Устройство для ориентирования отклонителя в наклонных и горизонтальных скважинах

 

Использование: при бурении скважин для ориентирования отклонителя в наклонных и горизонтальных стволах скважины. Сущность изобретения: устройство состоит из переводника с втулкой, в которой на наружной поверхности диаметрально противоположно встроены постоянные магниты - магнитная вставка и магнитный репер. Инклинометр с реохордом, магнитной стрелкой и рамкой установлен в патрубке, имеющем гребенку с зубьями, внутренняя поверхность втулки выполнена с канавками. Втулка с патрубком установлена в переводник с избирательным стопорением с помощью кольца с прорезями и штифта. 3 ил.

Изобретение относится к бурению направленных скважин, а именно к техническим средствам для ориентирования отклонителя при больших зенитных углах в наклонном и горизонтальном стволах скважин.

Известно устройство для ориентирования отклонителя, содержащее коаксиально размещенные диамагнитные трубы, во внутренней из которых установлен инклинометр, она снабжена размещенным в ее нижней части клином, оборудована установленными над ним центрирующими направляющими, при этом по образующей внутренней трубы выполнен вырез [1]. Такое выполнение устройства обеспечивает перекос инклинометра в плоскости действия отклонителя и измерение магнитного азимута, угла между магнитной стрелкой датчика азимута инклинометра и плоскостью фиксированного перекоса инклинометра, соответствующего плоскости действия отклонителя. К недостаткам устройства следует отнести ограниченные условия его применения - преимущественно вертикальные стволы. В наклонных стволах, когда существует зенитный угол и азимут ствола, угол и азимут перекоса инклинометра, необходимо, поворачивая отклонитель, определить область наложения углов, соответствующую совпадению плоскостей перекоса инклинометра, действия отклонителя и азимута скважины. Поиск этого положения требует проведения множества замеров.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для ориентирования отклонителя, содержащего корпус, в котором установлена втулка с постоянным магнитом и опорной поверхностью и размещенный во втулке инклинометр с рамкой магнитной буссолью и реохордом и печатью на одном торце [2]. При этом втулка связана с корпусом переводника с помощью штифта, а упорная втулка, расположенная на нижнем конце инклинометра, имеет паз, в котором размещена шпонка, причем расстояние от шпонки до магнитного репера равно расстоянию от нижнего конца инклинометра до разрыва реохорда, причем паз упорной втулки размещен в одной плоскости с магнитным репером, а шпонка - в одной плоскости разрыва реохорда.

Магнитная стрелка имеет свободное вращение в плоскости, параллельной плоскости реохорда, который поворачивается на подшипниках и занимает при любом угле наклона горизонтальное положение. Разарретированная магнитная стрелка под действием магнитного поля репера стремится занять положение, перпендикулярное оси инклинометра, а реохорд - горизонтальное. Из-за рассогласования углов поворота при больших углах перекоса, например более 40^о, происходит прижатие одной стороны стрелки к реохорду и торможение ее вращения. По этой причине происходит искажение показаний электрического сопротивления дуги реохорда, а следовательно, возникают ошибки в определении положения отклонителя, что приводит к отклонению от заданного направления бурения, необходимости корректировки траектории ствола, удлинению участка набора угла и перебуриванию стволов.

Таким образом снижается надежность ориентирования в стволах с большим зенитным углом.

Кроме того, при больших углах, например больше 60^о, возникает необходимость принудительной подачи инклинометра в устройство и подтверждения факта дохождения прибора. Принудительная подача инклинометра осуществляется гидравлически, под действием перепада давления на приборе, возникающем при прокачке жидкости по бурильным трубам. В момент входа инклинометра в устройство возникает перекрытие его внутреннего сечения, образование гидравлического удара и разрушение измерительной части прибора, что объясняет низкую надежность работы.

Целью изобретения является повышение точности ориентирования отклонителя с одновременным повышением надежности работы.

Достигается это тем, что в устройстве для ориентирования отклонителя в горизонтальных скважинах, включающем корпус, в котором установлена втулка с постоянным магнитом и опорной поверхностью и размещенный во втулке инклинометр с рамкой, магнитной буссолью и реохордом и печатью на нижнем торце, предложено на наружной поверхности втулки диаметрально противоположно установить дополнительный магнит противоположным полюсом, а внутреннюю поверхность втулки выполнить с каналами, при этом реохорд жестко зафиксировать перпендикулярно оси рамки.

Все вышеперечисленные отличительные признаки обуславливают соответствие заявляемого решения критерию "новизна".

Наличие диаметрально противоположного магнита с противоположным полюсом позволит повысить точность замеров за счет расположения магнитной стрелки между двумя постоянными магнитами и соответственно усиления магнитного поля.

Выполнение на внутренней поверхности втулки канавок позволит исключить гидравлический удар из-за резкого перекрытия проходного отверстия.

Крепление реохорда перпендикулярно оси рамки позволит расширить диапазон измерения и определить положение отклонителя при углах от 50^о до 110^о.

Таким образом, у заявляемого решения появляются свойства, не совпадающие со свойствами известных решений, позволяющие повысить точность ориентирования отклонителя, на основании чего можно сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - то же, в рабочем положении.

Устройство состоит из переводника 1 с размещенной в нем центрирующей втулкой 2, на внутренней поверхности которой выполнены канавки 3, а с диаметрально противоположной наружной поверхности втулки 2 установлены постоянные магниты, обращенные разными полюсами друг к другу: с одной стороны - магнитная вставка 4, обращенная северным полюсом к инклинометру, с другой - магнитный репер 5, обращенный южным полюсом к инклинометру, длина которого не менее диаметра реохорда 6. Инклинометр 7 с реохордом 6, магнитной стрелкой 8 и рамкой 9 установлен в патрубке 10, нижняя часть которого имеет гребенку с зубьями 11, причем расстояние от гребенки до магнитного репера 5 во втулке 2 равно расстоянию от торца печати наголовника инклинометра 7 до плоскости вращения магнитной стрелки 8. Реохорд 6 зафиксирован винтом перпендикулярно оси рамки 9 с возможностью вращения магнитной стрелки 8 в плоскости, параллельной плоскости реохорда 6. Втулку 2 с патрубком 10 устанавливают в ориентирующий переводник 1 с избирательным стопорением с помощью кольца 12 с прорезями и штифта 13.

Устройство работает следующим образом. Устанавливают ориентирующий переводник 1 на отклонитель и наносят на него метку, соответствующую плоскости действия отклонителя. Затем в переводник 1 устанавливают втулку 2 таким образом, чтобы метка на верхней части втулки 2, соответствующая установленному во втулке магнитному реперу 5, совпала с меткой плоскости действия отклонителя. Для этого втулка имеет кольцо 12 с прорезями по окружности, а переводник - штифт 13, позволяющие избирательно фиксировать положение втулки в переводнике. На переводник навинчивают диамагнитную бурильную трубу, после чего производят спуск бурильной колонны на забой. После завершения спуска бурильной колонны на верхней муфте устанавливают каротажный ролик с вращающейся втулкой и производят спуск инклинометра 7. При углах наклона ствола скважины до 50^о инклинометр 7 доходит до ориентирующего переводника 1 под тяжестью собственным весом. При углах более 50^о подачу инклинометра 7 производят принудительно с применением буровых насосов и уплотнительной головки. В процессе работы было установлено, что при принудительной подаче инклинометра в ориентирующий переводник при входе инклинометра 7 во втулку 2 создавался гидравлический удар из-за резкого перекрытия проходного отверстия во втулке инклинометра и выход из строя данного прибора. Для предотвращения явления на внутреннем отверстии втулки были выполнены проточки (каналы) 3 для выхода промывочной жидкости при принудительной подаче прибора. Для измерения при углах более 50^о и горизонтальных стволах. Фиксируют реохорд 6 относительно рамки инклинометра 7 под углом 90^о с помощью винта, что позволяет расширить диапазон измерений, определять положение отклонителя при углах 50-110^о.

После предполагаемой посадки инклинометра в ориентирующем переводнике на гребенку 11 производят замер угла наклона и азимута. Замер повторяют трижды и, если результат повторяется, производят поворот с расхождением бурильной колонны до установки отклонителя в нужном направлении, затем производят контрольный замер. После этого инклинометр поднимают на поверхность и визуально по печати на нижней части инклинометра определяют был ли прибор в ориентирующем устройстве. После проведения ориентирования продолжают бурение скважины.

П р и м е р. При бурении горизонтальных скважин на Ярегском месторождении (1 ГС, 2 ГС) для измерения параметров ствола скважины в процессе бурения было проведено усовершенствование устройства для ориентирования отклонителя. Измерительный прибор (инклинометр) типа КИТ рассчитан для измерения в стволах скважин с углом наклона до 50^о. Для расширения диапазона измерений при углах свыше 50^о в инклинометре перед спуском его в скважину реохорд устанавливают перпендикулярно оси рамки и фиксируют винтом. Это позволяет проводить замеры ствола скважины с углом наклона до 110^о.

В процессе работы при бурении скв 1 ГС - Ярега было выявлено, что при принудительной подаче инклинометра в ориентирующий переводник из-за возникновения гидравлического удара (резкий перепад давления при перекрытии проходного канала втулки ориентирующего переводника инклинометром) измерительная система инклинометра выходила из строя. Для устранения этого недостатка в проходном отверстии (диаметром 65 мм) втулки были выфрезерованы пазы глубиной 6 мм, шириной 12 мм.

Кроме того, для улучшения работы магнитной стрелки во втулке напротив магнитного репера установлены магниты противоположной полярности для усиления магнитного поля.

Предлагаемое устройство позволяет производить точное ориентирование при углах наклона скважины более 50^о в горизонтальных стволах.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ ОТКЛОНИТЕЛЯ В НАКЛОННЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ, включающее корпус, снабженный постоянным магнитом и опорной поверхностью и размещенный во втулке инклинометр с рамкой, магнитной буссолью и реохордом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности ориентирования отклонителя, реохорд с магнитной буссолью жестко закреплен перпендикулярно к оси рамки и оси инклинометра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3