Способ контроля искривления ствола скважины

 

Использование: бурение глубоких нефтяных скважин, в том числе наклонно-направленных скважин. Сущность изобретения: датчики прогиба, выполненные в виде выдвижных элементов, устанавливают на корпусе скважинного прибора. Скважинный прибор на кабеле спускают внутрь колонны бурильных труб. Концы скважинного прибора центрируют внутри трубы. По величине максимального выдвижения датчиков прогиба вычисляют параметры искривления. 4 ил.

Изобретение относится к бурению глубоких нефтяных скважин, в том числе наклонно-направленных скважин.

Известен способ контроля искривления ствола скважины, когда измерения зенитного угла, азимута и положение плоскости отклонителя осуществляют в процессе бурения. (Системы MWD возможности и перспективы. Обзор журналов США (экспресс-информация) ВНИИОЭНГ Сер. "Бурение". Зарубежный опыт 1984, вып. 3, с. 6). По этому способу измерения параметров траектории скважины проводятся с помощью датчиков, устанавливаемых непосредственно в бурильных трубах над забойным двигателем. Передача сигнала осуществляется по каротажному кабелю, который спускают внутрь бурильных труб до соединения с блоком датчиков посредством разъема защелки. Способ позволяет измерять параметры траектории скважины в процессе бурения.

Недостатком данного способа является низкая точность измерений, поскольку реальная погрешность измерений зенитного угла составляет порядка ±0,5^о, а азимута ±2^о, что ограничивает применение способа при разработках тонких и выклинивающихся нефтяных пластов.

Наиболее близким к изобретению является способ контроля искривления ствола скважины, по которому на бурильной трубе устанавливают во взаимно перпендикулярных плоскостях датчики прогиба (тензорезисторы), градуируют их, прогибая бурильную трубу на заданную величину прогиба и регистрируя величину выходного сигнала. Устанавливают бурильную трубу в рабочее положение. С помощью градуировочной зависимости по величине выходного сигнала датчиков определяют прогиб в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Далее аналитически рассчитывают азимут и зенитный угол наклона ствола скважины. Способ обеспечивает высокую точность измерений, однако, требует размещения датчиков непосредственно на бурильной трубе, передача информации от которых осуществляется по каротажному кабелю, соединяемому с блоком датчиков с помощью сбрасываемого разъема-защелки. Применение разъема-защелки и размещение датчиков на бурильной трубе существенно снижает надежность и производительность измерений, так как разъем-защелка подвержен засорению механическими частицами, попадающими из промывочной жидкости, а выход из строя датчиков или разъема-защелки требует подъема на поверхность всех бурильных труб.

Задача изобретения повышение надежности и производительности измерений параметров траектории ствола скважины.

Задача решается тем, что датчики прогиба, выполненные в виде выдвижных элементов, размещают в средней части корпуса скважинного прибора, скважинный прибор на кабеле спускают внутрь бурильных труб, концы скважинного прибора центрируют в трубах, датчики прогиба выдвигают до упора в стенку бурильной трубы и по величине максимального выдвижения датчиков прогиба вычисляют величину прогиба бурильной трубы.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа с прототипом показал, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что: датчики прогиба, выполненные в виде выдвижных элементов, размещаются непосредственно на корпусе скважинного прибора; скважинный прибор с датчиками прогиба спускают на кабеле внутрь бурильных труб, концы скважинного прибора центрируют в трубах; выдвигая датчики прогиба до упора в стенку бурильных труб, определяют расстояние от середины корпуса скважинного прибора до стенки бурильной трубы в вертикальной и горизонтальной плоскостях относительно продольной оси корпуса; по величине максимального выдвижения датчиков прогиба вычисляют степень прогиба бурильной трубы и, соответственно, параметры траектории ствола скважины.

В связи с тем, что предлагаемый способ реализуется посредством датчиков прогиба, расположенных непосредственно на скважинном приборе, исключается необходимость размещения датчиков прогиба на стенках бурильных труб. Соответственно исключается необходимость в применении сбрасываемого кабельного разъема-защелки для стыковки с датчиками прогиба на трубах. Кроме того, в случае выхода из строя датчика прогиба, на поверхность поднимается только скважинный прибор с датчиками, который ремонтируется либо заменяется на исправный, и прибор вновь спускается в скважину. Подъема на поверхность всей колонны труб при этом, как у прототипа, не требуется.

Таким образом, предлагаемый способ контроля искривления ствола скважины надежен в реализации, не требует дополнительных затрат, специальных или дорогостоящих технологий. В совокупности простота и высокая надежность способа позволяют значительно сократить сроки и стоимость сооружения скважины, обеспечив при этом высокую достоверность измерения параметров траектории скважины.

На фиг. 1 показано устройство для реализации предлагаемого способа, измерение в вертикальной скважине; на фиг. 2 то же, измерение в искривленной скважине; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 2.

Устройство представляет собой скважинный прибор 2 в удлиненном цилиндрическом корпусе, спускаемый внутрь бурильных труб 1 на каротажном кабеле 3. В средней части корпуса прибора 2 размещены датчики прогиба, выполненные в виде выдвижных элементов 4-7, расположенных попарно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось корпуса прибора 2 с помощью выдвижных элементов 4, 5 и 6, 7 измеряют расстояние от корпуса 2 до стенки бурильной трубы 1. Верхний и нижний конец корпуса прибора 2 центрированы в бурильной трубе 1 с помощью центраторов 8 и 9 соответственно.

Согласно предлагаемому способу контроль искривления ствола скважины осуществляют при углах наклона ≥45^о. При углах наклона 45^о измерения проводятся обычными скважинными инклинометрами.

Проведение измерений предлагаемым способом осуществляется в следующей последовательности. Прибор 2 (фиг.1 и 2) на каротажном кабеле 3, спускают в бурильную трубу 1 до установки в точке измерений. Проворачивают бурильные трубы 1 вместе с прибором 2 вокруг оси на угол, при котором одна из пар, раздвижных элементов, например, пара элементов 4 и 6 установится в вертикальной плоскости, относительно продольной оси корпуса прибора 2. Выдвигают элементы 4 и 6 до упора в стенку бурильной трубы и измеряют с их помощью расстояние от корпуса прибора 2 до стенки бурильной трубы 1. По величине указанного расстояния вычисляют величину прогиба бурильных труб в вертикальной плоскости, из которой вычисляют зенитный угол искривления скважины в заданной точке измерений. Далее аналогично измеряют с помощью раздвижных элементов 5 и 7 расстояние от корпуса прибора 2 до стенки бурильной трубы 1 и по величине указанного расстояния определяют величину прогиба бурильных труб в горизонтальной плоскости, из которой вычисляют азимут искривления скважины в точке измерений.

Величина прогиба бурильных труб в вертикальной плоскости определяется из соотношения: Δ_b (L₄ L₆)/2, где L₄ и L₆ расстояние от стенки корпуса прибора 2 до стенки бурильной трубы, измеренное с помощью раздвижных элементов 4 и 6 соответственно.

Аналогична формула величины прогиба бурильных труб в горизонтальной плоскости Δ_г (L₅ L₇)/2 где L₅ и L₇ расстояние от стенки корпуса прибора 2 до стенки бурильной трубы, измеренное с помощью раздвижных элементов 5 и 7 соответственно.

В связи с тем, что величина прогиба Δ определяется как разность расстояний, измеренных с помощью выдвижных элементов, исключается погрешность измерений, связанная с диаметром бурильных труб, влиянием температурных и других помех, что существенно повышает точность измерений. Предлагаемый способ позволяет проводить измерения зенитного угла и азимута с точностью не ниже 0,01^о.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ, заключающийся в измерении величины прогиба бурильных труб в вертикальной и горизонтальной плоскостях, по которой определяют зенитный угол, азимут наклона и радиус искривления ствола скважины, отличающийся тем, что внутрь бурильных труб на кабеле спускают скважинный прибор, концы которого центрированы в бурильных трубах, в средней части прибора размещают датчики прогиба, выполненные в виде выдвижных элементов, а величину прогиба бурильных труб определяют по величине максимального выдвижения датчиков прогиба до упора в стенки бурильной трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4