ШЛАНГОКАБЕЛЬНАЯ КОМПОНОВКА ДЛЯ ДОСТАВКИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ В ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ СКВАЖИНЫ, СПОСОБ ЕЕ СБОРКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Российский патент 2014 года по МПК E21B23/14 F16L11/00 

Изобретение относится к шлангокабелям, предназначенным для работ в нефтяных и газовых скважинах, и может быть использовано для перемещения предметов, в частности приборов, в горизонтальных скважинах.

В целях повышения эффективности разработки нефтяных и газовых месторождений, повышения продуктивности работы скважин, в нефтяной практике все более широкое применение находит конструкция скважин с условно горизонтальным участком ствола, проведенного по продуктивному пласту для увеличения поверхности стока нефти или газа в скважину. Информационное обеспечение таких скважин при строительстве их и дальнейшей эксплуатации является сложной проблемой из-за технических трудностей доставки геофизических приборов в горизонтальные участки скважин.

Известны различные способы и устройства доставки геофизических приборов в горизонтальный участок ствола скважины и проведения геофизических исследований: исследования в процессе бурения приборами, установленными на буровом инструменте; доставка геофизических приборов на забой скважины потоком промывочной жидкости; исследование непрерывной колонной гибких труб, внутри которой размещается кабель, соединяемый с прибором на конце колонны, такие трубы наматываются на специальный барабан большого диаметра; система спуска геофизических приборов на бурильных трубах, при этом передача информации производится через геофизический кабель, пропущенный за колонной бурильных труб, а в нижней части - через специальный переводник внутри бурильных труб (Макиенко Г.П. Кабели и провода, применяемые в нефтегазовой индустрии. Пермь: Агентство «Стиль-МГ», 2004, с.306).

Горизонтальными называют скважины, у которых хотя бы часть ствола имеет зенитный угол более 60-70°. Для проникновения в горизонтальные части скважин и перемещения по ним с целью их исследования, а также для оказания различных физических воздействий, например для введения химических реагентов, используют скважинные тракторы. Это устройства, создающие тяговое усилие на погруженном конце геодезического кабеля, позволяющее перемещаться вглубь скважины и при этом тянуть за собой кабель. Скважинные тракторы имеют различные конструкции, использующие рычажные толкатели, колеса, гусеницы, реактивную струю, вибраторы и другие элементы (RU 2344801, RU 2175364, RU 2235549, US 5794703, US 6273089, SU 794174). Их объединяет общая функция, заключающаяся в создании однонаправленного тягового усилия на конце кабеля, погруженного в скважину.

Для перемещения объектов по горизонтальным скважинам используют геофизические кабели и шлангокабели (гибкие грузонесущие, в том числе армированные, бронированные, полимерные, трубопроводы с электрическими и информационными проводами), с помощью которых, например, проталкивают приборы и устройства в заданные позиции в скважине (RU 2087929, RU 2105316, RU 2137613, RU 2209450). Конструкция шлангокабеля представлена также в изобретении RU 2305223 (Гибкая грузонесущая полимерная труба и способ ее использования) и полезной модели RU 44782 (Гибкая протяженная труба).

Шлангокабели используют также для бурения скважин и перемещения по скважинам различных устройств с возможностью обмена с ними информацией, энергией и веществом (RU 230469, RU 86881, RU 459577) для опускания оборудования на дно моря и передачи к нему электроэнергии, жидкостей и газов (RU 2352936, RU 2358755).

Наиболее близкими к заявляемым являются устройство и способ, описанные в заявке на изобретение №2012115608 от 18.04.2012.

Описанное в вышеуказанной заявке устройство для доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины содержит шлангокабельную компоновку из двух шлангокабелей разного диаметра, размещенных коаксиально один в другом с геофизическим прибором на конце одного из шлангокабелей.

Описанный в вышеуказанной заявке способ использования устройства доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины включает создание перепада давления в объемах шлангокабельной компоновки, заключенных между торцом шлангокабеля меньшего диаметра и шлангокабелем большего диаметра, проталкивание геофизического прибора в скважине за счет выдвижения одного из шлангокабелей.

Недостатками вышеуказанных устройства и способа являются низкая надежность и высокая сложность конструкции, низкая плавность перемещения геодезического прибора.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение надежности и упрощение конструкции, повышение плавности перемещения геодезического прибора.

Задача решается за счет того, что в заявляемом устройстве шлангокабели размещены один в другом по всей длине шлангокабеля большего диаметра в исходном взаимном расположении, устройство имеет ограничитель взаимного перемещения шлангокабелей на величину, не превышающую длину шлангокабеля большего диаметра, и имеется напорная камера с двумя соосными отверстиями в противоположных стенках, причем отверстие большего диаметра герметично соединено с шлангокабелем большего диаметра, а шлангокабель меньшего диаметра проходит через уплотнение в отверстие меньшего диаметра и через отверстие большего диаметра, при этом суммарная длина шлангокабелей не меньше расстояния от устья до исследуемого участка скважины. Кроме того, шлангокабель меньшего диаметра, находящийся внутри шлангокабеля большего диаметра, имеет поршень (или аналогичное утолщение), сопряженный с шлангокабелем большего диаметра

Способ сборки устройства для доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины состоит в том, что шлангокабель меньшего диаметра пропускают через два соосных отверстия напорной камеры:

сначала через отверстие меньшего диаметра, затем - через отверстие большего диаметра и закрепляют поршень на конце шлангокабеля меньшего диаметра, погружают в скважину шлангокабель большего диаметра с геофизическим прибором на конце, вводят в шлангокабель большего диаметра конец шлангокабеля меньшего диаметра с поршнем и прикрепляют напорную камеру к началу шлангокабеля большего диаметра, герметично соединяя с объемом напорной камеры пространство, имеющееся между двумя шлангокабелями, после чего нагнетают рабочее тело в напорную камеру, проталкивая поршень, и одновременно откачивают через шлангокабель меньшего диаметра рабочее тело, заполняющее объем между поршнем и закрытым концом шлангокабеля большего диаметра, завершают процесс сборки устройства для доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины при достижении поршнем конца шлангокабеля большего диаметра.

Новым в способе использования устройства доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины является то, что отсоединяют от напорной камеры шлангокабель большего диаметра, фиксируют в устье скважины шлангокабель меньшего диаметра и нагнетают через него рабочее тело в объем между поршнем и закрытым концом шлангокабеля большего диаметра, выдвигая его на расстояние, разрешенное ограничителем взаимного перемещения шлангокабелей, после чего геофизический прибор извлекают из скважины путем вытаскивания шлангокабельной компоновки.

Техническим результатом, достигаемым изобретением с учетом известности технического решения, выбранного за прототип, является повышение надежности и упрощение конструкции, повышение плавности перемещения геодезического прибора. Это связано с наличием приведенных совокупностей отличительных признаков, позволяющих существенно снизить силы трения (сопротивления) при продвижении геодезического прибора по скважине, а также существенно снизить вероятность заклинивания шлангокабеля. Это объясняется тем, что шлангокабельная компоновка сначала погружается в скважину по вертикальному участку и только при достижении наклонного участка начинается выдвижение шлангокабеля большего диаметра. Предлагаемое устройство может осуществлять хорошо регулируемое перемещение закрепленного на нем объекта по скважине, что обеспечивает повышение технологичности проведения исследований наклонных и горизонтальных скважин, сокращение стоимости и затрат времени на проведение исследований.

На чертеже изображено устройство для доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины.

В устройстве основной частью является шлангокабельная компоновка, состоящая из шлангокабелей 1, 2, размещенных один в другом по всей длине шлангокабеля большего диаметра 2 в исходном взаимном расположении. Устройство имеет ограничитель взаимного перемещения шлангокабелей 1, 2 на величину, не превышающую длину шлангокабеля большего диаметра 2, представляющий собой, например, концентрические выступы 3 на внутренней поверхности начала шлангокабеля большего диаметра 2. Имеется напорная камера 4 с двумя соосными отверстиями 5, 6 в противоположных стенках 7, 8, причем отверстие большего диаметра 6 герметично соединено с шлангокабелем большего диаметра 2, а шлангокабель меньшего диаметра 1 проходит через уплотнение 9 в отверстие меньшего диаметра 5 и через отверстие большего диаметра 6. Длина шлангокабеля меньшего диаметра 1 не меньше расстояния h от устья 16 до начала исследуемого участка скважины L, а длина шлангокабеля большего диаметра 2 не меньше длины исследуемого участка скважины L. Конец 10 шлангокабеля большего диаметра 2 герметично закрыт. На конце шлангокабеля меньшего диаметра 1 закреплен поршень 11, сопряженный с гарантированным зазором с внутренней стенкой шлангокабеля большего диаметра 2. Геофизический прибор 12 закреплен на конце 10 шлангокабеля большего диаметра 2.

Сборку устройства для доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины осуществляют следующим образом. Шлангокабель меньшего диаметра 1 пропускают через два соосных отверстия 5, 6 напорной камеры 4: сначала через отверстие меньшего диаметра 5, затем - через отверстие большего диаметра 6. Затем закрепляют поршень 11 на конце шлангокабеля меньшего диаметра 1 и погружают в скважину шлангокабель большего диаметра 2 с геофизическим прибором 12 на конце. Затем вводят в шлангокабель большего диаметра 2 конец шлангокабеля меньшего диаметра 1 с поршнем 11 и прикрепляют напорную камеру 4 к началу шлангокабеля большего диаметра 2, герметично соединяя с объемом напорной камеры 4 пространство 13, имеющееся между двумя шлангокабелями 1, 2. После этого нагнетают рабочее тело в напорную камеру 4 через трубопровод 14, подсоединенный к напорной камере 4, проталкивая поршень 11, и одновременно откачивают через шлангокабель меньшего диаметра 1 рабочее тело, заполняющее объем 15 между поршнем 11 и закрытым концом 10 шлангокабеля большего диаметра 2. Завершают процесс сборки устройства для доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины при достижении поршнем 11 конца 10 шлангокабеля большего диаметра 2.

Используют устройство доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины следующим образом. Отсоединяют от напорной камеры 4 шлангокабель большего диаметра 2, фиксируют в устье скважины 16 шлангокабель меньшего диаметра 1 и нагнетают через него рабочее тело в объем между поршнем 11 и закрытым концом 10 шлангокабеля большего диаметра 2, выдвигая его вместе с геодезическим прибором 12 на расстояние, разрешенное ограничителем взаимного перемещения шлангокабелей 3, после чего геофизический прибор 12 извлекают из скважины путем вытаскивания шлангокабельной компоновки.

Группа изобретений относится к устройствам и способам доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины и к способам сборки таких устройств. Техническим результатом является повышение надежности, повышение плавности перемещения геофизического прибора. Устройство для доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины включает шлангокабельную компоновку из двух шлангокабелей разного диаметра, размещенных коаксиально один в другом с геофизическим прибором на конце одного из шлангокабелей. Торец шлангокабеля меньшего диаметра, находящийся внутри шлангокабеля большего диаметра, имеет поршень, сопряженный с шлангокабелем большего диаметра. Шлангокабели размещены один в другом по всей длине шлангокабеля большего диаметра в исходном взаимном расположении. Устройство имеет ограничитель взаимного перемещения шлангокабелей на величину, не превышающую длину шлангокабеля большего диаметра. Имеется напорная камера с двумя соосными отверстиями в противоположных стенках, отверстие большего диаметра герметично соединено с шлангокабелем большего диаметра, а шлангокабель меньшего диаметра проходит через уплотнение в отверстие меньшего диаметра и через отверстие большего диаметра. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины, включающее шлангокабельную компоновку из двух шлангокабелей разного диаметра, размещенных коаксиально один в другом с геофизическим прибором на конце одного из шлангокабелей, торец шлангокабеля меньшего диаметра, находящийся внутри шлангокабеля большего диаметра, имеет поршень, сопряженный с шлангокабелем большего диаметра, отличающееся тем, что шлангокабели размещены один в другом по всей длине шлангокабеля большего диаметра в исходном взаимном расположении, устройство имеет ограничитель взаимного перемещения шлангокабелей на величину, не превышающую длину шлангокабеля большего диаметра, и имеется напорная камера с двумя соосными отверстиями в противоположных стенках, отверстие большего диаметра герметично соединено с шлангокабелем большего диаметра, а шлангокабель меньшего диаметра проходит через уплотнение в отверстие меньшего диаметра и через отверстие большего диаметра.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что суммарная длина шлангокабелей не меньше расстояния от устья до конца исследуемого участка скважины.

3. Способ сборки устройства для доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины, состоящий в том, что шлангокабель меньшего диаметра пропускают через два соосных отверстия напорной камеры: сначала через отверстие меньшего диаметра, затем - через отверстие большего диаметра и закрепляют поршень на конце шлангокабеля меньшего диаметра, погружают в скважину шлангокабель большего диаметра с геофизическим прибором на конце, вводят в шлангокабель большего диаметра конец шлангокабеля меньшего диаметра с поршнем и прикрепляют напорную камеру к началу шлангокабеля большего диаметра, герметично соединяя с объемом напорной камеры пространство, имеющееся между упомянутыми шлангокабелями, после чего нагнетают рабочее тело в напорную камеру, проталкивая шлангокабель меньшего диаметра с поршнем, и одновременно откачивают через шлангокабель меньшего диаметра рабочее тело, заполняющее объем между поршнем и закрытым концом шлангокабеля большего диаметра, завершают процесс сборки устройства для доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины при достижении поршнем конца шлангокабеля большего диаметра.

4. Способ доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины, включающий создание перепада давления в объемах шлангокабельной компоновки, заключенных между концом шлангокабеля меньшего диаметра, содержащим поршень, и шлангокабелем большего диаметра, проталкивание геофизического прибора в скважине за счет выдвижения шлангокабеля, отличающийся тем, что отсоединяют от напорной камеры шлангокабель большего диаметра, фиксируют в устье скважины шлангокабель меньшего диаметра и нагнетают через него рабочее тело в объем между поршнем и закрытым концом шлангокабеля большего диаметра, выдвигая его на расстояние, разрешенное ограничителем взаимного перемещения шлангокабелей, после чего геофизический прибор извлекают из скважины путем вытаскивания шлангокабельной компоновки.