Способ ориентации отклонителя в вертикальных обсаженных скважинах и устройство для его осуществления

Изобретение относится к направленному бурению и предназначено для ориентирования отклонителей в вертикальных скважинах в магнитных трубах, а также в наклонных скважинах с применением диамагнитных труб. Техническим результатом изобретения является повышение качества, надежности и точности ориентации с одновременным снижением непроизводительных трудозатрат за счет использования современных информационных технологий. Для этого за направлением действия отклонителя осуществляют визуальный контроль при его спуске в скважину. Ориентацию отклонителя осуществляют по визуальному отображению на экране компьютера разности положений буссоли, наложенных на горизонтальный лимб, которые она занимает на поверхности - в плоскости магнитного меридиана, и на забое - в плоскости искусственного магнитного поля, ориентированного относительно плоскости отклонителя. Устройство для осуществления способа содержит герметичный контейнер с инклинометром, в цилиндрическом корпусе которого с верхней прозрачной частью, заполненной инертной жидкостью, размещена буссоль в виде шарообразного поплавка с вмонтированными в него чувствительным магнитным элементом. Над отклонителем устанавлена центрирующая втулка с закрепленными в ней постоянными магнитами, силовые линии которых ориентированы в плоскости действия отклонителя. В герметичном контейнере, соединенном с компьютером посредством кабеля, на котором контейнер опущен в центрирующую втулку в ее зауженную часть до упора, против телевизионной камеры устанавлен инклинометр с буссолью, доступной для визуального наблюдения. При этом в память компьютера введен горизонтальный лимб с фиксированным положением буссоли в плоскости магнитного меридиана. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к направленному бурению и предназначено для ориентации отклонителей в вертикальных скважинах в магнитных трубах и может быть использовано для ориентации отклонителей в наклонных скважинах с применением диамагнитных бурильных труб.

Известен способ прямого визуального ориентирования отклонителя путем прослеживания направления его действия при спуске инструмента по меткам, нанесенным на замки и муфты бурильных труб по одной образующей.

Калинин А.Г. и др. Бурение наклонных и горизонтальных скважин - М., Недра, 1977, с.371.

Способ реализован устройством, содержащим специальный шаблон с уровнем и специальным острием, с помощью которого на бурильных трубах прочерчивают образующую линию. По прочерченной линии с помощью зубила или наваркой наносят метки на замковых соединениях.

Для нанесения меток бурильную трубу выкатывают на мостки и на один из замковых концов устанавливают шаблон. Поворачивая его вокруг оси трубы, совмещают пузырек уровня с центральными делениями на пробирке. В момент совмещения по скосу отклонителя прочерчивают линию. Затем шаблон переносят на другой замок трубы и т.д.

Калинин А.Г. и др. Бурение наклонных и горизонтальных скважин, М., Недра, 1977, с.372.

Недостатком описанного способа и устройства является низкая точность ориентирования и большая трудоемкость с высокими временными затратами, причем с увеличением глубины скважин эти отрицательные показатели пропорционально увеличиваются.

Известен также инклинометр, включающий цилиндрический корпус с верхней прозрачной частью, заполненной инертной жидкостью, в котором во взвешенном состоянии размещен шар с вмонтированными в него чувствительным магнитным элементом и отвесом. Патент РК №3735, кл. Е 21 В 47/02, 2001.

Задачей изобретения является уменьшение трудоемкости ориентирования, снижение непроизводительных временных затрат и повышение надежности и точности ориентирования.

Технический результат - повышение качества, надежности и точности ориентации с одновременным снижением непроизводительных трудозатрат за счет использования в предлагаемом способе и устройстве современных информационных технологий при ориентации отклонителей в жестких технических условиях, когда требуется направленная зарезка дополнительных стволов из вертикальных обсаженных скважин или ввод инструмента в ранее прорезанные окна.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе ориентации отклонителя в вертикальных обсаженных скважинах, включающем визуальный контроль за направлением действия отклонителя, осуществляемый при его спуске в скважину, согласно изобретению, ориентацию последнего осуществляют по визуальному отображению на экране компьютера разности положений буссоли, наложенных на горизонтальный лимб, которые она занимает на поверхности - в плоскости магнитного меридиана, и на забое - в плоскости искусственного магнитного поля, ориентированного относительно плоскости действия отклонителя.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом устройстве для ориентации отклонителя в вертикальных обсаженных скважинах, содержащем герметичный контейнер с инклинометром, в цилиндрическом корпусе которого с верхней прозрачной частью, заполненной инертной жидкостью, размещена буссоль, выполненная в виде шарообразного поплавка с вмонтированными в него чувствительным магнитным элементом, согласно изобретению, над отклонителем устанавлена центрирующая втулка с закрепленными в ней постоянными магнитами, силовые линии которых ориентированы в плоскости действия отклонителя, при этом в герметичном контейнере, соединенном с компьютером посредством кабеля, и на котором контейнер опущен в центрирующую диамагнитную втулку в ее зауженную часть до упора, против телевизионной камеры устанавлен инклинометр с буссолью, доступной для визуального наблюдения, причем в память компьютера введен горизонтальный лимб с фиксированным положением буссоли в плоскости магнитного меридиана.

На фиг.1 изображено устройство для реализации предложенного способа.

На фиг.2 показан лимб, видимый на экране компьютера.

Ориентирующее устройство состоит из герметичного контейнера 1, с инклинометром 2, где размещена буссоль 3, выполненная в виде шарообразного поплавка с вмонтированным в него чувствительным магнитным элементом и телекамерой 4. Герметичный контейнер 1 опускают на кабеле 5 через бурильные трубы 6 в центрирующую втулку 7, в ее зауженную часть до упора, выполненную из диамагнитного материала, в которой размещены два постоянных магнита 8, жестко зафиксированных в плоскости действия отклонителя 9, выполненного в виде стационарного клина. С его помощью специальной фрезой (не показана) в обсадных трубах 10 прорезают направленное "окно". Телекамера 4 посредством кабеля 5 связана с компьютером 11. Полюсная точка 12 буссоли 3, выполненной в виде шарообразного поплавка, и полюсная точка 13 прозрачной сферической крышки инклинометра 2 располагаются на одной линии с вертикалью. На экране компьютера 11 виден горизонтальный лимб (фиг.2) с положениями буссоли в плоскости магнитного меридиана 14 и в плоскости искусственного магнитного поля 15. Направление 16 характеризует азимут зарезки дополнительного ствола.

Предлагаемый способ и работа устройства осуществляются следующим образом.

На поверхности отклонитель 9 с помощью срезных заклепок присоединяют к бурильной трубе 6, в нижней части которой закреплена центрирующая втулка 7, выполненая из диамагнитного материала. Собранный таким образом отклонитель через обсадные трубы 10 опускают к месту их прорезания. В то же время герметичный контейнер 1 с инклинометром 2 и телекамерой 4 устанавливают вертикально, что определяется совмещением полюсных точек 12 и 13, и посредством кабеля 5 присоединяют к компьютеру 11. Полученное на экране изображение инклинометра 2 с буссолью 3 совмещают с горизонтальным лимбом компьютера 11, так чтобы вышеотмеченные точки 12 и 13 совместились с центром лимба O1, а направление буссоли, ориентированной на север, совпало с нулевым делением лимба (положение 14 на фиг.2).

При этом магнитные силовые линии, образованные магнитами 8, ориентируют относительно ложка клина 9 поворотом центрирующей втулки 7. Удобнее совмещать направление магнитных силовых линий с направлением действия отклонителя, в данном случае с направлением ложка клина 9. Затем контейнер 1 через бурильные трубы 6 на кабеле 5 опускают в центрирующую втулку 7 до упора в ее зауженную часть. При этом буссоль 3 окажется в поле действия магнитных силовых линий, образованных магнитами 8, и повернется на угол, например 217°, т.е. на угол, на который повернулся отклонитель 9 в процессе его спуска в скважину, и займет положение 15 (фиг.2), что отслеживается на экране компьютера 11.

Для того чтобы развернуть плоскость действия отклонителя 9 в направление искривления, например строго на восток, необходимо повернуть ротор, а вместе с ним бурильную колонну с бурильной трубой 6 и отклонителем 9, на 53°, что на фиг.2 изображается положением 16.

Диамагнитная центрирующая втулка 7 предохраняет буссоль 3 от одностороннего непосредственного контакта с трубами 6 и 10, и тем самым предотвращает искажение магнитного поля, возбуждаемого магнитами 8.

Если полюсная точка 12 сместится относительно точки 13 и центра O1, то это положение характеризует отход оси скважины от вертикали на величину, пропорциональную расстоянию, на какое сместилась указанная точка.

Предлагаемый способ ориентации отклонителя в вертикальных обсаженных скважинах и устройство для его осуществления повышает качество и надежность ориентации, уменьшает его погрешность и снижает трудоемкость процесса.

1. Способ ориентации отклонителя в вертикальных обсаженных скважинах, включающий визуальный контроль за направлением действия отклонителя, осуществляемый при его спуске в скважину, отличающийся тем, что направление действия отклонителя определяют по визуальному отображению на экране компьютера разности положений буссоли, наложенных на горизонтальный лимб, которые она занимает на поверхности - в плоскости магнитного меридиана и на забое - в плоскости искусственного магнитного поля, ориентированного относительно плоскости действия отклонителя.

2. Устройство для ориентации отклонителя в вертикальных обсаженных скважинах, содержащее герметичный контейнер с инклинометром, в цилиндрическом корпусе которого с верхней прозрачной частью, заполненной инертной жидкостью, размещена буссоль, выполненная в виде шарообразного поплавка с вмонтированными в него чувствительным магнитным элементом, отличающееся тем, что над отклонителем установлена центрирующая диамагнитная втулка с закрепленными в ней постоянными магнитами, силовые линии которых ориентированы в плоскости действия отклонителя, при этом в герметичном контейнере, соединенном с компьютером посредством кабеля, на котором герметичный контейнер опущен в центрирующую диамагнитную втулку в ее зауженную часть до упора, против телевизионной камеры устанавлен инклинометр с буссолью, доступной для визуального наблюдения, причем в память компьютера введен горизонтальный лимб с фиксированным положением буссоли в плоскости магнитного меридиана.