УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН Российский патент 1998 года по МПК E21B47/00 

Предлагаемое изобретение относится к эксплуатации нефтяных скважин, а именно к исследованию эксплуатирующихся горизонтальных скважин.

Известно устройство для исследования горизонтальных скважин (Рапин В.А., Чесноков В. А. , Евдокимов В.И., Лежанкин С.И. Новая технология проведения промыслово-геофизических исследований горизонтальных скважин, Нефтяное хозяйство, N 9, 1993, с. 14-16). Оно включает спускаемые в скважину на каротажном кабеле геофизический прибор, толкатель и груз-движитель. В качестве толкателя и груза-движителя использованы стандартные глубинно-насосные штанги, закрепляемые на каротажном кабеле с помощью верхнего и нижнего кабельных зажимов. Длина толкателя составляет 357 м, а длина груза-движителя соответственно - 167 м. При проведении исследований сначала в скважину спускают на кабеле геофизический прибор. Далее к нему прикрепляют штанги толкателя и, наращивая их, спускают в скважину. Когда все штанги толкателя и груза-движителя опущены в скважину, верхний конец их закрепляют на кабеле с помощью верхнего кабельного зажима. Далее всю сборку на кабеле спускают в скважину. При достижении геофизическим прибором искривленной части скважины, он под действием силы тяжести штанг толкателя и груза-движителя соскальзывает по нижней стенке обсадной колонны, как по наклонной плоскости, и переходит в горизонтальный ствол. Далее за ним соскальзывают штанги толкателя и проталкивают геофизический прибор к забою скважины. Исследования проводят при спуске геофизического прибора через НКТ и возбуждении скважины от компрессора. По результатам исследований выделяют интервалы притока жидкости в ствол скважины. Известное устройство недорого и несложно в изготовлении, т.к. использует стандартные глубиннонасосные штанги, однако имеет ограничение по длине исследуемого горизонтального ствола и реально может быть применено при длине горизонтального ствола не более 200 м, т.к. при большей длине нагрузка на кабель при спуско-подъемных операциях близка к разрывному усилию кабеля.

Известно устройство для проведения исследований горизонтальных скважин (Чесноков В.А., Галин В.А. Совершенствование технологии промыслов ГИС в бурящихся эксплуатируемых и горизонтальных скважинах. Строительство скважин на суше и на море, ВНИИОЭНГ, 1995, N 6, с. 25-27), которое принято за прототип. Известное устройство представляет собой спускаемый в скважину на каротажном кабеле толкатель, выполненный из тонкостенных, воздухонаполненных, герметичных труб с токоподводящими жилами внутри. Длина толкателя равна суммарной длине горизонтальной и искривленной части скважины. Снизу к толкателю присоединен геофизический прибор, а сверху него на каротажном кабеле закреплен груз-движитель. Устройство в сборе спускают в скважину на каротажном кабеле. При достижении искривленной части скважины геофизический прибор под действием силы тяжести груза-движителя и труб толкателя и за счет жесткости последних, передаваемого на корпус прибора, начинает соскальзывать по нижней стенке скважины, как по наклонной плоскости, переходя в горизонтальный ствол. За ним соскальзывают трубы толкателя, перемещая прибор к забою скважины. Устройство позволяет исследовать горизонтальные действующие скважины. При этом благодаря тому, что толкатель выполнен из воздухонаполненных, герметичных труб, средняя плотность которых близка к плотности жидкости, заполняющей скважину, снижается усилие, необходимое для проталкивания его в горизонтальном стволе и обеспечивается возможность исследования скважин с длиной горизонтального ствола 300 м и более.

По результатам исследований, проводимых с помощью геофизических приборов (расходомеров, влагомеров, резистивиметров и т.п.) определяют интенсивность притока флюида в ствол скважины и его состав. Однако большая часть горизонтальных скважин имеет большую протяженность горизонтального ствола (300 м и более) и достаточно низкий дебит (средний дебит не более 10 т/сутки нефти). В связи с этим имеет место низкий удельный дебит (приток флюида с единицы длины фильтра) и как следствие-расслоение жидкостей в горизонтальном стволе по плотности. При этом нефть заполняет верхнюю часть, а вода скапливается в нижней части сечения обсадной колонны. Кроме этого необходимо учитывать возможность наличия застойной воды, которая при малых дебитах скапливается в пониженных участках горизонтального ствола. При проведении исследований в горизонтальном стволе нецентрированным малогабаритным прибором последний перемещается по нижней стенке обсадной колонны. Если в горизонтальном стволе имеется застойная вода, то прибор будет показывать наличие воды, как на самом деле там может иметь место приток нефти по верхней части колонны. Аналогично поток нефти может быть не зафиксирован и центрированным малогабаритным прибором, т.к. большая часть колонны может быть заполнена застойной водой, а нефть тонкой струей течет вдоль верхней стенки обсадной колонны. Таким образом, однозначно определить состав жидкости, а следовательно и интервал глубины, с которого она поступает, известными устройствами в низкодебитных скважинах не представляется возможным.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего однозначное определение источника обводнения в горизонтальных скважинах.

Поставленная задача решается следующим образом. Геофизический прибор выполнен в виде многосекционной пробоотборной камеры, по длине соответствующей длине фильтровой части скважины. Каждая секция камеры имеет входное отверстие с управляемым клапаном. В каждой секции имеется воздухонаполненный отсек, посредством которого средняя плотность заполненной жидкостью камеры меньше плотности нефти, откачиваемой из скважины. Устройство снабжено съемными утяжелителями, позволяющими увеличить среднюю плотность незаполненной камеры до значений, превышающих плотность воды, откачиваемой из скважины.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что:
- геофизический прибор выполнен в виде многосекционной пробоотборной камеры по длине соответствующей длине фильтровой части скважины; каждая секция пробоотборной камеры имеет входное отверстие с управляемым клапаном;
- каждая секция пробоотборной камеры имеет воздухонаполненный отсек, посредством которого средняя плотность заполненной жидкостью пробоотборной камеры меньше плотности нефти, откачиваемой из скважины;
- устройство снабжено съемными утяжелителями, позволяющими увеличишь среднюю плотность незаполненной камеры до значений, превышающих плотность воды, откачиваемой из скважины.

В связи с тем, что геофизический прибор выполнен в виде многосекционной пробоотборной камеры, по длине соответствующей длине фильтровой части скважины, каждая секция которой имеет входное отверстие с управляемым клапаном, обеспечивается возможность отбора проб жидкости по всей длине горизонтального ствола, что позволяет определить состав жидкости в каждой точке горизонтального ствола. Выполнение каждой секции пробоотборной камеры с воздухонаполненным отсеком (посредством которого средняя плотность заполненной жидкостью пробоотборной камеры меньше плотности нефти, откачиваемой из скважины) обеспечивает всплывание камеры в горизонтальном стволе и верхней стенке обсадной колонны и в случае потока нефти через застойную воду позволяет определить интервал притока нефти в скважину. Снабжение устройства съемными утяжелителями, позволяющими увеличить среднюю плотность незаполненной камеры до значений, превышающих плотность воды, откачиваемой из скважины, обеспечивает возможность отбора проб у нижней стенки обсадной колонны и соответственно - определение заполненных застойной водой участков горизонтального ствола скважины.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет однозначно определить состав жидкости в горизонтальном стволе скважины, т.е. содержание воды в водонефтяной смеси и, соответственно интервал глубины, с которой она притекает в ствол скважины. Практическая реализация данного технического решения не требует специальных материалов и трудоемкие затраты.

Предлагаемое устройство показано на фиг. 1.2. Оно содержит спускаемую в скважину на каротажном кабеле 1 многосекционную пробоотборную камеру 1. Длина камеры 1 соответствует длине фильтровой части скважины, т.е. длине горизонтального ствола скважины. Каждая секция имеет входное отверстие с управляемым клапаном 2, который открывается по команде с поверхности, когда камера 1 находится в точке измерений, т.е. в горизонтальном стволе. Секции камеры 1 выполнены из материала с низкой плотностью, например, из полиэтилена и имеют воздухонаполненные отсеки, благодаря которым средняя плотность заполненной жидкостью камеры меньше плотности нефти, откачиваемой из скважины. Устройство снабжено съемными утяжелителями 5 (фиг. 2), которые представляют собой металлические грузы и могут быть прикреплены к каждой секции при сборке камеры по устье скважины. Утяжелители 5 позволяют увеличить среднюю плотность незаполненной камеры до значений, превышающих плотность воды, откачиваемой из скважины. Верхняя секция пробоотборной камеры 1 прикреплена к толкателю 3 (фиг. 1, 2), представляющему собой колонну воздухонаполненных герметических труб с токоподводящими жилами внутри. Длина толкателя 3 равна длине искривленной части скважины. Верхним концом толкатель 3 прикреплен к грузу-движителю 4, который выполнен из утяжеленных труб и имеет токоподводящие жилы внутри. Груз-движитель верхним концом прикреплен к каротажному кабелю, на котором устройство в сборе спускают в скважину.

Работает устройство следующим образом. На устье скважины последовательно соединяют между собой секции пробоотборной камеры 1, спуская их в скважину. Далее к пробоотборной камере 1 прикрепляют толкатель 3, груз-движитель 4, и всю сборку на каротажном кабеле спускают в скважину. При достижении искривленной части скважины нижней секцией пробоотборной камеры 1, последняя под действием усилия, развиваемого грузом-движителем 4, соскальзывает по нижней стенке обсадной колонны, как по наклонной плоскости, и переходит в горизонтальный ствол. Далее последовательно соскальзывают все остальные секции пробоотборной камеры 1, проталкивая нижнюю секцию к забою скважины. При попадании в горизонтальный ствол пробоотборная камера 1, благодаря тому что ее средняя плотность меньше плотности, откачиваемой из скважины нефти, всплывает и прижимается к верхней стенке обсадной колонны (как показано на фиг. 1). Далее по команде с поверхности, передаваемой по кабелю, управляемые клапаны входных отверстий 2 открываются и жидкость наполняет пробоотборную камеру. При этом, благодаря тому, что пробоотборная камера 1 прижата к верхней стенке обсадной колонны, она заполняется той жидкостью, которая скапливается у верхней стенки обсадной колонны. После заполнения камеры 1 скважинной жидкостью, клапаны входных отверстий 2 закрываются, и устройство на кабеле поднимают на поверхность. При разборке устройство жидкость из каждой секции сливают в отдельную емкость и измеряют содержание воды. Далее устройство вновь собирают и опускают в скважину с утяжелителями 5, повторяя все перечисленные выше операции. При попадании в горизонтальный ствол пробоотборная камера 1, благодаря тому что ее средняя плотность с утяжелителями 5 превышает плотность воды, откачиваемой из скважины, тонет, прижимаясь к нижней стенке скважины, как показано на фиг. 2. По команде с поверхности, передаваемой по кабелю, управляемые клапаны входных отверстий 2 открываются, и жидкость заполняет пробоотборную камеру. Благодаря тому, что пробоотборная камера 1 прижата к нижней стенке обсадной колонны, она заполняется той жидкостью, которая скапливается у нижней стенки обсадной колонны. При этом в тех интервалах, где наблюдается поток нефти через застойную воду, секции будут заполнены водой. После заполнения камеры 1 скважинной жидкостью, клапаны входных отверстий закрываются, и устройство на кабеле поднимают на поверхность. При разборке устройства жидкость также из каждой секции сливают в отдельную емкость и измеряют содержание воды. Сопоставляя полученную информацию с данными по определению профиля притока, определяют интервалы глубины, из которых в скважину происходит приток воды.

Применение предлагаемого устройства позволит оперативно и качественно проводить исследования скважин, т.к. спуск его в горизонтальный ствол может осуществляться через НКТ, а отбор проб может выполняться как в остановленной, так и в работающей скважине.

Устройство для исследования горизонтальных скважин применяется для определения источника обводнения в горизонтальных скважинах. Геофизический прибор выполнен в виде многосекционной пробоотборной камеры длиной, равной длине фильтровой части скважины. Каждая секция камеры снабжена входным отверстием с управляемым клапаном. Геофизический прибор снабжен также объемными утяжелителями. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для исследования горизонтальных скважин, включающее спускаемый в скважину на каротажном кабеле геофизический прибор, толкатель и груз-движитель, отличающееся тем, что геофизический прибор выполнен в виде многосекционной пробоотборной камеры, по длине соответствующей длине фильтровой части скважины, и каждая секция камеры снабжена входным отверстием с управляемым клапаном. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая секция пробоотборной камеры снабжена воздухонаполненным отсеком. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено съемными утяжелителями, позволяющими увеличить среднюю плотность незаполненной пробоотборной камеры до значений, превышающих плотность воды, откачиваемой из скважины.