СПОСОБ ДОСТАВКИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ В ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ СКВАЖИНУ Российский патент 2015 года по МПК E21B23/14 E21B47/12 

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин (ГИС) и может быть использовано при проведении работ в сильно искривленных и горизонтальных скважинах. В таких скважинах жесткости геофизического кабеля оказывается недостаточно для того, чтобы опустить его вместе с геофизическими приборами до забоя, которым завершается горизонтальная часть скважины. Основная задача при этом состоит в осуществлении доставки геофизических приборов в концевую (наиболее удаленную) точку горизонтальной части ствола скважины, намеченной для исследований, и обеспечении информационной связи между этими приборами и земной поверхностью.

Известно устройство для доставки геофизического прибора или сервисного оборудования в горизонтальную скважину, получившее название «скважинный трактор» [патент РФ №2487230]. Доставка геофизических приборов с помощью него осуществляют следующим образом. Скважинный трактор соединяют муфтой с геофизическим прибором и геофизическим кабелем и спускают в скважину. При достижении трактором горизонтального участка скважины включают электродвигатель, который приводит в движение активатор расклинивающих опор. Расклинивающие опоры раздвигаются, и колеса трактора упираются в стенки скважины. При достижении необходимой силы прижима активатор расклинивающих опор прекращает их раздвигать. Крутящий момент от электродвигателя передается на насос, приводящий в действие гидромотор. С гидромотора через цепную передачу приводятся в движение колеса. Перемещаясь вдоль горизонтальной части ствола скважины в направлении к ее забою, трактор тянет за собой геофизический кабель. Для подъема скважинного трактора из скважины включают активатор расклинивающих опор в обратном направлении, при этом расклинивающие опоры складываются и скважинный трактор извлекается путем наматывания геофизического кабеля на бухту каротажного подъемника. Ограничениями для данного способа являются его высокая стоимость, а также необходимость в квалифицированном и дорогом сервисе. Кроме того, существенным недостатком данного способа является необходимость в нем располагать трактор по центру скважины, что ведет к перекрытию потока буровой жидкости.

Известен способ геофизических исследований горизонтальных скважин с помощью специального геофизического кабеля, обладающего повышенной жесткостью, что позволяет с помощью этого кабеля не только опускать приборы в скважину, но и проталкивать их на забой горизонтальных скважин [патент РФ №2087929]. Недостаток данного способа состоит в том, что жесткий геофизический кабель не гарантирует доставку приборов к забоям скважин, имеющих протяженную горизонтальную часть. Кроме того, такой кабель имеет свойство сохранять остаточную деформацию, вызванную намоткой на барабан лебедки каротажного подъемника. Это приводит к чередующимся с неравномерным движением остановкам приборов в стволе скважины при выполнении измерений. Поэтому при интерпретации полученных данных каротажа возникают большие трудности в увязке глубин, и все это в конечном итоге приводит к ошибочным выводам при интерпретации каротажных диаграмм, зарегистрированных за несколько спусков и подъемов в условиях быстро меняющихся динамических процессов при освоении эксплуатационных скважин. Существенно также, что жесткий кабель обеспечивает успешную доставку стандартных скважинных приборов к забоям лишь сильно пологих скважин, значения зенитных углов в которых не превышают 70-75 градусов [Савич, 2010].

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ спуска геофизических приборов на нужную глубину на колонне насосно-компрессорных труб НКТ), в котором информационный обмен между наземной аппаратурой и скважинными приборами осуществляют посредством введения модулей радиосвязи в кабельный наконечник и в герметичный корпус скважинного прибора при условии, что верхняя часть герметичного корпуса прибора и нижняя часть кабельного наконечника выполнены в виде радиопрозрачных окончаний [патент РФ №2012139678]. Основным недостатком данного способа является использование в нем обычного геофизического кабеля, который невозможно протолкнуть к прикрепленным к концу колонны НКТ приборам в случае горизонтальных скважин.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при значительной горизонтальной протяженности исследуемой части ствола скважины.

Поставленная цель достигается тем, что колонну НКТ перемещают вместе с содержащимся в ней отрезком кабеля в горизонтальную часть ствола на расстояние, соизмеримое с вертикальной частью ствола, затем, по крайней мере, один раз дополнительно в колонну НКТ опускают отрезок кабеля такой же длины с возможностью механического и бесконтактного радиоволнового соединения его нижнего конца с верхним концом содержащегося в скважине отрезка кабеля, при этом каждый дополнительный отрезок каротажного кабеля поочередно опускают и прижимают в его к колонне насосно-компрессорных труб, а после установки информационной связи приборов с земной поверхностью приборы прижимают к стенке скважины в наиболее удаленной исследуемой части ствола, устраняют прижим отрезков кабеля к колонне насосно-компрессорных труб, затем часть колонны насосно-компрессорных труб извлекают из скважины на длину, соизмеримую с длиной горизонтальной части ствола скважины, намеченной для геофизических исследований.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.

Колонну НКТ можно перемещать вдоль ствола скважины, включая ее горизонтальную часть, путем наращивания длины этой колонны на буровой вышке с последующим продавливанием удлиненной колонны под действием ее веса и дополнительного усилия, прикладываемого к ее верхнему концу. Геофизические приборы вместе с прикрепленным к ним отрезком кабеля, прижатые изнутри к колонне НКТ, будут перемещаться вдоль скважины вместе с колонной НКТ. Как только верхний конец отрезка кабеля, содержащегося внутри колонны НКТ, достигнет нижней части вертикального участка скважины, в колонну НКТ можно дополнительно опустить отрезок кабеля, длина которого соизмерима с вертикальной частью ствола скважины, и подсоединить этот отрезок к уже имеющемуся в скважине отрезку кабеля, к которому присоединены геофизические приборы. После этого колонну НКТ можно нарастить на длину, равную вертикальной части ствола, и по мере наращивания колонны труб отрезки кабеля, подсоединенные к геофизическим приборам, будут вместе с ними перемещаться вдоль ствола скважины при условии, что они изнутри прижаты к колонне НКТ. Этот процесс последовательно можно продолжать до тех пор, пока конец НКТ не достигнет забоя горизонтальной части ствола скважины. После этого можно, устранив прижатие приборов и отрезков кабеля к колонне НКТ, частично извлечь из скважины колонну НКТ на длину, достигающую длины горизонтальной части ствола скважины, намеченной для исследований. Управление отрезками кабеля и геофизическими приборами осуществляется при этом после установки информационной связи между наземной и скважинной аппаратурой. Частичное извлечение колонны НКТ из горизонтального участка ствола скважины позволяет проводить геофизические исследования на этом участке скважины без искажающего влияния НКТ, поскольку дальнейшее перемещение геофизических приборов вдоль данного участка будет проходить при их непосредственном контакте со стенками скважины в пределах всего исследуемого горизонтального участка. Этот признак предлагаемого изобретения (обеспечение отработки горизонтальной части скважины без экранирующего влияния колонны НКТ) существенно отличает его от всех известных технических решений.

Способ осуществляют следующим образом.

Для доставки приборов в требуемую точку горизонтальной части ствола скважины и обеспечения информационной связи между наземной аппаратурой и скважинными приборами готовят отрезки кабеля, каждый из которых имеет длину, соизмеримую с вертикальной частью ствола скважины. Концы отрезков кабеля должны иметь возможность механического их сращивания посредством, например, разъемов с вращательным принципом их соединения. Кроме того, зеркальные части концов отрезков кабеля, сращиваемых между собой, должны иметь радиопрозрачные окончания, детально описанные в прототипе.

Доставку приборов в горизонтальную часть ствола скважины осуществляют, по меньшей мере, в два этапа.

На первом этапе отрезок кабеля длиной, соизмеримой с вертикальной частью ствола скважины, опускают в скважину и механически присоединяют его к геофизическим приборам, содержащимся в концевой части колонны НКТ. Приборы эти перед началом спуска, колонны НКТ прижимают изнутри к колонне посредством управляемых прижимных устройств. Они также могут быть опущены в вертикальную часть скважины вместе с отрезком кабеля, к нижней части которого они могут в таком случае быть прикреплены постоянно. Верхний отрезок кабеля прижимают изнутри к колонне НКТ, присоединив к нему на время кабель с каротажного подъемника с целью осуществления информационной связи.

На втором этапе колонну НКТ, содержащую внутри нее отрезок кабеля и геофизические приборы, наращивают и опускают в скважину на длину, соизмеримую с вертикальной частью ствола скважины. Затем конец колонны НКТ перемещается в горизонтальной части скважины на длину, соизмеримую с длиной вертикальной части ее ствола. При этом верхний отрезок кабеля, подсоединенного к геофизическим приборам, остается в нижней части вертикального участка ствола скважины. После этого опускают в скважину дополнительный отрезок кабеля, длина которого соизмерима с вертикальной частью ствола скважины. Нижний конец этого отрезка кабеля и верхний конец отрезка кабеля, уже содержащегося в скважине, соединяют между собой механически посредством вращательного соединения известного типа. Электрический контакт между отрезками кабеля обеспечивается посредством радиосвязи через радиопрозрачные окончания, имеющиеся в зеркальных частях кабельного разъема. После спуска в колонну НКТ дополнительного отрезка кабеля его верхнюю часть прижимают к колонне НКТ изнутри посредством управляемых прижимных устройств, если требуется колонну НКТ протолкнуть вместе с дополнительным отрезком кабеля еще дальше вдоль горизонтальной части ствола скважины. Если же достигнутой длины горизонтальной части ствола оказывается достаточной для проведения намеченных исследований, то второй этап на этом завершается. Если же нет, то последовательно опускают в скважину очередной дополнительный отрезок кабеля, длина которого соизмерима с длиной вертикальной части скважины, сращивают его механически с уже имеющимся в скважины кабелем, состоящим из ранее сращенных отрезков, и процесс продвижения колонны НКТ вдоль горизонтальной части ствола скважины продолжается.

На третьем этапе устраняют прижатие отрезков кабеля и геофизических приборов к колонне НКТ и частично поднимают колонну НКТ на длину, соизмеримую с горизонтальной частью ствола скважины, намеченной для исследований. При этом для того, чтобы геофизические приборы оставались в нужном месте при частичной подъеме НКТ, прижимают приборы непосредственно к стенкам скважины, используя для управления прижимными устройствами информационную связь наземной и скважинной аппаратуры. Обеспечивается эта связь путем спуска в скважину кабеля с каротажного подъемника и стыковки его конца с верхним концом дополнительного отрезка кабеля, опущенного в скважину последним. После завершения данного этапа в горизонтальном участке ствола скважины будут находиться лишь геофизические приборы и присоединенные к ним отрезки кабеля, а конец колонны НКТ будет расположен в конце вертикального участка ствола скважины. Тем самым колонна НКТ не будет оказывать ни экранирующего, ни искажающего влияния на геофизические измерения в пределах горизонтальной части ствола, намеченной для исследований.

Положительный эффект в предлагаемом изобретении достигается путем использования надежной и безопасной в работе колонны НКТ в сочетании с бесконтактной системой информационной связи между отрезками кабеля, беспрепятственно погружаемых последовательно лишь в вертикальную часть ствола скважины.

Использование предлагаемого изобретения позволит существенно повысить эффективность разработки месторождений углеводородов путем более надежной оценки фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов, пересекаемых горизонтальными скважинами.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Валиуллин А.С., Батретдинов Ю.А., Бачурин А.Б., Пархимович А.Ю., Валиллин М.С. Скважинный трактор // Патент РФ №2487230.

2. Комлык В.В., Касимов А.Н.О., Комлык Е.В., Калашников В.Г., Шехтман Г.А. Скважинная геофизическая аппаратура // Патент РФ №2012139678.

3. Корженевский А.А., Алейников В.Н. Геофизический кабель для исследования наклонных и горизонтальных скважин и способ его использования // Патент РФ №2087929, 1997.

4. Савич А.Д. Геофизические исследования горизонтальных скважин. Состояние и проблемы // НТВ «Каротажник». - Тверь: Изд. АИС. 2010. Вып. 2. С. 16-37.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину. Способ основывается на креплении к концу колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) скважинных приборов, к которым присоединен конец отрезка кабеля, длина которого соизмерима с длиной вертикального участка скважины. При последующем наращивании длины колонны НКТ геофизические приборы вместе с отрезком кабеля и колонной НКТ продвигаются по горизонтальному участку скважины на расстояние от скважины, соизмеримое с длиной вертикального участка скважины. Затем в скважину опускают дополнительный участок геофизического кабеля, длина которого соизмерима с длиной вертикальной части скважины. Нижний конец этого дополнительного отрезка кабеля механически и электрически (путем бесконтактного радиоволнового соединения) соединяют с верхним концом отрезка кабеля, подсоединенного к геофизическим приборам и находящегося в колонне НКТ. После этого при необходимости колонну НКТ путем наращивания ее длины вместе с содержащимся в ней кабелем перемещают вдоль горизонтальной части скважины на большее удаление от скважины. Затем снова можно дополнительно опустить в скважину очередной отрезок кабеля и присоединить его электрически и механически к уже имеющимся в скважине отрезкам, соединенным между собой. Этот процесс присоединения очередного отрезка кабеля к уже содержащимся в скважине отрезкам кабеля можно проводить последовательно до достижения концом НКТ при наращивании колонны труб НКТ наиболее удаленной от скважины точки, соответствующей концу участка горизонтальной части скважины, намеченной для исследований. После спуска каждого очередного дополнительного отрезка кабеля в скважину его прижимают к колонне НКТ, чтобы при последующем перемещении колонны НКТ вдоль скважины не было относительного перемещения кабеля и колонны НКТ. Как только геофизические приборы достигнут намеченной концевой точки в горизонтальной части ствола скважины и все требуемые дополнительные отрезки кабеля будут опущены в скважину, устанавливается постоянная информационная связь геофизических приборов с земной поверхностью. После этого приборы прижимают к стенке скважины, а прижим отрезков кабеля и приборов к колонне НКТ устраняют, тем самым обеспечивая беспрепятственное извлечение из скважины требуемого участка колонны НКТ, соизмеримого с длиной горизонтальной части ствола скважины, намеченной для исследований. После этого геофизические приборы вместе с подсоединенными к ним отрезками геофизического кабеля можно перемещать вдоль горизонтальной части ствола скважины от ее забоя к вертикальному участку скважины. Технический результат заключается в повышении эффективности доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину.

Способ доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину, включающий спуск приборов, прикрепленных к концу колонны насосно-компрессорных труб, и присоединение их к отрезку геофизического кабеля длиной, соизмеримой с вертикальной частью ствола скважины, отличающийся тем, что с целью расширения функциональных возможностей при значительной горизонтальной протяженности исследуемой части ствола скважины колонну труб перемещают вместе с содержащимся в ней отрезком кабеля в горизонтальную часть ствола на расстояние, соизмеримое с вертикальной частью ствола, затем по крайней мере один раз дополнительно в колонну насосно-компрессорных труб опускают отрезок кабеля такой же длины с возможностью механического и бесконтактного радиоволнового соединения его нижнего конца с верхним концом содержащегося в скважине отрезка кабеля, при этом каждый дополнительный отрезок каротажного кабеля поочередно опускают и прижимают к колонне насосно-компрессорных труб, а после установки информационной связи приборов с земной поверхностью приборы прижимают к стенке скважины в наиболее удаленной исследуемой части ствола, устраняют прижим отрезков кабеля к колонне насосно-компрессорных труб, затем часть колонны насосно-компрессорных труб извлекают из скважины на длину, соизмеримую с длиной горизонтальной части ствола скважины, намеченной для геофизических исследований.