СКВАЖИННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БОКОВЫХ ОТВЕТВЛЕНИЙ Российский патент 2017 года по МПК E21B47/09 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к скважинному инструменту для определения боковых ответвлений в стенке ствола скважины или обсадной колонне ствола скважины, содержащему корпус инструмента, вытянутый вдоль продольной оси, имеющий периферию, перпендикулярную продольной оси, и выполненный с возможностью опускания в скважину, и множество акустических приемопередатчиков, причем каждый акустический приемопередатчик передает акустические сигналы от корпуса и принимает акустические сигналы, отраженные от стенки ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины, в заданном угловом сегменте. Кроме того, изобретение относится к скважинной системе и способу определения местоположения бокового ответвления.

Уровень техники

Стволы скважин с множественными раздвоенными разветвлениями и боковыми ответвлениями уменьшают общие затраты, повышают продуктивность и улучшают дренирование продуктивного пласта. Данные типы скважин могут увеличивать извлекаемые запасы, облегчают управление продуктивными пластами и получают все большее распространение. Однако создание усложненных профилей скважин является проблематичным и рискованным. Последние практические использования и усовершенствования систем убеждают нефтедобывающие компании в том, что преимущества скважин со множеством ответвлений перевешивают их недостатки и, поэтому, в настоящее время возрастает потребность в использовании навигационных инструментов в скважинах со множеством ответвлений. За счет возможности более тщательного дренирования продуктивных пластов по вертикали и горизонтали, извлекаемые запасы, приходящиеся на скважину и на месторождение, значительно увеличиваются, тогда как капитальные затраты и эксплуатационные расходы, приходящиеся на скважину и на месторождение, уменьшаются. Фактически, в большинстве случаев стоимость достижения той же степени дренирования для обычных скважин будет недопустимой, особенно в случае, например, глубоководных разработок. Скважины со множеством ответвлений обеспечивают возможность для амортизации расходов на нескольких вскрытиях продуктивного пласта, а в некоторых случаях исключают необходимость в уплотняющем бурении. В неоднородных продуктивных пластах со слоями, участками или случайно расположенными природными трещинами может эксплуатироваться большее количество нефтяных и газовых карманов, при этом может быть пересечено большее количество трещин за счет бурения скважин со множеством ответвлений. Недостатком визуального воспроизведения с использованием света, лазеров, инфракрасного света и так далее является его ограниченность из-за потока бурового раствора во время бурения или из-за нефтесодержащих жидкостей во время эксплуатации. Поэтому для данных задач все больше развивается использование акустических измерений для позиционирования, а также измерения скоростей текучих сред и так далее. Однако определение местоположения боковых ответвлений является проблематичным, так как при акустических измерениях, в обычном случае, проводят многократные измерения структур, основываясь на знании эффектов Доплера, которые не могут быть использованы для определения боковых ответвлений.

Раскрытие изобретения

Задачей данного изобретения является полное или частичное устранение вышеупомянутых недостатков уровня техники. Более конкретно, задачей данного изобретения является создание улучшенного скважинного инструмента для определения скважинных боковых ответвлений в скважинах со множеством ответвлений.

Вышеуказанные задачи, а также различные другие задачи, преимущества и признаки, очевидные из нижеследующего описания, выполнены благодаря техническому решению согласно данному изобретению посредством скважинного инструмента для определения боковых ответвлений в стенке ствола скважины или обсадной колонне ствола скважины, содержащего:

- корпус инструмента, вытянутый вдоль продольной оси, имеющий периферию, перпендикулярную продольной оси, и выполненный с возможностью опускания в скважину, и

- множество акустических приемопередатчиков, причем каждый акустический приемопередатчик передает акустические сигналы от корпуса инструмента и принимает акустические сигналы, отраженные от стенки ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины в заданном угловом сегменте,

причем множество акустических приемопередатчиков расположены вдоль периферии корпуса инструмента на расстоянии друг от друга и выполнены с возможностью передачи акустических сигналов в радиальном направлении от корпуса инструмента по всему центральному углу в 360 градусов к стенке ствола скважины или обсадной колонне ствола скважины, при этом во время использования один акустический приемопередатчик на протяжении времени импульса передает акустический сигнал в заданном угловом сегменте данного акустического передатчика, причем один акустический приемопередатчик на протяжении последующего эхо-времени принимает отраженный акустический сигнал от стенки ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины, при этом отсутствие принимаемого отраженного акустического сигнала на протяжении последующего эхо-времени указывает на наличие бокового ответвления.

Скважинный инструмент согласно данному изобретению может дополнительно содержать магнитный профилировщик для измерения магнитного профиля обсадной колонны ствола скважины.

Упомянутый магнитный профилировщик может быть выполнен с возможностью приложения магнитного поля и измерения магнитного поля.

Дополнительно, изменение магнитного поля может быть измерено в виде функции взаимодействия между обсадной колонной ствола скважины и магнитным полем.

В одном варианте осуществления изобретения акустические приемопередатчики могут быть расположены на равном расстоянии вдоль периферии корпуса инструмента с фиксированным расстоянием друг от друга.

Кроме того, акустические приемопередатчики могут быть расположены вдоль периферии корпуса инструмента в виде регулярной структуры.

Упомянутые акустические приемопередатчики могут быть расположены вдоль периферии корпуса инструмента в виде регулярной структуры, например, зигзагообразной структуры.

В другом варианте осуществления изобретения более одного приемопередатчика могут быть принимающими на протяжении эхо-времени.

Также, более одного приемопередатчика могут быть передающими на протяжении времени импульса.

Помимо этого, скважинный инструмент может содержать по меньшей мере четыре акустических приемопередатчика, причем каждый приемопередатчик выполнен с возможностью передачи акустических сигналов, покрывающих по меньшей мере одну четверть полного центрального угла, например, по меньшей мере восемь акустических приемопередатчиков, причем каждый приемопередатчик выполнен с возможностью передачи акустических сигналов, покрывающих по меньшей мере одну восьмую полного центрального угла.

Помимо этого, скважинный инструмент может содержать массив акустических приемопередатчиков, выполненный с возможностью передачи акустических сигналов, охватывающих полный центральный угол.

Дополнительно, на протяжении времени импульса в различные заданные угловые сегменты может быть передано множество акустических сигналов.

Кроме того, может быть передано множество акустических сигналов, имеющих различные заданные амплитуды и фазы.

Скважинный инструмент согласно данному изобретению может дополнительно содержать множество вторых акустических приемопередатчиков, расположенных в продольном направлении на расстоянии от множества акустических приемопередатчиков и расположенных вдоль периферии корпуса инструмента на расстоянии друг от друга и выполненных с возможностью передачи акустических сигналов в радиальном направлении от корпуса прибора по всему центральному углу в 360 градусов к стенке ствола скважины или стволу скважины.

Данное изобретение также относится к скважинной системе, содержащей:

- кабель,

- инструментальный снаряд,

- приводной модуль,

- локатор боковых ответвлений, и

- рабочий инструмент для работы в боковом ответвлении,

причем система дополнительно содержит скважинный инструмент для определения боковых ответвлений, как описано выше.

Вышеупомянутая скважинная система может дополнительно содержать магнитный профилировщик.

В другом варианте осуществления изобретения рабочий инструмент может представлять собой каротажный инструмент, ключевой инструмент, фрезерный инструмент или буровой инструмент.

Упомянутая скважинная система может дополнительно содержать позиционирующий инструмент, например локатор муфтовых соединений обсадной колонны.

Также данное изобретение относится к способу определения местоположения бокового ответвления, содержащему следующие этапы:

- перемещение скважинного инструмента к первому местоположению в стволе скважины,

- проведение серии импульсных/эхо-измерений, содержащих:

- передачу акустического сигнала посредством акустического приемопередатчика в первый угловой сегмент на протяжении первого времени импульса,

- регистрацию приема отраженного акустического сигнала акустическим приемопередатчиком на протяжении первого эхо-времени,

- передачу акустического сигнала посредством соседнего акустического приемопередатчика во второй угловой сегмент на протяжении второго времени импульса, и

- регистрацию приема отраженного акустического сигнала акустическим приемопередатчиком на протяжении второго эхо-времени,

- продолжение серии импульсных/эхо-измерений у первого местоположения до тех пор, пока не будут исследованы все угловые сегменты вдоль всей периферии корпуса инструмента с использованием множества акустических приемопередатчиков,

- перемещение скважинного инструмента ко второму местоположению в стволе скважины,

- проведение второй серии импульсных/эхо-измерений у второго местоположения в стволе скважины, и

- определение местоположения бокового ответвления по отсутствию принимаемых отраженных акустических сигналов в подгруппе измерений, указывающему на местоположение бокового ответвления.

Упомянутый способ может дополнительно содержать этап регистрации магнитного профиля для каждой регистрации посредством акустического приемопередатчика.

Кроме того, вышеописанный способ может дополнительно содержать этап проведения множества измерений с использованием упомянутого способа и последующего комбинирования нескольких регистраций акустическими приемопередатчиками, имеющих совпадающие зарегистрированные магнитные профили.

Вышеупомянутый способ может дополнительно содержать этап введения рабочего инструмента в боковое ответвление.

Наконец, описанный выше способ может дополнительно содержать этап продвижения скважинного инструмента в боковое ответвление вместе с локатором бокового ответвления.

Краткое описание чертежей

Изобретение и его многочисленные преимущества описаны ниже более подробно со ссылками на прилагаемые схематические чертежи, на которых с иллюстративной целью показаны некоторые не ограничивающие варианты осуществления изобретения, и на которых:

на фиг. 1 показан скважинный инструментальный снаряд с инструментом для определения боковых ответвлений;

на фиг. 2 изображен вид в поперечном разрезе инструмента для определения боковых ответвлений;

на фиг. 3a показаны графические представления данных, поступающих от инструмента для определения боковых ответвлений, для визуализации местоположения бокового ответвления, при наличии трех различных количеств приемопередатчиков, в зависимости от инструмента;

на фиг. 3b изображен инструмент в соответствии с графическими представлениями данных, показанных на фиг. 3a, имеющий небольшое количество приемопередатчиков;

на фиг. 3c показаны графические представления данных, поступающих от инструмента, имеющего большее количество приемопередатчиков, чем инструмент, показанный на фиг. 3b;

на фиг. 3d изображен инструмент в соответствии с графическими представлениями данных, показанных на фиг. 3c;

на фиг. 3e показаны графические представления данных, поступающих от инструмента, содержащего большее количество приемопередатчиков, чем инструмент, показанный на фиг. 3d;

на фиг. 3f изображен инструмент в соответствии с графическими представлениями данных, показанных на фиг. 3e;

на фиг. 4 показан скважинный инструментальный снаряд с инструментом для определения боковых ответвлений, содержащим вторую группу акустических приемопередатчиков; и

на фиг. 5 изображен скважинный инструментальный снаряд с инструментом для определения боковых ответвлений, содержащим приводной модуль и локатор боковых ответвлений.

Все чертежи являются весьма схематическими и не обязательно выполнены в масштабе, при этом на них показаны только те части, которые необходимы для объяснения данного изобретения, при этом другие части не показаны или показаны без объяснения.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показан скважинный инструмент 1 для определения боковых ответвлений 2 в стенке 3 ствола необсаженной скважины или в обсадной колонне 4 ствола обсаженной скважины. Скважинный инструмент содержит корпус 5, вытянутый вдоль продольной оси 6, и множество акустических приемопередатчиков 7, причем каждый акустический приемопередатчик передает акустические сигналы 8 от корпуса 5 в направлении стенки 3 ствола скважины или обсадной колонны 4 ствола скважины и принимает акустические сигналы 8, отраженные от стенки 3 ствола скважины или обсадной колонны 4 ствола скважины. Для получения сведений о точном местоположении скважинного инструмента в скважине рядом с акустическими приемопередатчиками может быть расположен магнитный профилировщик 15. Магнитный профилировщик 15 является сенсорным инструментом, выполненным с возможностью способствования позиционированию скважинного инструмента. Сигнал поступает при измерении магнитного поля, которое искажается стальной обсадной колонной. Характерные пиковые отклонения или сигнатуры показывают, что инструмент проходит мимо любого значительного объекта. Данные характеристики являются воспроизводимыми и могут быть использованы для распознавания и сравнения объектов для обеспечения сведений о точном местоположении скважинного инструмента в скважине. Одновременно может быть вычислена скорость инструмента посредством корреляции буферизованных сигналов от соседних магнитных сенсоров. Вычисленные скорости могут быть скомбинированы для оценки одной скорости и затем проинтегрированы для определения местоположения. В некоторых скважинных средах получение точных сведений о местоположении скважинного инструмента может иметь решающее значение для возможности извлечь полезную информацию с использованием акустических приемопередатчиков, так как может потребоваться выполнить несколько проходов мимо представляющего интерес места для получения достаточного количества информации от акустических приемопередатчиков, что снова потребует точных сведений о местоположении для получения корреляционных значений регистрации, выполненных акустическими приемопередатчиками. Корреляцию между магнитными и акустическими измерениями можно рассматривать как сопоставление магнитных и акустических данных. Сопоставление данных между сигналами, зарегистрированными акустическими приемопередатчиками 7 и магнитным профилировщиком 15, может использоваться для выверки периодических измерений со сведением тем самым к минимуму погрешностей, обусловленных различиями измеренной глубины скважины.

На фиг. 2 показан вариант расположения множества акустических приемопередатчиков 7 вдоль периферии корпуса 5 на расстоянии друг от друга, причем приемопередатчики выполнены с возможностью передачи акустических сигналов 8 в радиальном направлении от корпуса 5 в заданном угловом сегменте 9 по всему центральному углу в 360 градусов к стенке 3 ствола скважины или обсадной колонне 4 ствола скважины. При использовании один приемопередатчик 7 передает акустический сигнал 8 на протяжении времени импульса в заданном угловом сегменте 9 данного акустического приемопередатчика 7, а на протяжении последующего эхо-времени один акустический приемопередатчик 7 принимает отраженный акустический сигнал 8 от стенки 3 ствола скважины или обсадной колонны 4 ствола скважины, при этом отсутствие принимаемого отраженного акустического сигнала 8 на протяжении последующего эхо-времени указывает на наличие бокового ответвления 2. Это обусловлено тем, что при отсутствии стенки обсадной колонны сигнал не может быть отражен и при этом происходит затухание сигнала.

Акустические приемопередатчики 7 могут быть расположены на равном расстоянии вдоль периферии корпуса 5 инструмента для обеспечения симметричных измерений окружающей стенки 3 ствола скважины или обсадной колонны 4 ствола скважины, при этом они делят кольцевое пространство между корпусом инструмента и обсадной колонной на заданные угловые сегменты 9 одинакового размера.

Для повышения достоверности измерений несколько приемопередатчиков могут быть принимающими на протяжении эхо-времени, чтобы отраженные акустические сигналы всегда были приняты по меньшей мере одним из приемопередатчиков. Акустические сигналы являются сильно рассеянными в окружающей среде скважины вследствие симметрии ближайших твердых поверхностей, грубых поверхностей обсадной колонны или стенки ствола скважины, а также других явлений, изменяющих траектории акустических сигналов. Отраженные сигналы, таким образом, принимаются приемопередатчиками, расположенными как около, так и в отдалении от передающего приемопередатчика, например, на другой стороне корпуса. За счет приема отраженных сигналов с использованием нескольких приемопередатчиков улучшено резервирование системы. Прием несколькими приемопередатчиками может быть выполнен посредством одновременного «прослушивания» нескольких приемопередатчиков или посредством выполнения серии измерений, при которых один приемопередатчик используется для передачи сигналов, а несколько приемопередатчиков используются для приема сигналов единовременно.

Кроме того, если в стволе скважины позволяют физические условия, то для передачи сигналов могут использоваться одновременно несколько приемопередатчиков. Физические условия, которые могут подходить для этих типов измерений, могут быть случаем, при котором скважинный инструмент 1 заполняет почти все кольцевое пространство в стволе скважины. При данных условиях имеется возможность для выполнения обособленных измерений на нескольких сторонах корпуса инструмента без вмешательства в другие измерения. При данном способе время измерений может быть значительно уменьшено, например, в два раза, за счет выполнения двух одновременных серий измерений приемопередатчиками, расположенными по диагонали на двух сторонах корпуса 5 инструмента.

Вследствие большой ограниченности пространства при работе в скважине, а также ограниченности информационного потока в направлении поверхности, вычислительная мощность, необходимая для проведения полезных измерений в скважине, обычно сведена к минимуму. Так как уменьшаются требования к пространству для вычислительной мощности, и увеличиваются возможности передачи информации к поверхности, то проблема вычислительной мощности в скважине становится все менее и менее значимой. Однако электронные схемы приемопередатчиков представляют проблему сами по себе из-за их объема и связанными с этим требованиями к пространству. Экспериментально было доказано, что использование от четырех до десяти приемопередатчиков, расположенных на равном расстоянии вдоль периферии корпуса, является достаточным для определения боковых ответвлений без генерирования слишком большого количества данных, которые должны быть обработаны в скважине или посланы к поверхности, и помимо этого, электронные схемы приемопередатчиков не занимают значительного пространства в скважине. Акустические приемопередатчики, охватывающие меньшие угловые сегменты, расположены соответственно так, чтобы покрывать полный центральный угол в 360 градусов ствола скважины.

Благодаря улучшающимся эксплуатационным характеристикам и уменьшению размеров компьютеров, а также благодаря вычислительным возможностям в целом на сегодняшний день, массивы приемопередатчиков, охватывающих полный центральный угол, даже разделенные вдоль продольной оси инструмента, могут быть предпочтительными, если электронные схемы приемопередатчиков или массивов приемопередатчиков могут быть уменьшены в размерах и, соответственно, также обеспечивают улучшенную разрешающую способность при определении боковых ответвлений.

На фиг. 3a показано графическое цилиндрическое представление данных, поступающих от соответствующего скважинного инструмента 1, показанного на фиг. 3b, для определения боковых ответвлений 2 с тем, чтобы визуализировать для пользователя местоположение бокового ответвления 2. Каждый квадрат на цилиндрическом представлении соответствует одному измерению на одной заданной глубине в скважине. Скважинный инструмент 1 перемещают вниз сквозь скважину вдоль продольной оси 6. На заданной глубине в скважине выполняют серию измерений с использованием множества акустических приемопередатчиков 7 для исследования окружающей обстановки скважинного инструмента на данной конкретной глубине. Каждая из серии измерений соответствует одному состоящему из квадратов кольцу цилиндрического представления.

На фиг. 3c показано графическое цилиндрическое представление данных, поступающих от соответствующего скважинного инструмента 1, показанного на фиг. 3d, который выполнен с возможностью определения боковых ответвлений 2 с улучшенной разрешающей способностью. Улучшенная разрешающая способность может быть получена в результате размещения большего количества акустических приемопередатчиков вдоль периферии корпуса, что повышает разрешающую способность за счет уменьшения угловых сегментов с возможностью разрешения. Помимо этого, разрешающая способность может быть улучшена вдоль продольной оси за счет перемещения скважинного инструмента с меньшими шагами вдоль продольной оси.

На фиг. 3e показано графическое цилиндрическое представление данных, поступающих от соответствующего скважинного инструмента 1, показанного на фиг. 3f, который выполнен с возможностью определения боковых ответвлений 2 с еще большей разрешающей способностью. Улучшенная разрешающая способность может быть получена в результате расположения массива приемопередатчиков, например массива ультразвуковых приемопередатчиков, вдоль периферии корпуса инструмента. Разрешающая способность вдоль продольной оси равным образом может быть увеличена посредством данных массивов, если плоские массивы расположены вдоль периферии корпуса инструмента с обеспечением разрешения как в угловом, так и в продольном направлении.

На фиг. 4 показан скважинный инструмент 1 в стенке 3 ствола скважины, содержащей боковое ответвление 2 без обсадной колонны 4 ствола скважины. Скважинный инструмент дополнительно содержит второе множество акустических приемопередатчиков 10. Преимуществом расположения второго множества акустических приемников 10 является резервирование системы, при котором инструмент все еще может функционировать в случае выхода из строя множества акустических приемопередатчиков. Помимо этого, при использовании второго множества приемопередатчиков возможно получить скважинный прибор 1, выполненный с возможностью более быстрого определения бокового ответвления, поскольку за один проход скважинного инструмента могут быть проведены две серии измерений. Дальнейшее добавление множеств приемопередатчиков может дополнительно улучшить резервирование инструмента, разрешающую способность определения бокового ответвления, и/или дополнительно увеличить скорость определения бокового ответвления.

На фиг. 5 показана скважинная система 200 для определения боковых ответвлений, содержащая приводной модуль 11 для перемещения скважинного инструмента 1 вдоль продольной оси в глубину ствола скважины или для вытягивания скважинного инструмента 1 посредством кабеля 14. Кроме того, скважинный инструмент содержит локатор 12 боковых ответвлений, предназначенный для вхождения во взаимодействие с боковым ответвлением 2 после определения местоположения бокового ответвления 2 множеством акустических приемопередатчиков 7. При вхождении во взаимодействие бокового ответвления 2 с локатором 12 боковых ответвлений скважинный инструмент 1 может быть продвинут с вхождением в боковое ответвление и созданием тем самым возможности для вхождения в боковое ответвление 2 любых рабочих инструментов 13, содержащихся в инструменте, и выполнения функции рабочего инструмента 13 в боковом ответвлении 2. Рабочий инструмент 13 может представлять собой каротажный инструмент, ключевой инструмент, фрезерный инструмент или буровой инструмент. Система может дополнительно содержать позиционирующий инструмент, использующий магниты и магнитометры, например, локатор муфтовых соединений обсадной колонны.

В способе определения местоположения бокового ответвления согласно данному изобретению скважинный инструмент 1 перемещают к первому местоположению в стволе скважины для начала проведения измерения с целью определения местоположения бокового ответвления 2. У данного первого местоположения скважинного инструмента 1 проводят серию импульсных/эхо-измерений, то есть передают акустический сигнал, называемый импульсом, и принимают отраженный акустический сигнал, называемый эхом. Сначала акустический приемопередатчик передает импульсный сигнал в первый угловой сегмент 9 радиально от скважинного инструмента в направлении ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины на протяжении первого времени импульса. Акустический сигнал отражается от ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины обратно к скважинному инструменту и регистрируется, если он принят акустическим приемопередатчиком на протяжении первого эхо-времени. Если на протяжении первого эхо-времени не происходит прием акустического сигнала, это может означать, что приемопередатчик обращен к боковому ответвлению в стволе скважины, поскольку переданный акустический сигнал будет распространяться в боковое ответвление, а не отражаться от ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины. Отсутствие отраженного сигнала также может быть обусловлено неспособностью приемопередатчика принять отраженный сигнал, однако, в данном случае, это подтверждается в последующем измерении. Если отраженный сигнал продолжает отсутствовать в конкретном угловом сегменте 9, это означает наличие бокового ответвления, как показано на фиг. 3с. Когда инструмент расположен рядом с боковым ответвлением, то приемопередатчик, обращенный к боковому ответвлению, имеет меньшую вероятность измерения отраженного сигнала. Распределение вероятностей измерения в каждом направлении является различным, соответственно, может быть использован профиль распределения вероятностей для определения наличия и направления бокового ответвления. В статистических способах, используемых для определения видимых объектов, то есть когда объект непосредственно виден наблюдателю, единственными параметрами являются вероятности перехода объекта. Для того, чтобы сделать вывод о наличии бокового ответвления из анализа отраженных акустических сигналов, предпочтительно могут использоваться статистические способы для выявляемых объектов, не видимых наблюдателю непосредственно, например, способ скрытой марковской модели (НММ). Так как объект не является непосредственно видимым при попытке выявить боковые ответвления, но выход, зависящий от бокового ответвления, является видимым, то есть выход около объекта, являющегося в данном случае боковым ответвлением, имеет распределение вероятностей над возможным выходом, то подходящим в данном случае является использование статистических моделей, например, способа НММ.

Серию измерений продолжают в первом местоположении путем передачи нового акустического сигнала посредством соседнего акустического приемопередатчика во второй угловой сегмент на протяжении последующего второго времени импульса, и, таким же образом, отраженный акустический сигнал регистрируется, если акустический приемопередатчик принимает отраженный сигнал на протяжении второго эхо-времени. Данный тип импульсных/эхо-измерений продолжают выполнять у первого местоположения до тех пор, пока не будут исследованы все угловые сегменты по всей периферии корпуса инструмента. Для последовательности импульсных приемопередатчиков, передающих приемопередатчиков или принимающих приемопередатчиков, продолжительности времени импульса, продолжительности эхо-времени, частот, амплитуд и так далее могут быть заданы различные схемы. Для улучшения резервирования способа каждый из приемопередатчиков, принимающих отраженный сигнал, может использоваться для регистрации сигнала от одного передающего приемопередатчика, путем либо одновременного «прослушивания» посредством всех приемопередатчиков, либо «прослушивания» посредством только одного приемопередатчика на протяжении эхо-времени и передачи нового импульсного сигнала перед прослушиванием посредством соседнего приемопередатчика и так далее. После исследования всех угловых сегментов скважинный инструмент перемещают ко второму местоположению в стволе скважины и проводят вторую серию импульсных/эхо-измерений у второго местоположения. Из проведенных серий измерений может быть определено местоположение бокового ответвления по отсутствию принимаемых отраженных акустических сигналов в подгруппе измерений, поскольку отсутствие отраженного сигнала указывает на то, что измерения были проведены у местоположения напротив бокового ответвления.

При расположении скважинного инструмента для определения боковых ответвлений в инструментальном снаряде 100 наряду с другими рабочими инструментами 13, как было упомянуто, инструментальный снаряд 100 может эффективно выполнять функции как в стенке 3 ствола скважины, или главной обсадной колонне, так и в боковом ответвлении 2 стенки 3 ствола скважины или обсадной колонны. Кроме того, при использовании локатора муфтовых соединений обсадной колонны (CCL) или магнитного профилировщика, данные о местоположении бокового ответвления могут быть сохранены в памяти, доступной для пользователя, для использования в будущем, что обеспечит пользователю возможность более быстрого возвращения к тому же боковому ответвлению при последующих операциях.

Под множеством акустических приемопередатчиков, расположенных вдоль периферии корпуса инструмента на расстоянии друг от друга и выполненных с возможностью передачи акустических сигналов в радиальном направлении от корпуса инструмента по всему центральному углу в 360 градусов к стенке ствола скважины или обсадной колонне ствола скважины, подразумевается, что акустические приемопередатчики, покрывающие меньшие угловые сегменты, расположены подходящим образом вдоль периферии инструмента. Таким образом, акустические приемопередатчики покрывают полный центральный угол в 360 градусов ствола скважины при передаче и приеме сигналов.

Хотя изобретение описано выше на примере предпочтительных вариантов осуществления изобретения, специалисту в данной области техники очевидно, что возможно внесение различных модификаций без выхода за пределы объема правовой охраны данного изобретения, определенные в нижеследующей формуле изобретения.

Изобретение относится к скважинному инструменту для определения боковых ответвлений в стенке ствола скважины или обсадной колонне. Техническим результатом является повышение достоверности измерений за счет увеличения разрешающей способности устройства. В частности, предложен скважинный инструмент для определения боковых ответвлений в стенке ствола скважины или обсадной колонне ствола скважины, содержащий: корпус инструмента, выполненный с возможностью опускания в скважину, и множество акустических приемопередатчиков. Причем каждый акустический приемопередатчик предназначен для передачи акустических сигналов от корпуса и приема акустических сигналов, отраженных от стенки ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины, в заданном угловом сегменте, отличном от заданных угловых сегментов, соответствующих другим акустическим приемопередатчикам из множества акустических приемопередатчиков. Множество акустических приемопередатчиков расположены вдоль периферии корпуса инструмента на расстоянии друг от друга и выполнены с возможностью передачи акустических сигналов в радиальном направлении от корпуса инструмента по всему центральному углу в 360 градусов к стенке ствола скважины или обсадной колонне ствола скважины. При этом во время использования только часть из множества акустических приемопередатчиков на протяжении времени импульса передает акустический сигнал в заданных угловых сегментах одного или более передающих акустических приемопередатчиков, причем по меньшей мере один акустический приемопередатчик из множества акустических приемопередатчиков принимает на протяжении последующей заданной продолжительности эхо-времени отраженный акустический сигнал от стенки ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины. При этом отсутствие принимаемого отраженного акустического сигнала на протяжении последующей заданной продолжительности эхо-времени указывает на наличие бокового ответвления. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Скважинный инструмент для определения боковых ответвлений в стенке ствола скважины или обсадной колонне ствола скважины, содержащий:

- корпус инструмента, вытянутый вдоль продольной оси, имеющий периферию, перпендикулярную продольной оси, и выполненный с возможностью опускания в скважину, и

- множество акустических приемопередатчиков, причем каждый акустический приемопередатчик предназначен для передачи акустических сигналов от корпуса и приема акустических сигналов, отраженных от стенки ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины, в заданном угловом сегменте, отличном от заданных угловых сегментов, соответствующих другим акустическим приемопередатчикам из множества акустических приемопередатчиков,

причем множество акустических приемопередатчиков расположены вдоль периферии корпуса инструмента на расстоянии друг от друга и выполнены с возможностью передачи акустических сигналов в радиальном направлении от корпуса инструмента по всему центральному углу в 360 градусов к стенке ствола скважины или обсадной колонне ствола скважины, при этом во время использования только часть из множества акустических приемопередатчиков на протяжении времени импульса передает акустический сигнал в заданных угловых сегментах одного или более передающих акустических приемопередатчиков, причем по меньшей мере один акустический приемопередатчик из множества акустических приемопередатчиков принимает на протяжении последующей заданной продолжительности эхо-времени отраженный акустический сигнал от стенки ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины, при этом отсутствие принимаемого отраженного акустического сигнала на протяжении последующей заданной продолжительности эхо-времени указывает на наличие бокового ответвления.

2. Скважинный инструмент по п. 1, дополнительно содержащий магнитный профилировщик для измерения магнитного профиля обсадной колонны ствола скважины, причем магнитный профилировщик выполнен с возможностью приложения магнитного поля и измерения изменения магнитного поля.

3. Скважинный инструмент по п. 2, в котором изменение магнитного поля измеряется в виде функции взаимодействия между обсадной колонной ствола скважины и магнитным полем.

4. Скважинный инструмент по п. 1, в котором акустические приемопередатчики расположены на равном расстоянии вдоль периферии корпуса инструмента с фиксированным расстоянием друг от друга.

5. Скважинный инструмент по п. 1, в котором акустические приемопередатчики расположены вдоль периферии корпуса инструмента в виде регулярной структуры.

6. Скважинный инструмент по п. 1, в котором более одного приемопередатчика являются принимающими на протяжении заданной продолжительности эхо-времени.

7. Скважинный инструмент по п. 1, в котором более одного приемопередатчика являются передающими на протяжении времени импульса.

8. Скважинный инструмент по п. 1, причем скважинный инструмент содержит по меньшей мере четыре акустических приемопередатчика, при этом каждый приемопередатчик выполнен с возможностью передачи акустических сигналов, покрывающих по меньшей мере одну четверть полного центрального угла.

9. Скважинный инструмент по п. 1, причем скважинный инструмент содержит массив акустических приемопередатчиков, выполненный с возможностью передачи акустических сигналов, покрывающих весь центральный угол.

10. Скважинный инструмент по п. 1, в котором на протяжении времени импульса в различные заданные угловые сегменты может быть передано множество акустических сигналов.

11. Скважинный инструмент по п. 1, в котором акустические приемопередатчики выполнены с возможностью передачи акустических сигналов, имеющих различные заданные амплитуды и фазы.

12. Скважинный инструмент по п. 1, дополнительно содержащий множество вторых акустических приемопередатчиков, расположенных на расстоянии в продольном направлении от множества акустических приемопередатчиков и расположенных вдоль периферии корпуса инструмента на расстоянии друг от друга и выполненных с возможностью передачи акустических сигналов в радиальном направлении от корпуса инструмента по всему центральному углу в 360 градусов к стенке ствола скважины или стволу скважины.

13. Скважинный инструмент по п. 1, в котором только один акустический приемопередатчик из множества акустических приемопередатчиков передает на протяжении времени импульса.

14. Скважинный инструмент по п. 1, в котором каждый из множества акустических приемопередатчиков принимает на протяжении последующей заданной продолжительности эхо-времени отраженный акустический сигнал от стенки ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины.

15. Скважинная система, содержащая:

- кабель,

- инструментальную колонну,

- приводной модуль,

- локатор боковых ответвлений, и

- рабочий инструмент для работы в боковом ответвлении,

- скважинный инструмент для определения боковых ответвлений в стенке ствола скважины или обсадной колонне ствола скважины, причем скважинный инструмент содержит:

- корпус инструмента, вытянутый вдоль продольной оси и имеющий периферию, перпендикулярную продольной оси, и выполненный с возможностью опускания в скважину, и

- множество акустических приемопередатчиков, причем каждый акустический приемопередатчик предназначен для передачи акустических сигналов от корпуса и приема акустических сигналов, отраженных от стенки ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины, в заданном угловом сегменте, отличном от заданных угловых сегментов, соответствующих другим акустическим приемопередатчикам из множества акустических приемопередатчиков,

причем множество акустических приемопередатчиков расположены вдоль периферии корпуса инструмента на расстоянии друг от друга и выполнены с возможностью передачи акустических сигналов в радиальном направлении от корпуса инструмента по всему центральному углу в 360 градусов к стенке ствола скважины или обсадной колонне ствола скважины, при этом во время использования только часть из множества акустических приемопередатчиков на протяжении времени импульса передает акустический сигнал в заданных угловых сегментах данного одного или более передающих акустических приемопередатчиков, причем по меньшей мере один акустический приемопередатчик из множества акустических приемопередатчиков принимает на протяжении последующей заданной продолжительности эхо-времени отраженный акустический сигнал от стенки ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины, при этом отсутствие принимаемого отраженного акустического сигнала на протяжении последующей заданной продолжительности эхо-времени указывает на наличие бокового ответвления.

16. Скважинная система по п. 15, дополнительно содержащая магнитный профилировщик для измерения магнитного профиля обсадной колонны ствола скважины.

17. Скважинная система по п. 15, в которой рабочий инструмент представляет собой каротажный инструмент, ключевой инструмент, фрезерный инструмент или буровой инструмент.

18. Скважинная система по п. 15, дополнительно содержащая позиционирующий инструмент.

19. Способ определения местоположения бокового ответвления с использованием скважинного инструмента, содержащего корпус инструмента, вытянутый вдоль продольной оси, имеющий периферию, перпендикулярную продольной оси, и выполненный с возможностью опускания в скважину, и множество акустических приемопередатчиков, расположенных вдоль периферии корпуса инструмента на расстоянии друг от друга и выполненных с возможностью передачи акустических сигналов в радиальном направлении от корпуса инструмента по всему центральному углу в 360 градусов к стенке ствола скважины или обсадной колонне ствола скважины, причем каждый из акустических приемопередатчиков выполнен с возможностью передачи акустических сигналов от корпуса инструмента и приема акустических сигналов, отраженных от стенки ствола скважины или обсадной колонны ствола скважины, в заданном угловом сегменте, отличном от заданных угловых сегментов, соответствующих другим акустическим приемопередатчикам из множества акустических приемопередатчиков, причем способ содержит:

- перемещение скважинного инструмента к первому местоположению в стволе скважины,

- проведение первой серии импульсных/эхо измерений у первого местоположения в стволе скважины, содержащих:

- передачу акустического сигнала посредством первого акустического приемопередатчика из множества акустических приемопередатчиков в первый угловой сегмент на протяжении первого времени импульса,

- регистрацию приема отраженного акустического сигнала акустическим приемопередатчиком на протяжении первой заданной продолжительности эхо-времени,

- передачу акустического сигнала посредством соседнего акустического приемопередатчика первого акустического приемопередатчика во второй угловой сегмент на протяжении второго времени импульса,

- регистрацию приема отраженного акустического сигнала акустическим приемопередатчиком на протяжении второй заданной продолжительности эхо-времени, и

- продолжение серии импульсных/эхо измерений у первого местоположения до тех пор, пока не будут исследованы все угловые сегменты вдоль всей периферии корпуса инструмента с использованием множества акустических приемопередатчиков,

- перемещение скважинного инструмента ко второму местоположению в стволе скважины,

- проведение второй серии импульсных/эхо измерений у второго местоположения в стволе скважины,

- определение местоположения бокового ответвления по отсутствию принимаемых отраженных акустических сигналов в подгруппе измерений, указывающему на местоположение бокового ответвления, и

- регистрацию магнитного профиля для каждой регистрации акустическим приемопередатчиком.

20. Способ по п. 19, дополнительно содержащий проведение множества измерений с использованием способа по п. 19 и последующего комбинирования нескольких регистраций акустическими приемопередатчиками, имеющих совпадающие зарегистрированные магнитные профили.

21. Способ по п. 19, дополнительно содержащий введение рабочего инструмента в боковое ответвление.

22. Способ по п. 19, дополнительно содержащий продвижение скважинного инструмента в боковое ответвление вместе с локатором бокового ответвления.