Установка для направленного и горизонтального бурения скважины

 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности для проводки наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Установка включает долото, забойный двигатель-отклонитель и над ним переводник с размещенными внутри него измерительным модулем и блоком питания, бурильные трубы, при этом установка дополнительно содержит укороченные диамагнитные утяжеленные бурильные трубы, переводник выполнен в виде укороченной диамагнитной утяжеленной бурильной трубы и установлен между укороченными диамагнитными утяжеленными бурильными трубами. Изобретение позволяет повысить эффективность работы за счет устранения влияния магнитных помех на показания измерительного модуля. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности для проводки наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Известна компоновка низа бурильной колонны для направленного бурения скважины (патент РФ 2148696, 7 МПК Е 21В 7/08, 2000 г.), включающая долото, отклонитель с забойным двигателем и над ним переводник с размещенными внутри него измерительным модулем и блоком питания, бурильные трубы.

Известна также компоновка низа бурильной колонны для наклонно-направленного и горизонтального бурения ("Композит каталог нефтегазового оборудования и услуг (США)", 1993-1994 г.г., т. 3, ч. 2, с. 2012-2015), включающая долото, отклонитель с забойным двигателем и над ним измерительный модуль с блоком питания, бурильные трубы.

Недостатками этих технических решений являются большие погрешности измерений из-за магнитных и механических воздействий как от естественных источников, так и со стороны элементов компоновки.

Целью изобретения является повышение эффективности установки за счет устранения влияния магнитных помех на показания измерительного модуля, точное определение положения отклонителя и, как следствие, попадание в заданную точку продуктивного пласта с расчетной интенсивностью проводки наклонно-направленной и горизонтальной скважины, упрощение процесса ее монтажа, демонтажа и транспортировки.

Поставленная цель достигается тем, что установка дополнительно содержит укороченные диамагнитные утяжеленные бурильные трубы, переводник выполнен в виде укороченной диамагнитной утяжеленной бурильной трубы и установлен между укороченными диамагнитными утяжеленными бурильными трубами. Эти технические решения позволяют надежно защитить измерительный модуль от воздействия магнитных полей, упростить процессы монтажа и демонтажа, а также транспортировки на новый объект без использования дополнительной тяжелой техники.

Переводник выполнен с внутренней посадочной поверхностью и может быть установлен в середине колонны гладких и профильных укороченных диамагнитных утяжеленных бурильных труб и между профильными укороченными диамагнитными утяжеленными бурильными трубами. Такое решение позволяет установить и зафиксировать элементы внутри переводника, надежно защитить измерительный модуль от магнитных воздействий, увеличить гибкость колонны.

На фиг.1 изображена установка для наклонно-направленного и горизонтального бурения скважины. Установка включает в себя долото 1, забойный двигатель-отклонитель 2, бурильные трубы 3, гладкие 4 и профильные (гибкие) 5 укороченные диамагнитные утяжеленные бурильные трубы (УБТ), переводник 6 с размещенными внутри него пульсатором и электронным зондом, установленный между укороченными диамагнитными УБТ, в частности в середине колонны укороченных диамагнитных УБТ. При этом гладкие 4 и профильные (гибкие) 5 укороченные диамагнитные УБТ, переводник 6 выполнены из материала с заданными диамагнитными свойствами, например из стали аустенитовой структуры, и соединены между собой замковым, резьбовым, шарнирным соединениями, захватом и прочим способом. Далее переводник 6 (фиг.2) состоит из корпуса 7 и замка 8, образующих клиновое замковое соединение с посадочной поверхностью 9. Такая конструкция переводника позволяет установить и зафиксировать измерительную систему внутри переводника 6 в посадочном месте 9 в определенном положении.

Режим работы установки для наклонно-направленного и горизонтального бурения скважины следующий.

Измерительный модуль (система), находящийся в переводнике 6 и ниже расположенной укороченной диамагнитной УБТ, производит замеры и передает их на поверхность в виде пульсаций бурового раствора.

Когда в процессе бурения через статор и рабочие лопатки пульсатора протекает поток бурового раствора достаточной мощности, ротор пульсатора начинает вращаться и приводит в движение внутренний вал. Нижний конец внутреннего вала соединен с синхронным генератором, который вырабатывает электрическую энергию для электронного зонда. Верхний конец вала соединен с гидравлическим насосом, вырабатывающим гидравлическую мощность.

Во время бурения по мере протекания бурового раствора через компоновку под действием гидравлической мощности клапан пульсатора выдвигается и замирает на какое-то время в верхнем положении, а затем возвращается в исходное положение. Выдвижение клапана создает препятствие потоку и поэтому образуется принудительный импульс давления раствора. На поверхности датчик давления фиксирует эти импульсы в напорной линии и обращает их в электрические сигналы. Затем эти сигналы посылаются на компьютер и далее дешифрируются в инклинометрические данные, данные о положении отклонителя, измерения температуры, скорости вращения генератора и пр. По сравнению проектных и фактических пространственных данных траектории ствола скважины производят управление процессом бурения с поверхности без подъема компоновки из скважины. В компоновке могут быть использованы толстостенные бурильные трубы, которые по своим характеристикам имеют меньшую площадь контакта со стенками скважины и поэтому позволяют бурить при повышенных оборотах с намного меньшим крутящим моментом и меньшей тенденцией к дифференциальному прихвату.

Работа электронного зонда основана на измерении магнитных величин: магнитного поля, гравитационного поля, магнитной индукции и пр. Поэтому использование диамагнитных УБТ 4, 5 и переводника 6 позволяет устранить влияние магнитных помех как со стороны естественных источников, так и со стороны элементов компоновки. При этом длина колонны укороченных диамагнитных УБТ выше и ниже переводника должна быть необходимой и достаточной, чтобы устранить влияние магнитных помех. Также длина колонны укороченных диамагнитных УБТ определяется характеристиками и условиями бурения.

Расположение переводника 6 между двумя профильными (гибкими) укороченными диамагнитными УБТ позволяет увеличить гибкость компоновки при прохождении пологого, горизонтального участка скважины и участка с большой интенсивностью искривления ствола скважины.

Использование укороченных диамагнитных УБТ и переводника (длина которых менее длины, принятой по ГОСТУ, в частном случае менее 4,5 м) позволяет мобильно и быстро осуществлять монтаж и демонтаж компоновки, при необходимости менять укороченные диамагнитные УБТ между собой местами (например, в случае промыва внутреннего диаметра), при этом сохранив технологический размер, необходимый для защиты от источников магнитных помех. Использование укороченных диамагнитных УБТ и укороченного диамагнитного переводника также позволяет мобильно транспортировать их на новое место бурения. Поскольку на данном этапе в Западной Сибири в основном идет разбуривание удаленных малых месторождений или отдаленных участков, расположенных на болотах, то транспортировку компоновки можно осуществлять, погрузив ее на борт вертолета. Такой компоновкой пробурено уже более 10 скважин.

Предлагаемая компоновка низа бурильной колонны позволяет успешно бурить скважины, не нанося вреда окружающей среде, и повышать нефтеотдачу пласта.

Формула изобретения

1. Установка для направленного и горизонтального бурения скважины, включающая долото, забойный двигатель-отклонитель и над ним переводник с размещенными внутри него измерительным модулем и блоком питания, бурильные трубы, отличающаяся тем, что дополнительно содержит укороченные диамагнитные утяжеленные бурильные трубы, переводник выполнен в виде укороченной диамагнитной утяжеленной бурильной трубы и установлен между укороченными диамагнитными утяжеленными бурильными трубами.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что переводник выполнен с внутренней посадочной поверхностью.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что переводник установлен в середине колонны гладких и профильных укороченных диамагнитных утяжеленных бурильных труб.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что переводник расположен между профильными укороченными диамагнитными утяжеленными бурильными трубами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2