Устройство для исследования горизонтальных скважин

 

Изобретение относится к области бурения и может быть использовано при геофизических и технологических исследованиях скважин в процессе бурения. Устройство содержит спускаемый в скважину буровой инструмент: долото, забойный двигатель, бурильные трубы с размещенным в нижней бурильной трубе защитным контейнером с геофизическим прибором. Геофизический прибор имеет кабельную (проводную) линию связи с поверхностью, выполненную из следующих соединяемых между собой частей: сбрасываемой кабельной секции, наращиваемых бурильных труб и ведущей бурильной трубы со встроенными кабельными секциями и вертлюга с токоприемником. При этом геофизический прибор и сбрасываемая кабельная секция выполнены с возможностью спуска и доставки геофизического прибора в защитный контейнер, находящийся в горизонтальном стволе, на сбрасываемой кабельной секции, под напором потока промывочной жидкости. Изобретение направлено на сокращение количества времени, затрачиваемого на спускоподъемные операции. 1 ил.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям наклонно-направленных и горизонтальных скважин в процессе бурения.

Известен способ и устройство для исследования горизонтальных скважин (Рапин В.А., Чесноков В.А. и Бернштейн Д.А. Промыслово-геофизические исследования в бурящихся горизонтальных и наклонно-направленных скважинах. Нефтяная и газовая промышленность. Информационный сборник. Научно-технические достижения и передовой опыт, рекомендуемые для внедрения в нефтяной промышленности., вып.6, 1990 г.), по которому в скважину до глубины, на которой начинается интенсивное искривление ствола, спускают закрепленный на конце бурильных труб защитный электропрозрачный контейнер. Через бурильные трубы в защитный контейнер на каротажном кабеле спускают геофизический прибор. Переводят с помощью бокового переводника каротажный кабель из внутренней полости бурильных труб в затрубное пространство. Наращивают и спускают в скважину оставшуюся часть бурильных труб, закрепляя каротажный кабель на их наружной поверхности. При этом геофизический прибор доставляется на забой скважины. В процессе подъема бурильных труб производят исследования горизонтального ствола скважины. Известный способ недостаточно надежен, т.к. верхняя часть каротажного кабеля закреплена на наружной поверхности бурильных труб, что ограничивает возможность вращения бурильного инструмента, а также повышает вероятность выхода кабеля из строя за счет его механических повреждений в затрубном пространстве.

Известен способ и устройство для исследования горизонтальных скважин (Мешков В.М., Нестеренко М.Г., Ледяев Е.А. Анализ технологий исследования скважин с горизонтальными стволами. “Нефтяное хояйство”, №9, 2001 г., с.93-94), по которому каротажный кабель не выводят в затрубное пространство, а спускают в скважину внутри гибких труб, на конце которых закреплен геофизический прибор. Способ позволяет благодаря упругости гибких труб надежно доставлять геофизический прибор в горизонтальный ствол и проводить геофизические исследования в горизонтальном стволе протяженностью до 500 м. Однако для реализации известного способа требуется специальное дорогостоящее оборудование (Coil-Tubing), что значительно удорожает проведение геофизических исследований горизонтальных скважин.

Известно устройство для исследования наклонно направленных скважин (Телеметрическая система для ориентирования отклоняющей компановки при турбинном бурении. А.Г.Калинин, Н.А.Григорян, Б.З.Султанов. Бурение наклонных скважин. М.: Недра, 1990, с.113-114), взятый за прототип. В известном устройстве геофизический прибор размещают непосредственно над отклонителем или отрезком УБТ, устанавливаемым для регулирования интенсивности изменения пространственного положения скважины. Датчики и электронная схема геофизического прибора размещены в защитном контейнере. Информация от геофизического прибора передается на поверхность по кабельному каналу связи, сбрасываемому через герметизирующее устройство вертлюга. В ходе наращивания инструмента контактную муфту извлекают на поверхность и при дальнейшем бурении спускают вновь, обеспечивая электрическую связь между геофизическим прибором и наземной регистрирующей аппаратурой. Известное устройство позволяет измерять в процессе бурения скважины зенитный угол, азимут и угол установки отклонителя. При этом исключается возможность повреждения кабеля, т.к. последний не выводится в затрубное пространство, а сбрасывается по внутренней полости бурильных труб, что повышает надежность известного устройства. Однако применение известного устройства требует значительного времени на наращивание инструмента при бурении, т.к. перед наращиванием каждой очередной свечи отсоединяют сбрасываемую муфту от геофизического прибора, поднимают кабель с муфтой на поверхность, а после наращивания – спускают кабель до электрического соединения с геофизическим прибором.

Задачей настоящего изобретения является сокращение времени, затрачиваемого на наращивание бурильных труб, при сохранении надежности прототипа.

Поставленная задача решается тем, что кабельная линия связи выполнена из следующих соединяемых между собой частей: сбрасываемой кабельной секции, наращиваемых бурильных труб и ведущей бурильной трубы со встроенными кабельными секциями и вертлюга с токоприемником, причем геофизический прибор и сбрасываемая кабельная секция выполнены с возможностью спуска и доставки геофизического прибора в защитный контейнер, находящийся в горизонтальном стволе, на сбрасываемой кабельной секции, под напором потока промывочной жидкости.

Предложенное устройство имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:

- кабельная линия связи выполнена из следующих соединяемых между собой частей: сбрасываемой кабельной секции, наращиваемых бурильных труб и ведущей бурильной трубы со встроенными кабельными секциями и вертлюга с токоприемником, что позволяет наращивать трубы в процессе бурения горизонтального ствола, не производя спускоподъем кабеля и отсоединение-подсоединение геофизического прибора, и сокращает время, затрачиваемое на сооружение скважины;

- геофизический прибор и сбрасываемая кабельная секция выполнены с возможностью спуска и доставки геофизического прибора в защитный контейнер, находящийся в горизонтальном стволе, на сбрасываемой кабельной секции, под напором потока промывочной жидкости, что позволяет уменьшить количество наращиваемых труб и сократить время, затрачиваемое на спускоподъемные операции.

Для технической реализации предложенного устройства для исследования горизонтальных скважин не требуется специальных материалов и оборудования.

Заявителю не известны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявленное устройство от прототипа.

На чертеже показан вариант технической реализации предложенного устройства для исследования горизонтальных скважин, которое содержит спускаемый в скважину на бурильных трубах 1 винтовой двигатель 2 и долото 3. В нижней бурильной трубе 1 закреплен защитный контейнер 4, в который на сбрасываемой кабельной секции 5 спущен и доставлен в горизонтальный ствол под напором потока промывочной жидкости геофизический прибор 6. Защитный контейнер 4 снабжен сквозными прорезями для циркуляции промывочной жидкости и амортизаторами для защиты геофизического прибора 6 от вибрационных нагрузок (прорези и амортизаторы не показаны). Сбрасываемая кабельная секция 5 выполняется такой длины, чтобы обеспечивалась беспрепятственная посадка геофизического прибора 6 в защитный контейнер 4. Для обеспечения доставки в защитный контейнер 4 под напором потока промывочной жидкости геофизического прибора 6, последний выполняется максимальным наружным диаметром, близким к внутреннему диаметру бурильных труб 1, или снабжается эластичной манжетой соответствующего диаметра. К бурильным трубам 1 со сбрасываемой кабельной секцией 5 присоединены наращиваемые бурильные трубы 7 со встроенными кабельными секциями 8. Наращиваемые бурильные трубы 7 соединены с ведущей бурильной трубой 9 со встроенной кабельной секцией 10, которая в свою очередь подсоединена к вертлюгу с токоприемником 11. Электрическое соединение между сбрасываемой кабельной секцией 5 и встроенными секциями 8, 10 осуществляется с помощью соединительных разъемов 12 типа ниппель - муфта. В собранном состоянии, как показано на чертеже, обеспечивается электрическая связь между геофизическим прибором и наземной регистрирующей аппаратурой (не показана).

Исследование скважин с помощью предлагаемого устройства производится в следующей последовательности. В горизонтальную скважину на бурильных трубах 1 спускают забойный двигатель 2 с долотом 3 до забоя скважины. В закрепленный в нижней бурильной трубе защитный контейнер 4 на сбрасываемой кабельной секции 5 спускают геофизический прибор 6, доставляя его в горизонтальный ствол под напором потока промывочной жидкости. Закрепляют соединительный разъем 12 сбрасываемой кабельной секции 5 на верхнем конце бурильных труб 1. Подсоединяют к бурильным трубам 1 ведущую бурильную трубу 9 со встроенной кабельной секцией 10, соединенной с токоприемником вертлюга 11. При этом по линии связи обеспечивается передача сигнала от геофизического прибора на поверхность. Далее, регистрируя информацию, поступающую от геофизического прибора, производят бурение на длину ведущей бурильной трубы. Наращивают последовательно бурильные трубы 1 бурильными трубами 7 со встроенными кабельными секциями 8, осуществляют проходку до проектного забоя. По окончании бурения отсоединяют ведущую бурильную трубу от наращиваемых бурильных труб 7 со встроенными кабельными секциями 8. Поднимают и отсоединяют наращиваемые бурильные трубы 7 со встроенными кабельными секциями 8. Поднимают из защитного контейнера 4 на сбрасываемой кабельной секции 5 геофизический прибор 6. Поднимают бурильные трубы 1 и извлекают забойный двигатель 2 с долотом 3 на поверхность.

В результате внедрения предложенного устройства исключаются непроизводительные спускоподъемы кабеля для отсоединения-подсоединения геофизического прибора к кабельной линии связи, что позволяет сократить время, затрачиваемое на сооружение скважин и повысить эффективность разработки месторождений полезных ископаемых горизонтальными скважинами.

На практике в настоящее время предложенным способом проведены исследования горизонтальных скважин методами инклинометрии (зенитный угол, азимут, угол поворота бурового инструмента вокруг своей оси) и радиоактивного каротажа (ПС, НГК, ННК и т.д.), которые подтверждают эффективность применения данного способа.

Формула изобретения

Устройство для исследования горизонтальных скважин, содержащее спускаемый в скважину буровой инструмент, в том числе долото, забойный двигатель, бурильные трубы с размещенным в нижней бурильной трубе защитным контейнером с геофизическим прибором, имеющим кабельную линию связи, отличающееся тем, что кабельная линия связи выполнена из следующих соединяемых между собой частей: сбрасываемой кабельной секции, наращиваемых бурильных труб и ведущей бурильной трубы со встроенными кабельными секциями и вертлюга с токоприемником, причем геофизический прибор и сбрасываемая кабельная секция выполнены с возможностью спуска и доставки геофизического прибора в защитный контейнер, находящийся в горизонтальном стволе, на сбрасываемой кабельной секции, под напором потока промывочной жидкости.

РИСУНКИРисунок 1