Способ и устройства для осуществления каротажа при поднятии буровой колонны из скважины

 

Изобретение относится к технике бурения и предназначено для осуществления каротажа скважины во время подъема буровой колонны. Задачей изобретения является обеспечение получения каротажной диаграммы скважины, включая распределение пород по стволу, химические и физические характеристики. Перед началом обычного процесса бурения к буровой колонне непосредственно за долотом или как можно ближе к нему крепится переходник. Перед началом подъемного процесса в переходнике закрепляется измерительное устройство. В момент закрепления измерительного устройства в переходнике открывается окно, что дает возможность датчикам измерительного устройства взаимодействовать со скважиной. Во время подъема буровой колонны измерительное устройство собирает данные по длине скважины. 3 с. и 36 з.п.ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для получения картины с высоким разрешением при поднятии буровой колонны из скважины. Способ и устройство обеспечивают получение каротажной диаграммы скважины, включая распределение пород по стволу, химические и физические характеристики. При этом возможно получение информации при бурении вертикальных, наклонных, а также горизонтальных скважин.

Предпосылки создания изобретения Информация о характеристиках скважины важна как с точки зрения контроля за качеством, так и с точки зрения планирования. Такая информация, включающая в себя множество параметров, может быть использована для предупреждения персонала об изменениях в профиле скважины и стабильности работы. В частности, при бурении скважины должен тщательно контролироваться ее диаметр, т. к. его отклонения от нормы могут ухудшить работу буровых механизмов, используемых при направленном бурении, затруднить удаление с помощью бурового раствора шлама из скважины и, кроме того, создать проблемы при цементации обсадной колонны перед началом коммерческой эксплуатации скважины. Более того, информация о скважине используется для определения типов пластов (литология) как показатель потенциальных возможностей добычи углеводородов из скважины. Существует и много других практических применений, где может использоваться своевременно полученная информация о скважине.

Для того чтобы получить данные о характеристиках скважины, часто бывает необходимо приостанавливать процесс бурения на определенных глубинах, извлекать буровую колонну из скважины и опускать в скважину на кабеле измерительное устройство с датчиками (кабельная телеметрическая система). Измерительное устройство затем медленно поднимается, при этом измеряемые параметры передаются на поверхность по соединительному кабелю. Получаемая информация записывается и затем анализируется. Данный процесс известен как кабельный каротаж и обеспечивает получение огромного количества информации, которая может быть использована для получения физического представления о состоянии скважины по всей ее длине.

Этому методу измерения присущи две проблемы: первая из них связана с тем, что опускаемая в скважину аппаратура обладает определенным весом и в случае, если скважина является наклонной или имеет ступени на наружной поверхности скважины, эта аппаратура может застрять; вторая проблема связана с тем, что в данном случае невозможно проводить измерения во время бурения или подъема буровой колонны и, следовательно, невозможно получить информацию о состоянии скважины в реальном масштабе времени. Наконец, т.к. в данном случае при проведении измерений бурение должно быть приостановлено, данный метод является дорогостоящим с точки зрения потерь рабочего времени.

Второй метод осуществления каротажа в процессе бурения (LWD) предусматривает, что возле бурового долота устанавливается специальный воротник, в котором размещаются датчики. В данном случае, в силу того что измерительное устройство размещено в буровой колонне, становится возможным получить доступ к горизонтальным участкам скважины, кроме того, устраняется опасность застревания. Здесь информация передается на поверхность с помощью передачи акустических импульсов через буровой раствор. Данный метод имеет несколько ограничений. Во-первых, ограничена номенклатура буровых растворов, которые обеспечивают эффективную акустическую связь, зачастую возможно использовать только лишь воду, масло или эмульсии. Кроме того, т.к. в данном случае замер параметров производится во время вращения бурового долота, т.е. в условиях шума и вибрации, передача данных обычно осуществляется очень медленно (1 бит в секунду), и для компенсации шумов и погрешностей, связанных с вращением долота, требуется существенная компьютерная обработка сигналов.

Кроме того, при использовании данного способа параметры замеряются только непосредственно за буровым долотом, при этом нельзя получить информацию о других участках скважины. Поэтому, если вверху скважины происходит размыв, при использовании данного способа его невозможно будет обнаружить. Из-за этого возникает необходимость сопоставления данных, полученных с помощью рассматриваемого способа, с данными, полученными при кабельном каротаже. Следовательно, кроме использования дорогостоящего оборудования, при использовании этого способа необходимо применять дополнительно требующий больших затрат времени кабельный каротаж, для которого необходимо задействовать дополнительное оборудование.

При осуществлении каротажа во время бурения для передачи измеренных датчиками параметров от датчиков наверх используются различные оборудование и способы. Один из видов беспроводного оборудования передает информацию на поверхность, используя передачу акустических сигналов через буровой раствор. Данный способ телеметрии, рассматриваемый в патенте Канады N 1098202, имеет ограничение, связанное с тем, что только определенные буровые жидкости обеспечивают достаточно малый коэффициент потерь при передаче данных. Независимо от этого скорости передачи данных низки (порядка 1 бит в секунду) из-за ограниченной ширины диапазона датчиков и затухания сигнала в среде. Для улучшения работы системы используется сжатие данных, при котором достигается уменьшение передаваемых единиц информации, однако для этого имеются лишь ограниченные возможности.

Попытки улучшить телеметрию, используя буровую колонну в качестве среды для передачи акустических сигналов, оказались успешными лишь в самой малой степени. Данная проблема серьезно обсуждается в патенте Канады N 1098202 и патентах США N 4139836 и N 4320473, однако этот метод не нашел применения в буровой технике.

Следующим представляющим интерес в данном случае источником является Европейская заявка N 0121329, в котором описывается опускаемое в скважину устройство, которое является составной частью буровой колонны. В данном устройстве имеется несколько отверстий, что дает возможность с помощью измерительной аппаратуры получать данные по определенным участкам скважины.

Следующим заслуживающим внимание документом является патент США N 5010764, в котором описываются способ и переходник для каротажа горизонтальных дренажных скважин малого диаметра. Переходник имеет загнутый конец, что позволяет ему заходить в горизонтальную дренажную скважину.

Наконец, в Европейской заявке N 0314573 описывается устройство и способ получения информации от стенок скважины, где к буровой колонне присоединяется специальный переходник, в которой находится аппаратура для получения данных измерения от стенок скважины.

Краткое описание изобретения В соответствии с изобретением, описан переходник бура для установки измерительного устройства в буровой колонне и измерительное устройство, включающее в себя датчики и средства контроля для сбора и сохранения полученной информации изнутри колонны. Переходник имеет: - корпус, соединяемый с буровой колонной; - находящиеся внутри корпуса средства крепления, с помощью которых измерительное устройство закрепляется в корпусе; - оконное устройство в корпусе, позволяющее датчикам взаимодействовать со скважиной.

В других вариантах воплощения изобретения оконное устройство может иметь гидравлическую систему его открытия, срабатывающую в момент соединения измерительного устройства с переходником, и представлять собой открытые проемы в корпусе переходника, тонкостенный участок корпуса либо скользящую внутри корпуса гильзу.

В одном из вариантов воплощения изобретения скользящая гильза дополнительно снабжена замком для фиксации гильзы в закрытом положении и фиксатором, фиксирующим измерительное устройство напротив оконной гильзы.

В другом варианте воплощения изобретения корпус переходника снабжен верхней и нижней секциями, имеющих внутреннюю полость и резьбу на концах, с помощью которой они соединяются/отсоединяются одна с/от другой.

В отдельном варианте воплощения изобретения предметом изобретения являются переходник, с помощью которого измерительное устройство устанавливается внутри буровой колонны, и само измерительное устройство, включающее в себя датчики и средства контроля, позволяющие собирать данные по скважине и сохранять полученную информацию. Переходник имеет: - цилиндрический корпус, присоединяемый к буровой колонне в качестве одной из секций и состоящий из верхней и нижней частей, которые имеют внутреннюю полость и резьбу на концах для соединения/отсоединения одной части с/от другой; - находящиеся в корпусе средства крепления, с помощью которых измерительное устройство ориентируется и фиксируется внутри буровой колонны; - оконное устройство, представляющее собой по меньшей мере один сквозной проем между наружной и внутренней поверхностями корпуса; - гильзу, которая может перемещаться внутри корпуса. Если гильза находится в одном из крайних положений, сквозной проем открыт, если гильза перемещается в другое крайнее положение, проем закрывается;
- замок гильзы для ее стопорения в закрытом положении и фиксатор измерительного устройства, обеспечивающий расположение измерительного устройства напротив оконной гильзы.

Изобретение также предусматривает измерительное устройство для сбора данных по скважине во время буровых работ. Измерительное устройство содержит:
- корпус, приспособленный для перемещения внутри буровой колонны;
- размещенные на корпусе средства крепления, позволяющие фиксировать измерительное устройство возле долота;
- находящиеся внутри корпуса датчики для сбора данных по скважине;
- находящиеся внутри корпуса вычислительное устройство, имеющее средства управления для включения датчиков и управления ими и устройство памяти для сохранения информации, получаемой от датчиков, и имеющее источник энергии для подачи энергии к датчикам и средствам управления.

Датчики измерительного устройства могут быть выбраны из, но не ограничиваясь этим, датчиков движения буровой колонны, датчиков рентгеновского излучения, генераторов и приемников акустических импульсов, датчиков давления, температуры, удельного сопротивления, потенциала, а также датчиков контроля направления скважины.

В одном из вариантов измерительное устройство имеет кабелеприсоединительное приспособление, позволяющее присоединять измерительное устройстве к тросу для его спуска в скважину и/или подъема.

В отдельном варианте конструкции измерительное устройство имеет:
- цилиндрический корпус, приспособленный для перемещения в буровой колонне;
- расположенную на корпусе направляющую посадочного башмака, позволяющую соответствующим образом ориентировать и закреплять измерительное устройство внутри буровой колонны возле долота;
- размещаемые внутри корпуса датчики для сбора данных по скважине, выбранные из по меньшей мере одного из следующих: датчики направления движения буровой колонны, рентгеновские датчики, генераторы и приемники акустических импульсов, датчики давления, температуры, диаметра скважины, датчики направления скважины и др.;
- помещенное внутри корпуса вычислительное устройство с соответствующими средствами управления и аккумуляторами для включения датчиков управления ими, а также сохранения информации, получаемой от датчиков;
- устройство для крепления троса к корпусу измерительного устройства для его спуска в скважину и/или подъема.

В другом варианте исполнения предметом изобретения является наземная система сбора данных, получаемых от измерительного устройства. Данная система включает в себя:
- устройство, отслеживающее положение буровой колонны для контроля глубины опускания измерительного устройства и колонны;
- запоминающее устройство для хранения данных о глубине опускания измерительного устройства и буровой колонны;
- устройство, осуществляющее синхронизацию работы измерительной аппаратуры и устройства, отслеживающего положение буровой колонны;
- устройство проверки состояния датчиков и запоминающего устройства;
- средства управления для запуска и приостановки измерительного процесса.

Предметом изобретения является также способ каротажа скважины при опущенной буровой колонне и соответствующем буровом долоте во время бурения и подъема колонны. Данный способ включает в себя следующие шаги:
а) производимое перед началом бурения присоединение переходника к буровой колонне непосредственно за долотом; b) спуск и/или закачивание измерительного устройства в буровую колонну перед началом ее подъема;
c) ориентирование и закрепление измерительного устройства внутри буровой колонны;
d) активизация измерительного устройства для сбора и сохранения данных в момент начала подъема буровой колонны;
е) сбор и сохранение данных во время подъема колонны;
f) контроль глубины нахождения колонны во время подъема.

В другом варианте способ дополнительно включает в себя сопоставление записанных данных с глубиной нахождения буровой колонны.

В следующем варианте включение измерительного устройства осуществляется датчиком направления движения буровой колонны в момент регистрации им подъема.

В следующем варианте предметом изобретения является система сбора данных, позволяющая осуществлять каротаж скважины при опущенной буровой колонне и соответствующем буровом долоте во время бурения и подъема колонны. Данная система включает в себя:
- переходник, соединенный с буровой колонной вблизи долота, измерительное устройство для сбора данных по скважине, приспособленное для перемещения внутри буровой колонны и закрепления в переходнике; измерительное устройство включает в себя датчики, средства управления и запоминающее устройство, что дает возможность собирать и сохранять данные по скважине во время подъема буровой колонны; переходник имеет оконное устройство, позволяющее находящимся внутри буровой колонны датчикам взаимодействовать со скважиной.

В еще одном варианте в состав системы обработки данных дополнительно входит наземный компьютер для отслеживания глубины нахождения буровой колонны во время ее подъема и получения данных из измерительного устройства после подъема.

Краткое описание чертежей
Эти и другие признаки изобретения будут более понятны из нижеследующего описания, в котором сделаны ссылки на прилагаемые чертежи, где:
фиг. 1 - схематическое изображение буровой установки и скважины с переходником и измерительным устройством в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 2 - схематическое изображение переходника;
фиг. 3 - поперечное сечение переходника;
фиг. 3а - поперечное сечение верхней секции переходника;
фиг. 3b - поперечное сечение кольцевого уплотнения резьбы;
фиг. 3c - поперечное сечение нижней секции переходника;
фиг. 4 - схематическое изображение механизма открытия окон в закрытом положении;
Фиг. 4a - схематическое изображение механизма открытия окон в открытом положении;
фиг. 5 - схематическое изображение измерительного устройства;
фиг. 6 - блок-схема способа по изобретению.

Описание предпочтительного варианта изобретения
На фиг. 1 показана типовая буровая установка 10. Буровая установка 10 снабжена вышкой 12, размещающейся на буровой платформе 14. При нормальном режиме работы бурение скважины 20 осуществляется обычным способом с помощью буровой колонны 16 с долотом 18. Во время бурения промывочная головка 22 осуществляет циркуляцию бурового раствора в скважине 20 для удаления обломков породы и обеспечения смазывания. По мере углубления скважины к буровой колонне присоединяются дополнительные трубы 24, берущиеся со стеллажа.

Опущенные в скважину бурильные трубы 24 приходится регулярно поднимать наверх для замены изношенных долот, для того чтобы присоединять к буровой колонне 16 нужные трубы и менять их местами просто в конце бурения, а также по другим причинам. Во время данного процесса трубы удаляются из скважины 20 секциями длиной приблизительно от 27,4 м до самое меньшее 9,1 м в зависимости от применяемого типа буровой установки 10. Данные секции буровой трубы 24, называемые "свечами", удаляются через равные промежутки времени, соответствующие их длине. Когда очередная свеча, состоящая из труб 24, выходит из скважины, движение буровой колонны приостанавливается, и свеча отсоединяется от колонны (которая состоит из труб, еще находящихся под землей) и устанавливается на стеллаж вышки 12 в соответствии с т.н. процедурой обратной укладки. Во время рассматриваемого подъемного цикла тросовые захваты и "петли" (не показаны) перемещаются непрерывно с поверхности 28 буровой установки 10 (которая является рабочей поверхностью платформы на высоте приблизительно от 9 м до 15 м над землей), где петли набрасываются на трубу 24, к верхушке вышки 12 (что на 15-30,5 м выше уровня платформы), где оператор деррик-крана снимает петли (предварительно убедившись в том, что основание отсоединенной секции находится на платформе, а не на верхней части 30 буровой колонны 16), и устанавливает секцию 24 обратно на стеллаж. Петли затем возвращаются на поверхность 28 и процесс повторяется. Общее время процесса составляет приблизительно 3-5 минут в зависимости от длины секции.

Как показано на фиг. 1-5, в соответствии с настоящим изобретением каротаж может быть осуществлен с помощью переходника 34 и измерительного устройства 36 во время выполнения обычных подъемных операций. Перед началом бурения переходник прикрепляется к буровой колонне 16, образуя ее часть либо непосредственно за долотом, либо как можно ближе к нему. Переходник 34 представляет собой специальную секцию буровой трубы 24 с оконными проемами 38 в стенке буровой трубы 24 между внутренней полостью 39 буровой трубы 24 и полостью скважины 20, как это схематически показано на фиг. 2 и фиг. 4. В альтернативном варианте исполнения оконные проемы 38 переходника могут представлять собой тонкостенные участки трубы 24, имеющие достаточно малую толщину для того, чтобы обеспечить взаимодействие датчиков измерительного устройства 36 со скважиной 20, как это показано на фиг. 3, 3a, 3b и 3c.

В конкретном варианте выполнения переходника 34, представленном на фиг. 3, 3a, 3b и 3c, переходник 34 содержит нижнюю секцию 80, верхнюю секцию 82, уплотнение резьбы 84 и посадочный башмак 86. Нижняя секция переходника имеет резьбовой участок 88 для присоединения долота 18 или следующей секции буровой колонны 16. В верхней части нижней секции переходника также имеется резьбовой участок 90 для ввинчивания резьбового конца 92 верхней секции 82 переходника. Подобно этому верхняя секция 82 переходника имеет резьбовую часть 94 для свинчивания с буровой колонной. Соответственно нижняя секция 80 и верхняя секция 82 свинчиваются между собой. Уплотнение резьбы 84 располагается между двумя секциями переходника и предотвращает утечки жидкости через зазор между резьбовыми частями 90 и 92. Посадочный механизм измерительного устройства или посадочный башмак 86, расположенный в нижней части нижней секции 86 переходника, обеспечивает посадку и ориентирование измерительного устройства 36 внутри переходника 34.

Оконные проемы 38 могут быть снабжены оконным механизмом 40, гидравлически приводимым в действие в момент посадки измерительного устройства 36 в переходник 34. Оконный механизм 40 снабжен заслонками 42, которые могут поворачиваться и открывать оконные проемы 38, позволяя тем самым датчикам измерительного устройства 36 взаимодействовать со скважиной 20. Гидравлическая активация осуществляется через напорные трубопроводы 44 (фиг. 2).

В варианте выполнения оконного механизма, изображенного на фиг. 4, оконный механизм содержит скользящую гильзу 100 на подшипниках 102. Гильза 100 снабжена фиксатором 104 для закрепления измерительного устройства 36 на гильзе 100. Механизм 106 запирания гильзы служит для фиксации гильзы 100 в закрытом положении.

Во время работы измерительное устройство 36 вводится в переходник 34. Посадочный конец 108 измерительного устройства 36 входит в зацепление с фиксатором 104. При дальнейшем вводе измерительного устройства 36 в переходник 34 гильза 100 проталкивается по нижней секции 80, освобождая при этом механизм 106 запирания гильзы. Гильза 100 скользит по нижней секции 80 до тех пор, пока передняя кромка гильзы 100 не коснется поверхности 112, что отводит гильзу 100 от окна 38.

Окно 38 закрывается при удалении измерительного устройства 36 из переходника 34. При извлечении измерительного устройства 36 гильза 100 скользит вверх и закрывает окно 38. Когда гильза 100 касается поверхности 114, механизм 106 запирания гильзы срабатывает и фиксирует гильзу 100 в закрытом положении. При дальнейшем извлечении измерительного устройства 36 от него отделяется фиксатор 104.

Очевидно, что для переходника 34 могут быть разработаны другие оконные механизмы в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано схематически на фиг. 5, измерительное устройство 36 снабжено набором датчиков, включающим, но не ограничивающимся этим перечнем, датчик направления 50, датчик рентгеновского излучения 52, генераторы и приемники акустических сигналов 54. Датчик направления 50 может использоваться для определения относительного направления движения буровой колонны 16 в конкретный момент времени, т.е. направления движения к поверхности земли или направления движения в глубь скважины. Датчик рентгеновского излучения 52 может служить для выявления естественного излучения горных пород для определения их состава, генератор и приемники акустических волн могут использоваться для определения диаметра скважины 20, а также для определения состава и пористости горных пород скважины. Датчики соединены с процессором 56, который питается энергией от аккумуляторов 58. Процессор 56 может включать соответствующие датчики в заданный момент времени t и потом принимать и сохранять в памяти данные, получаемые от датчиков. В альтернативном варианте конструкции датчики могут включаться в ответ на сигнал датчика направления движения буровой колонны 50.

Другие датчики и преобразователи могут быть включены, но не ограничиваться этими устройствами, для определения направления движения буровой колонны, измерения радиоактивного излучения, давления, температуры, удельного сопротивления, естественного потенциала (напряжения постоянного тока) и направления скважины. Датчики могут представлять собой передающие и принимающие устройства либо только принимающие устройства.

При сборе данных по скважине 20 для получения зависимости физических характеристик скважины от ее глубины выполняются следующие операции (см. фиг. 6).

В начале процесса бурения переходник 34 прикрепляется к или выполняется как часть буровой колонны 16 либо непосредственно за долотом 18, либо как можно ближе к нему. До момента достижения глубины скважины 20, d, осуществляется обычный процесс бурения, после чего выполняется подъем долота 18 на поверхность земли.

Бурение приостанавливается и промывочная головка 22 снимается с верхней части 30 буровой колонны 16 и поднимается вверх. Измерительное устройство 36 подготавливается для спуска в буровую колонну 16 и проверяется с помощью последовательно подсоединяемого к нему через линию связи 62 наземного компьютера 60. Наземный компьютер 60 проверяет зарядку аккумуляторов 58, состояние датчиков, синхронизирует часы спускаемого компьютера 56 со своими часами, а также, в одном из вариантов, задает время t начала сбора данных.

После завершения производимой на поверхности проверки и синхронизации измерительное устройство 36 может быть помещено в переходник 34 двумя различными способами.

В первом варианте измерительное устройство опускается в буровую колонну 16 с помощью троса 64 и шкива 66, присоединенных к приспособлению для крепления и отсоединения троса 68, расположенному на верхней части измерительного устройства 36. Приспособление для крепления и отсоединения троса 68 предназначено для спуска измерительного устройства 36 в буровую колонну 16 и отсоединения троса 64 от измерительного устройства. При спуске измерительного устройства 36 в буровую колонну может потребоваться навесить на него грузы (не показаны) для утяжеления.

В другом варианте измерительное устройство помещается в буровую колонну 16, после чего к ней снова присоединяется промывочная головка 22. Буровой раствор прокачивается через скважину до тех пор, пока измерительное устройство 36 не достигнет места закрепления в переходнике 34. При перемещении измерительного устройства 36 с помощью подаваемого под давлением бурового раствора становится возможным заводить измерительное устройство в горизонтальные участки скважины, как это показано на фиг. 1. Оператор, управляющий промывочной головкой, сможет определить момент посадки измерительного устройства 36 в переходник 34 и сцепления соединительного приспособления 48 переходника и соответствующего соединительного приспособления 46 измерительного устройства по возрастанию давления бурового раствора. В рассматриваемом варианте конструкции переходник 34 оборудован заслонками 42, управляемыми гидравлически. Подаваемая под давлением через напорные трубопроводы 44 рабочая жидкость включает оконный механизм 40, который открывает заслонки 42, обеспечивая таким образом взаимодействие датчиков измерительного устройства со скважиной 20.

Как в случае использования скользящей гильзы, так и в случае использования гидравлического оконного механизма, оператор на поверхности по снижению давления рабочей жидкости сможет определить, что окна открыты и можно начинать выполнять обычный процесс подъема буровой колонны 16 из скважины 20.

Сбор данных может начинаться при достижении определенного момента времени, занесенного в память спускаемого процессора 56 через наземный компьютер 62, либо по сигналу датчика направления 50, генерируемому при начале подъема буровой колонны 16. В любом случае при подъеме буровой колонны данные, собираемые датчиками измерительного устройства, будут сохраняться в спускаемом компьютере как функция времени. В то же время наземный компьютер 60 контролирует глубину нахождения измерительного устройства 36 посредством подсчета количества извлеченных из скважины 20 труб в какой-либо момент времени t и вычитания соответствующего значения из абсолютной глубины скважины d. Специалистам ясно, что данное отслеживание может осуществляться различными способами.

После того как вся буровая колонна 16 поднята из скважины 20, измерительное устройство может быть извлечено из переходника 34 и последовательно подсоединено к наземному компьютеру через линию связи 62. Данные, записанные в спускаемом компьютере 56, переносятся в наземный компьютер 60 и соотносятся с глубиной скважины 16 как функция времени для получения каротажной диаграммы скважины 20.

С другой стороны, если нет необходимости поднимать всю буровую колонну 16, но требуется извлечь измерительное устройство 36 для получения данных, измерительное устройство может быть извлечено из переходника 34 с помощью овершота (не показан), хорошо известного специалистам в данной области техники.

Сопоставление зависимости данных по скважине от времени, полученной из измерительного устройства 36, с зависимостью глубины скважины от времени, полученной в наземной системе сбора данных, дает возможность получить желаемую зависимость данных по скважине от ее глубины.

Термины и выражения, использованные в этом описании, применены в иллюстративных целях и очевидно, что могут быть внесены различные изменения без отклонения от идеи и объема этого изобретения.

Формула изобретения

1. Система сбора данных для осуществления каротажа скважины с буровой колонной и соответствующим буровым долотом во время буровых и подъемных работ, отличающаяся тем, что включает в себя переходник, соединенный с буровой колонной вблизи долота и измерительное устройство для сбора данных по скважине, переходник приспособлен к работе во время обычного процесса бурения и подъема буровой колонны и измерительное устройство приспособлено для перемещения внутри буровой колонны и соединения с переходником, измерительное устройство также приспособлено для получения и хранения данных по скважине во время подъема буровой колонны, переходник снабжен оконным устройством для обеспечения измерительного процесса по скважине во время бурения.

2. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что имеет в своем составе наземную систему сбора данных, содержащую средства определения положения буровой колонны для отслеживания глубины нахождения измерительного устройства и буровой колонны, средства для осуществления корреляции определенной глубины нахождения измерительного устройства с данными, собранными измерительным устройством на данной глубине.

3. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что измерительное устройство содержит средства для инициации начала сбора данных, позволяющие начинать сбор данных в момент начала подъема буровой колонны.

4. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что измерительное устройство содержит средства для инициации начала сбора данных, позволяющие начинать сбор данных в момент наступления предварительного заданного времени.

5. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что устройство, отслеживающее положение буровой колонны, содержит средства для определения глубины нахождения измерительного устройства как функцию времени, а измерительное устройство содержит средства для представления собираемых данных как функцию времени.

6. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что наземная система сбора данных содержит средства для переноса в нее данных из измерительного устройства.

7. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что наземная система сбора данных содержит средства для проверки измерительного устройства.

8. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что измерительное устройство содержит средства для инициации сбора данных, позволяющие начинать сбор данных в момент начала подъема буровой колонны.

9. Система сбора данных по п.2, отличающаяся тем, что измерительное устройство содержит средства для инициации сбора данных, позволяющие начинать сбор данных в момент достижения предварительно заданного времени.

10. Система сбора данных по п.9, отличающаяся тем, что устройство, отслеживающее положение буровой колонны, содержит средства для определения глубины нахождения измерительного устройства как функцию времени, а измерительное устройство содержит средства для представления собираемых данных как функцию времени.

11. Система сбора данных по п.10, отличающаяся тем, что наземная система сбора данных содержит средства для переноса в нее данных из измерительного устройства.

12. Система сбора данных по п.11, отличающаяся тем, что наземная система сбора данных содержит средства для проверки измерительного устройства.

13. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что переходник состоит из корпуса, соединяемого с буровой колонной, средств крепления, находящихся внутри корпуса переходника, для закрепления измерительного устройства внутри корпуса переходника.

14. Система сбора данных по п.13, отличающаяся тем, что средства крепления содержат регулировочные средства для ориентирования средств измерения и контроля относительно оконного устройства.

15. Система сбора данных по п.11, отличающаяся тем, что средства крепления выполнены в виде направляющей посадочного башмака.

16. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что оконное устройство снабжено заслонкой, гидравлически приводимой в действие в момент закрепления измерительного устройства в переходнике.

17. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что оконное устройство(а) представляет(ют) собой один или несколько открытых проемов 38.

18. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что оконное устройство представляет собой тонкостенный участок корпуса переходника.

19. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что корпус переходника представляет собой полый цилиндр с резьбовыми поверхностями для соединения с буровой колонной с образованием одной из ее секций и оконное устройство содержит по меньшей мере один проем, между внешней и внутренней поверхностями корпуса переходника, оконную гильзу, скользяще соединенную с внутренней поверхностью корпуса переходника, которая может перемещаться между открытым положением, когда по меньшей мере один открытый проем не закрыт, и закрытым положением, когда по меньшей мере один открытый проем закрыт.

20. Система сбора данных по п.19, отличающаяся тем, что оконная гильза снабжена механизмом фиксации гильзы для фиксирования гильзы в закрытом положении и механизмом фиксации измерительного устройства, для фиксирования измерительного устройства напротив оконной гильзы.

21. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что корпус переходника содержит верхнюю секцию и нижнюю секцию, имеющие внутреннюю полость и резьбовые поверхности для соединения отсоединения одной с/от другой.

22. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что переходник содержит корпус для соединения с буровой колонной, образующий одну из секций буровой колонны и состоящий из верхней секции и нижней секции, имеющих внутреннюю полость и резьбовые поверхности для соединения/отсоединения одной с/от другой, средства крепления на корпусе переходника для установки и ориентации измерительного устройства в корпусе переходника, оконное устройство, представляющее собой по меньшей мере один проем между внешней и внутренней поверхностями корпуса переходника, оконную гильзу, скользяще соединенную с внутренней поверхностью корпуса переходника, которая может перемещаться между открытым положением, когда по меньшей мере один открытый проем не закрыт, и закрытым положением, когда по меньшей мере один открытый проем закрыт, механизм фиксации гильзы для фиксирования гильзы в закрытом положении и механизмом фиксации измерительного устройства для фиксирования измерительного устройства напротив оконной гильзы.

23. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что измерительное устройство содержит корпус, приспособленный для перемещения внутри буровой колонны, расположенные на корпусе измерительного устройства средства крепления для размещения и фиксирования измерительного устройства в переходнике, размещенные в корпусе датчики и запоминающее устройство для сбора данных по скважине и их сохранения, размещенное в корпусе компьютерное устройство, снабженное средствами управления для включения датчиков и запоминающего устройства для хранения данных, полученных от датчиков, и управления ими, которое также снабжено расположенными внутри корпуса измерительного устройства источником энергии для подачи энергии к датчикам и компьютерному устройству.

24. Система сбора данных по п.13, отличающаяся тем, что датчики выбираются из по меньшей мере одного из следующих: датчики направления движения буровой колонны, датчики рентгеновского излучения, генераторы и приемники акустических импульсов, датчики давления, температуры, удельного сопротивления, потенциала и направления скважины.

25. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что измерительное устройство имеет приспособление для крепления троса для спуска измерительного устройства в переходник через буровую колонну и его подъема.

26. Система сбора данных по п.17, отличающаяся тем, что источником энергии являются аккумуляторы.

27. Система сбора данных по п.1, отличающаяся тем, что измерительное устройство содержит цилиндрический корпус, приспособленный для перемещения внутри буровой колонны, расположенную на цилиндрическом корпусе направляющую посадочного башмака для установки, закрепления и ориентации измерительного устройства внутри переходника, по меньшей мере один датчик внутри цилиндрического корпуса для сбора данных по скважине, который выбран как любой один или комбинация из следующих: датчики направления движения буровой колонны, датчики рентгеновского излучения, генераторы и приемники акустического излучения, датчики диаметра скважины, датчики давления, температуры и направления скважины, размещенное в цилиндрическом корпусе компьютерное устройство с соответствующими средствами управления, запоминающим устройством и аккумуляторами для включения датчиков и управления ими и для хранения данных, полученных от датчиков, средство крепления троса для присоединения измерительного устройства к тросу для спуска и/или подъема измерительного устройства в/из буровую колонну.

28. Способ осуществления каротажа скважины с буровой колонной и соответствующим буровым долотом во время буровых и подъемных работ, отличающийся тем, что включает в себя следующие шаги: a) присоединение переходника к буровой колонне непосредственно за долотом перед началом бурения, b) спуск и/или закачивание измерительного устройства в нижнюю часть буровой колонны перед началом ее подъема, c) размещение и ориентирование измерительного устройства внутри переходника, d) активизация измерительного устройства для сбора и сохранения данных по скважине в момент начала подъема буровой колонны, e) сбор и сохранение данных по скважине во время подъема буровой колонны, f) контроль глубины нахождения буровой колонны во время ее подъема.

29. Способ по п.18, отличающийся тем, что осуществляют соотнесение полученных данных с соответствующей глубиной нахождения буровой колонны.

30. Способ по п.28, отличающийся тем, что сбор данных начинают по сигналу датчика, регистрирующего начало подъема буровой колонны.

31. Переходник для перемещения в нем измерительного устройства через буровую колонну, имеющую буровое долото, которое оснащено датчиками и средствами управления для сбора и сохранения данных изнутри буровой колонны, отличающийся тем, что содержит корпус, приспособленный для присоединения к буровой колонне непосредственно за долотом и позволяющий осуществлять обычный процесс бурения, средства крепления, находящиеся внутри корпуса переходника, для размещения измерительного устройства внутри переходника, оконное устройство в корпусе, позволяющее датчикам взаимодействовать со скважиной.

32. Переходник по п.31, отличающийся тем, что оконное средство снабжено заслонкой с гидравлическим приводом, приводимым в действие в момент закрепления измерительного устройства в переходнике.

33. Переходник по п.31, отличающийся тем, что средства крепления содержат регулировочные средства для ориентирования средств измерения и контроля относительно оконного устройства.

34. Переходник по п.31, отличающийся тем, что оконное(ые) устройство(а) представляет(ют) собой один или несколько открытых проемов.

35. Переходник по п.31, отличающийся тем, что оконное устройство представляет собой тонкостенный участок корпуса.

36. Переходник по п.31, отличающийся тем, что его корпус представляет собой полый цилиндр с резьбовыми поверхностями для соединения с буровой колонной с образованием одной из ее секций, и оконное устройство содержит по меньшей мере один проем между внешней и внутренней поверхностями корпуса переходника, оконную гильзу, скользяще соединенную с внутренней поверхностью корпуса переходника, которая может перемещаться между открытым положением, когда по меньшей мере один открытый проем не закрыт, и закрытым положением, когда по меньшей мере один открытый проем закрыт.

37. Переходник по п.36, отличающийся тем, что оконная гильза снабжена механизмом фиксации гильзы для фиксирования гильзы в закрытом положении и механизмом фиксации измерительного устройства, для фиксирования измерительного устройства напротив оконной гильзы.

38. Переходник по п.36, отличающийся тем, что его корпус содержит верхнюю секцию и нижнюю секцию, имеющие внутреннюю полость и резьбовые поверхности для соединения/отсоединения одной с/от другой.

39. Переходник по п.36, отличающийся тем, что корпус переходника содержит верхнюю секцию и нижнюю секцию, имеющие внутреннюю полость и резьбовые поверхности для соединения/отсоединения одной с/от другой, имеющиеся в переходнике окна представляют собой по меньшей мере один проем между внешней и внутренней поверхностями корпуса переходника, оконная гильза скользяще соединена с внутренней поверхностью корпуса переходника и может перемещаться между открытым положением, когда по меньшей мере один открытый проем не закрыт, и закрытым положением, когда по меньшей мере один открытый проем закрыт, переходник снабжен механизмом фиксации гильзы для фиксирования гильзы в закрытом положении и механизмом фиксации измерительного устройства для фиксирования измерительного устройства напротив оконной гильзы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7