ГРУЗОНЕСУЩИЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ НАКЛОННЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН Российский патент 2003 года по МПК G01V1/52 G01V3/18 H01B7/18 

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при исследовании нефтяных и газовых скважин.

Известны серийно выпускаемые грузонесущие геофизические кабели для геофизических исследований, прострелочных и взрывных работ в скважинах, бурящихся на нефть, газ, руду, уголь и другие полезные ископаемые в одно-, трех- и семижильном исполнении, с несколько различающимися параметрами по разрывной прочности, диаметру, электроизоляционными материалами и другими отличиями, но при одном обязательном конструктивном исполнении - применении двухслойного бронировочного покрытия. См. каталоги кабельной продукции заводов: Ташкентского, Псковского (ЗАО "Псковгеофизкабель"), Пермского (ЗАО "Пермгеокабель"). Магнитогорского (НПЦ "Гальва") и других.

Известны конструкции специальных геофизических кабелей для исследования наклонных и горизонтальных скважин (патенты 2087929 от 12.03.96г. и 2105326 от 20.01.97г. ), имеющие многослойное бронировочное покрытие и оболочки из полимерного материала.

Наиболее близким по конструкции является кабель, описанный в патенте 2105326. Этот кабель состоит из трех и более изолированных токоведущих жил, покрытых двумя или тремя парами слоев брони с противоположно направленными повивами проволок в каждой паре, отличающийся тем, что вторая и третья пары слоев брони изготовлены из проволоки, диаметр которой в 1,3-2,5 раза больше диаметра проволок первой пары слоев брони, при этом поверх каждой пары нанесено под давлением покрытие из пластичного материала, заполняющего промежутки между проволоками брони, и внешний диаметр кабеля по всей длине составляет 15-32 мм.

Целью заявленного изобретения является получение технического результата. Технический результат - обеспечение возможности проведения ГИС в горизонтальных и наклонных скважинах путем создания новых геофизических кабелей, оптимально отвечающих по техническим параметрам - количеству токопроводящих жил, диаметру, разрывной прочности, конструктивному использованию для проведения исследований скважин и специальных работ по свабированию, испытанию пластов кабельными пластоиспытателями, очистке прискважинной зоны продуктивных пластов специальными устройствами, требующими применения кабелей с высокой разрывной прочностью, позволяющими проведение работ при герметизированном устье как в вертикальных, так и в горизонтальных скважинах, допускающими применение проталкивающих устройств.

Эта цель достигается тем, что предлагается:
1. Грузонесущий геофизический кабель, содержащий одну или несколько электроизолированных токопроводящих жил и, по крайней мере, три или более слоев брони из стальной проволоки с оболочками из полимерного материала между слоями брони или только поверх нее, при этом на участке кабеля, предназначенном для работы в наклонной и горизонтальной частях скважины, начиная со второго или третьего слоя брони, до 75% проволок отсечены с равномерным смещением мест отсечения по длине участка при переходе от нижнего слоя к верхнему, а оставшиеся проволоки образуют армирующий каркас для полимерных оболочек с обеспечением снижения удельной плотности кабеля на данном участке по крайней мере на 20% по отношению к удельной плотности кабеля на участке, предназначенном для работы в вертикальной части скважины, причем в верхнем слое брони проволоки могут быть уложены без отсечения по всей длине кабеля с равномерными промежутками между проволоками при уменьшении до 50% плотности укладки проволок в слое, а промежутки между проволоками заполнены полимерным материалом в процессе нанесения внешней полимерной оболочки.

2. Кабель, у которого на участке, предназначенном для работы в вертикальной части скважины, в полимерные оболочки может быть введен утяжеляющий наполнитель, например, из свинца или его соединений с целью увеличения проталкивающей силы для обеспечения продвижения кабеля с подсоединенным геофизическим прибором в наклонном и горизонтальном участках исследуемых скважин.

3. Кабель, в котором проволоки брони нанесены с клеющим составом.

4. Грузонесущий геофизический кабель, содержащий одну или несколько электроизолированных токопроводящих жил, броню из стальной проволоки и оболочки из полимерного материала, при этом кабель выполнен из двух частей: верхней - грузонесущей с трех- или четырехслойной броней, имеющей диаметр от 12 до 22 мм и разрывную прочность от 100 до 250 кН, и нижней - грузодвижущей, имеющей до 6 слоев брони, по крайней мере, две полимерные оболочки между слоями брони и внешнюю полимерную оболочку, причем на участке грузодвижущей части кабеля, предназначенном для работы в вертикальной части скважины, начиная со второго или третьего слоя брони, до 75% проволок отсечены с равномерным смещением мест отсечения по длине участка при переходе от нижнего слоя к верхнему, а оставшиеся проволоки образуют армирующий каркас для полимерных оболочек с обеспечением снижения удельной плотности кабеля на данном участке, по крайней мере на 30%, причем в верхнем слое брони проволоки могут быть уложены без отсечения по всей длине кабеля с равномерными промежутками между проволоками с уменьшением до 50% плотности укладки проволок в слое, а промежутки между проволоками заполнены полимерным материалом в процессе нанесения внешней полимерной оболочки. Снижение удельной плотности до 30% обусловлено отсечением большего количества проволок из большего числа слоев брони при последующем замещении этих проволок более легким полимерным материалом.

5. Кабель, у которого на участке грузодвижущей части, предназначенном для работы в вертикальной части скважины, в полимерные оболочки введен утяжеляющий наполнитель, например, из свинца или его соединений.

6. Способ исследования наклонных и горизонтальных скважин включает доставку геофизических приборов в наклонные и горизонтальные части скважин с использованием грузонесущего геофизического кабеля по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5.

Отсечение части проволок снижает удельную плотность кабеля, работающего в горизонтальных участках скважины при сохранении достаточной жесткости и прочности полимерного покрытия за счет проволок армирующего каркаса, при этом верхняя часть кабеля имеет более высокую удельную плотность, увеличивая тем самым проталкивающие возможности кабеля для доставки приборов в горизонтальные участки скважин.

Для обеспечения герметизации проволок брони с целью предотвращения проникновения жидкости или газа при работе кабеля в скважинных условиях проволоки брони наносятся с клеющим составом, обеспечивающим герметичность кабеля.

Выполнение внешних слоев брони с равномерными промежутками при уменьшении до 50% плотности укладки проволок и заполнении промежутков полимерным материалом повышает механическую прочность внешней оболочки, предотвращает возможность "сползания" оболочки и образование за счет этого утолщений, препятствующих прохождению через сальниковые устройства, при сохранении необходимой гибкости кабеля и его проталкивающей и грузонесущей способности. Наличие такой монолитной, армированной проволоками брони полимерной оболочки обеспечивает герметичность, устойчивость к механическим воздействиям, позволяет проводить работы в агрессивных средах и в скважинах с высоким давлением на устье с применением сальниковых устройств и технических средств для принудительной подачи кабеля в скважину.

На фиг. 1 показан пример геофизического кабеля. Здесь: 1 - токонесущая жила, 2 - электроизолирующая полимерная оболочка, 3 - проволоки первого слоя брони, 4 - проволоки последующих слоев брони, 5 - внешняя полимерная оболочка, армированная проволоками верхнего слоя брони.

2). Выполнение оболочки кабеля из полимерного материала с утяжеляющим наполнителем увеличивает вес, увеличивая тем самым проталкивающую силу при меньшем диаметре кабеля для доставки приборов в горизонтальные участки скважины. В качестве утяжеляющего наполнителя могут быть использованы элементы тяжелых металлов или их соли.

3), 4). Кабель выполняется комбинированным по длине, при этом на участке кабеля, предназначенном для работы в наклонном и горизонтальном участках скважины, часть проволок отсекается, что снижает вес кабеля и, следовательно, силу трения, а в вертикальной части кабеля в полимерные оболочки введен утяжеляющий наполнитель. Это повышает проталкивающую способность кабеля.

5). Геофизические работы на скважине имеют весьма широкий спектр. Это прострелочно-взрывные работы, очистка, испытание скважин, различные виды исследований.

Предлагаемый кабель позволяет выполнять работы с дистанционными приборами в водонефтегазоагрессивных средах, включая доставку приборов и проведение исследований в скважинах под давлением через сальниковое устройство. Монолитная полимерная оболочка, армированная проволоками брони, устойчива к задиру, позволяет проводить исследования через сальниковые устройства при высоких устьевых давлениях и с принудительной подачей кабеля в скважину.

Способ выполнения вышеуказанных работ на скважинах состоит в применении геофизического кабеля, выполненного по одному из вышеприведенных пунктов.

На фиг.2 показан пример выполнения работ в скважине с открытым устьем с кабелем по п.3, 4. Здесь: 1 - грузонесущая часть геофизического кабеля, 2 - колонна труб, 3 - грузодвижущая часть геофизического кабеля, 4 - геофизический прибор или перфоратор.

На фиг.3 показан пример выполнения работ в скважине с применением сальниковых устройств с кабелем по п.3, 4. Здесь: 1 - устьевое оборудование, 2 - колонна бурильных труб, 3 - грузонесущая часть кабеля, 4 - грузодвижущая часть кабеля, 5 - геофизический прибор или перфоратор.

Технологическая схема проведения работ на скважинах с предлагаемыми конструкциями кабелей абсолютно идентична с серийными геофизическими кабелями, но при этом обеспечивая решение принципиально новой задачи - проведение геофизических и других видов нефтепромысловых работ в наклонных и горизонтальных скважинах с минимальными затратами времени, соизмеримыми со временем исследования вертикальных скважин различных категорий по конструкции и обустройству как в процессе строительства, так и эксплуатации при значительном сокращении материальных и трудовых ресурсов.

Изобретение относится к нефтяной геофизике и может быть использовано при геофизических исследованиях наклонных и горизонтальных скважин. Сущность: кабель выполнен по длине из двух частей: нижней, работающей в горизонтальных участках скважины, и верхней, работающей в вертикальном участке. В верхней части применена броня из более чем трех слоев повива стальной оцинкованной проволоки, а промежутки между слоями и проволоками в слое заполнены полимерным материалом с утяжеляющим наполнителем. Нижняя часть кабеля выполнена так, что часть проволок, начиная со второго или третьего слоя, отсечена с равномерным распределением по длине мест отсечения. В верхнем слое брони проволоки могут быть уложены без отсечения по всей длине кабеля при уменьшении до 50% плотности укладки проволок в слое. Технический результат: повышение проталкивающей способности при сохранении большой грузонесущей способности. 3 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Грузонесущий геофизический кабель, содержащий одну или несколько электроизолированных токопроводящих жил и три или более слоев брони из стальной проволоки с оболочками из полимерного материала между слоями брони или только поверх нее, отличающийся тем, что на участке кабеля, предназначенном для работы в наклонной и горизонтальной частях скважины, начиная со второго или третьего слоя брони, до 75% проволок отсечены с равномерным смещением мест отсечения по длине участка при переходе от нижнего слоя к верхнему, а оставшиеся проволоки образуют армирующий каркас для полимерных оболочек с обеспечением снижения удельной плотности кабеля на данном участке по крайней мере на 20% по отношению к удельной плотности кабеля на участке, предназначенном для работы в вертикальной части скважины, причем в верхнем слое брони проволоки могут быть уложены без отсечения по всей длине кабеля с равномерными промежутками между проволоками при уменьшении до 50% плотности укладки проволок в слое, при этом промежутки между проволоками заполнены полимерным материалом в процессе нанесения внешней полимерной оболочки. 2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что на участке кабеля, предназначенном для работы в вертикальной части скважины, в полимерные оболочки введен утяжеляющий наполнитель, например, из свинца или его соединений. 3. Кабель по п.1, отличающийся тем, что проволоки брони нанесены с клеющим составом. 4. Грузонесущий геофизический кабель, содержащий одну или несколько электроизолированных токопроводящих жил, броню из стальной проволоки и оболочки из полимерного материала, отличающийся тем, что кабель выполнен из двух частей: верхней грузонесущей с трех или четырехслойной броней, имеющей диаметр 12 - 22 мм и разрывную прочность 100 - 250 кН, и нижней грузодвижущей, имеющей до 6 слоев брони, по крайней мере, две полимерные оболочки между слоями брони и внешнюю полимерную оболочку, причем на участке грузодвижущей части кабеля, предназначенном для работы в вертикальной части скважины, начиная со второго или третьего слоя брони, до 75% проволок отсечены с равномерным смещением мест отсечения по длине участка при переходе от нижнего слоя к верхнему, а оставшиеся проволоки образуют армирующий каркас для полимерных оболочек с обеспечением снижения удельной плотности кабеля на данном участке, по крайней мере на 30%, причем в верхнем слое брони проволоки могут быть уложены без отсечения по всей длине кабеля с равномерными промежутками между проволоками с уменьшением до 50% плотности укладки проволок в слое, а промежутки между проволоками заполнены полимерным материалом в процессе нанесения внешней полимерной оболочки. 5. Кабель по п.4, отличающийся тем, что на участке грузодвижущей части, предназначенном для работы в вертикальной части скважины, в полимерные оболочки введен утяжеляющий наполнитель, например, из свинца или его соединений. 6. Способ исследования наклонных и горизонтальных скважин, включающий доставку геофизических приборов в наклонные и горизонтальные части скважин, отличающийся тем, что доставку приборов осуществляют с использованием грузонесущего геофизического кабеля по любому из пп.1-5.