхней части набора труб контейнер с геофизическим прибором перемещается в горизонтальном стволе. При этом из-за низкой плотности материала нижних труб и контейнера последние всплывают в буровом растворе и движутся, прикасаясь к верхней стенке скважины, что значительно снижает коэффициент трения труб о стенки скважины и вероятность застревания в желобе, т.е. повышается надежность доставки приборов.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что набор труб подвешивают на каротажный кабель после предварительного сбора их, спуска в скважину, подвешивания на роторе и спуска внутрь их геофизического прибора на каротажном кабеле. Контейнер и нижнюю часть набора труб выполняют из материала, имеющего плотность меньше плотности бурового раствора, что обеспечивает их всплытие в буровом растворе и улучшает проходимость в горизонтальный ствол скважины. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Заявителю не известны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 и 2 показана реализация способа.

Защитный электропрозрачный контейнер 3 для геофизического прибора собирают с трубами 1 и 2, опускают в скважину и закрепляют на роторе. Контейнер 3 и трубы 2 выполняют из материала плотностью меньше плотности бурового раствора (например, из полиэтилена), а трубы 1 - из материала плотностью больше плотности бурового раствора (например, из металла). В верхней части труб 1 установлены жимки 6 для подвешивания системы (трубы 1 и 2, защитный контейнер 3) на кабеле 5. Геофизический прибор 4 на каротажном кабеле 5 через трубки 1 и 2 устанавливают в контейнере 3, с помощью жимков 6 соединяют трубы 1 с кабелем и опускают систему в скважину.

Под действием веса труб 1 контейнер 3 и трубы 2 входят в горизонтальную часть скважины до достижения забоя контейнером 3. При этом в горизонтальном стволе за счет меньшей плотности труб 2 и контейнера 3 происходит их всплытие к верхней стенке скважины. В результате сопротивление трению о стенки скважины уменьшается, снижается усилие, необходимое для перемещения труб 2 и контейнера 3 в горизонтальном стволе, снижается вероятность прихвата прибора, т.е. повышается надежность доставки прибора в горизонтальный ствол скважины.

После достижения контейнером 3 забоя скважины и проведения измерений геофизическим прибором 4 каротажный кабель 5 поднимают из скважины одновременно с подвешиваемыми на нем трубами 1 и 2, контейнером 3 и геофизическим прибором 4 до устья скважины. При подъеме на устье скважины трубы 1 закрепляют на роторе, освобождают жимки 6 и поднимают геофизический прибор 4 с кабелем 5 из контейнера 3 и труб 1 и 2. Поднимают из скважины на поверхность трубы 1, 2 и контейнер 3.

П р и м е р.

В скважину глубиной 2000 м с горизонтальным стволом 200 м, заполненную буровым раствором плотностью 1,15 г/см³, необходимо доставить геофизический прибор массой 20 кг. Для доставки прибора в скважину опускают контейнер 3 на трубах 2 длиной 200 м и трубах 1 длиной 10 м, которые закрепляют на роторе буровой. Через трубы 1 и трубы 2 в контейнер 3 опускают прибор 4 на кабеле 5. Посредством жимков 6 подвешивают трубы 1 в сборе с трубами 2 и контейнером 3 на кабеле 5 и опускают их с геофизическим прибором 4 до забоя скважины. При этом в горизонтальном стволе на трубы 2 и контейнер 3 будет действовать архимедова сила, поднимающая их к верхней стенке скважины и прижимающая их с усилием P = · l · (γ_р-γ_тр)-(P_пр+P_к+P_м) = = · 200·(1,15-1,0)=(20+100+100) = 5 кг, где D, d - наружный и внутренний диаметры труб 2; l - длина труб 2; γ_р,γ_тр - плотность бурового раствора и труб соответственно; Р_пр, Р_к, Р_м - масса прибора, кабеля, трубных муфт.

В горизонтальном стволе при спуске на трубы 2 будет действовать проталкивающее усилие, равное массе труб 1, т.е. 200 кг, и силой трения о стенки скважины, которая составляет менее 5 кг, можно пренебречь. В вертикальном стволе на кабель будет действовать сила веса труб, составляющая 200 кг, что обеспечивает спуск на забой скважины со скоростью до 5000 м/ч.

Если массу труб 1 увеличить до 400 кг (за счет увеличения длины до 200 м), то скорость спуска увеличится до 10000 м/ч.

Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с прототипом является повышение надежности и производительности доставки геофизических приборов в горизонтальный ствол скважины, благодаря чему повышается эффективность их исследования методами промысловой геофизики.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ДОСТАВКИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ В ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ СКВАЖИНУ, включающий подвешивание на коротажный кабель трубчатых насадок, придающих жесткость кабелю, спуск геофизического прибора на кабеле на заданную глубину, отличающийся тем, что в качестве насадок используют набор труб с внутренним диаметром, большим диаметра геофизического прибора, которые предварительно собирают и подвешивают на роторе буровой, на нижнем конце нижней трубы закрепляют защитный контейнер, спускают геофизический прибор на кабеле в трубу до установки его в защитном контейнере, подвешивают трубы с защитным контейнером на каротажном кабеле и опускают в скважину на заданную глубину, при этом нижнюю часть набора труб, равную длине горизонтального ствола скважины, облегчают путем выполнения труб из материала плотностью меньше плотности бурового раствора, а верхнюю часть набора труб утяжеляют путем выполнения труб из материала плотностью больше плотности бурового раствора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нижнюю часть набора труб выполняют из полиэтилена, а верхнюю - из металла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2