Устройство для проводки наклонно-направленных и горизонтальных скважин

Изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано для контроля за направлением траектории наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Устройство включает долото, забойный двигатель с отклонителем, модуль измерения положения отклонителя (МИПО), гидравлический ориентатор и расположенный в немагнитном переводнике модуль измерения и телеметрии, связанный посредством кабеля с наземным приемно-обрабатывающим комплексом. В состав МИПО входят корпус с центральным промывочным отверстием, на котором размещен электрод, расположенный между изоляторами и электрически изолированный от корпуса, в корпусе расположены электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство. В модуль измерения и телеметрии введено приемно-обрабатывающее устройство, отделенное от МИПО электрическим разделителем и осуществляющее прием электромагнитных сигналов от передающего устройства МИПО. В состав измерительных датчиков МИПО могут входить акселерометры. Отклонитель, МИПО и гидравлический ориентатор могут быть связаны между собой быстроразъемным соединением, например, при помощи резьбы. Изобретение направлено на повышение качества проводки скважин с возможностью применения колтюбинга - гибких непрерывных бурильных труб. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области бурения и предназначено для контроля за направлением траектории наклонно-направленных и горизонтальных скважин с использованием гибких непрерывных бурильных труб (колтюбинга).

При бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин традиционным методом используется компоновка низа бурильной колонны (КНБК), состоящая из долота, забойного двигателя с отклонителем, установленная внизу буровой трубы, при этом ориентация отклонителя осуществляется за счет вращения с поверхности колонны буровых труб. Контроль за траекторией ствола скважины осуществляется по данным инклинометрии и гамма-каротажа.

Известна навигационно-технологическая компьютеризированная система (НТКС) "Волна" для контроля за проводкой наклонно-направленных и горизонтальных стволов скважин (НТВ "Каротажник". - Тверь: Изд. АИС, 2002. - Вып.94. - С.93-97).

Система "Волна" разработки OOO "Союзпромгеофизика" содержит буровую колонну, забойный двигатель с отклонителем, долото, гидравлический ориентатор. В буровую колонну на каротажном кабеле спускается скважинный навигационный прибор, который может содержать инклинометры, индикаторы ГК, датчик давления, помещенные в немагнитный переводник. В состав системы входит наземная станция.

НТКС "Волна" предназначена для получения и обработки информации о характере искривления ствола скважины в реальном масштабе времени, прогнозирования и корректировки траектории ствола скважины.

Такую компоновку при бурении с использованием колтюбинга применить нельзя, так как из-за своих конструктивных особенностей колтюбинговые установки не имеют возможность вращать КНБК. Для ориентации долота при бурении с колтюбингом в состав КНБК включается ориентатор, который поворачивает КНБК и долото на необходимый угол.

Управление ориентатором осуществляется с поверхности. Привод этого механизма может быть гидравлический или электрический (по кабелю). Самый простой - по перепаду давления бурового раствора.

Известна компоновка КНБК для бурения наклонно-направленных скважин колтюбингом, содержащая винтовой забойный двигатель с искривленным переходником (отклонителем), двойной переводник с обратным клапаном, немагнитную утяжеленную буровую трубу (УБТ) с измерительными приборами систем телеметрии, быстроразъемный соединитель, ориентатор и соединитель с гибкой трубой (Груздилович Л., Шуригин Г., Каблаш С. Бурение скважин с применением колтюбинга. // Технологии ТЭК. Специальное приложение к журналу "Нефть и капитал". - 2002. - №7. - С.34.).

Измерительные приборы (инклинометрический датчик, датчик гамма-каротажа, датчик нагрузки на долото и др.) расположены в УБТ в непосредственной близости от забойного двигателя и обеспечивают контроль за процессом бурения.

Такая компоновка эффективна при использовании электрического ориентатора, управляемого с поверхности с помощью пропущенного внутри трубы кабеля, при этом немагнитную УБТ с измерительными приборами систем телеметрии можно разместить ниже направляющего инструмента (ориентатора).

При использовании гидравлического ориентатора, управляемого с поверхности через перепад давления, установить телесистему ниже ориентатора очень проблематично из-за сложности технической задачи - проводки кабеля через гидравлический ориентатор, что резко понижает надежность КНБК.

Предлагаемое устройство решает задачу повышения надежности проводки наклонно-направленных скважин с использованием колтюбинга, включающего гидравлический ориентатор, за счет введения отдельного дополнительного модуля измерения положения отклонителя, установленного в непосредственной близости от последнего, и использования дополнительного беспроводного электромагнитного канала связи.

Поставленная задача решается описываемым устройством для проводки наклонно-направленных и горизонтальных скважин, включающим долото, забойный двигатель с отклонителем, гидравлический ориентатор и расположенный в немагнитном переводнике модуль измерения и телеметрии, связанный посредством кабеля с наземным приемно-обрабатывающим комплексом, при этом между отклонителем и гидравлическим ориентатором установлен отдельный модуль измерения положения отклонителя (МИПО), содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, на котором размещен электрод, расположенный между изоляторами и электрически изолированный от корпуса. В корпусе расположены электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство, а в модуль измерения и телеметрии введено приемно-обрабатывающее устройство, отделенное от МИПО электрическим разделителем и осуществляющее прием электромагнитных сигналов от передающего устройства МИПО.

В состав измерительных датчиков указанного модуля входят акселерометры, кроме того, отклонитель, указанный модуль и гидравлический ориентатор связаны между собой быстроразъемным соединением, например, при помощи резьбы.

На фиг.1 представлен общий вид устройства.

На фиг.2 представлена конструкция модуля измерения положения отклонителя.

Предлагаемое устройство на непрерывных гибких бурильных трубах 1 состоит из модуля измерения и телеметрии (МИТ), размещенного внутри стального диамагнитного переводника 2. На переводник 2 навернут корпусной электрический разделитель 3, ниже размещен гидравлический ориентатор 4, к нему на резьбе подсоединен модуль измерения положения (МИПО) 5 отклонителя, ниже навернут забойный двигатель с отклонителем 6, а на вал двигателя навернуто долото 7.

В модуле МИТ размещен приемно-обрабатывающий блок 8 сигналов, поступающих от модуля МИПО.

МИПО (фиг.2) состоит из корпуса 9, на котором размещен центральный электрод 10, изолированный от корпуса покрытием 11 из электроизоляционного материала. В корпусе выполнены выемки 12, в них расположены электрические схемы 13, измерительные датчики 14, например акселерометр, и источник питания 15.

В корпусе также размещен контактный узел 16, соединяющий электрическую схему с центральным электродом 10. Все эти элементы находятся в герметичной части модуля, изолированной от попадания скважинной жидкости с помощью уплотнительных элементов 17.

Устройство работает следующим образом.

Система спускается в скважину на непрерывных гибких бурильных трубах 1 (см. фиг.1). Наземный приемно-обрабатывающий комплекс с устройством сопряжения (УСО) и Note-book обеспечивает прием и выдачу информации об измеряемых параметрах.

Обеспечение получения информации с забоя скважины осуществляется поэтапно. Информация, измеренная МИПО 5 (который служит для контроля установки и корректировки апсидального угла), передается по беспроводному электромагнитному каналу связи на приемно-обрабатывающий блок МИТ.

МИТ наряду с данными, измеренными им самим, передает на поверхность по каротажному кабелю также и данные, полученные от МИПО в виде дополнительных каналов. На поверхности информация принимается и обрабатывается наземным приемно-обрабатывающим комплексом. На основе этих данных технолог дает команду на поворот с помощью гидравлического ориентатора 4 на заданный угол отклонителя 6 с долотом 7.

Преимущество предложенного устройства вытекает из конструктивных особенностей его компоновки, а именно за счет введения отдельного дополнительного модуля измерения положения отклонителя, установленного в непосредственной близости от последнего. В результате повышается надежность конструкции КНБК, и обеспечивается качественная проводка наклонно-направленных и горизонтальных скважин с использованием колтюбинга, включающего гидравлический ориентатор.

1. Устройство для проводки наклонно-направленных и горизонтальных скважин, включающее долото, забойный двигатель с отклонителем, гидравлический ориентатор и расположенный в немагнитном переводнике модуль измерения и телеметрии, связанный посредством кабеля с наземным приемно-обрабатывающим комплексом, отличающееся тем, что между отклонителем и гидравлическим ориентатором установлен отдельный модуль измерения положения отклонителя (МИПО), содержащий корпус с центральным промывочным отверстием, на котором размещен электрод, расположенный между изоляторами и электрически изолированный от корпуса, в корпусе расположены электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство, а в модуль измерения и телеметрии введено приемно-обрабатывающее устройство, отделенное от МИПО электрическим разделителем и осуществляющее прием электромагнитных сигналов от передающего устройства МИПО.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в состав измерительных датчиков указанного модуля входят акселерометры.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отклонитель, указанный модуль и гидравлический ориентатор связаны между собой быстроразъемным соединением, например, при помощи резьбы.