Способ определения местоположения бурового инструмента и его ориентирование в обсадной колонне Советский патент 1984 года по МПК E21B47/22 

Изобретение относится к бурению глубоких вертикальных, наклонно на-, правленных, многозабойных и разветвленно-горизонтальньрс скважин.

Известно устройство для ориентирования отклонителя в скважине, включающее диамагнитную трубу, переводник с магнитом, инклиномер с двумя датчиками азимутаОО.

Однако данное устройство требует обязательного совмещения магнита с плоскостью действия отклонителя, а в скважинах, обсаженных ферромагнитной обсадной колонной, теряет свое назначение.

Известно магнитное приспособление для отметки местоположения на обсадных Трубах скважины, содержащее два соосно расположенных магнита. Верхний магнит находится в. контакте с внешней поверхностью обсадных труб и имеет внутреннюю и внешнюю стороны с разными полюсами. Нижний по оси магнит также имеет две стороны (поверхности) с разноименными полюсами. Полюса верхнего и нижнего магнитов расположены противоположно, т.е. одному полюсу верхнего магнита противолеялт другой полюс нижнего.:

Известен также способ определения местоположения бурового инструмента и его ориентирование в обсадной колоне путём использования сигналов, полученных с инклинометра и с забойных датчиков угла положения отклонителя и азимута 2.

Недостатком известного способа является полное отсутствие возможности осуществления в, ферромагнитной обсадной колонне следующих операций: определение местоположения различного бурового инструмента и стыковочных узлов, спускаемых на бурильной колонне, ориентирование и установку по заданному азимуту отклоняющего клина, используемого для вырезания окна и забуривания дополни тельного ствола в скважинах с любыми зенитными углами, ориентирование и установку по заданному азимуту отклонителя с режущим инструментом с целью избирательного попадания в ответвления разветвленной скважины ориентирование и установку стьжовочных узлов, используемых для крепления разветвлений многозабойных, разветвленно-горизонтальных скважин

Цель изобретения - обеспечение возможности определения местоположения бурового инструмента и его ориентирование в обсадной колонне.

Цель достигается тем, что согласно способу определения местоположения бурового инструмента и его ориентирование в обсадной колонне в заданном месте колонны создают магнитный репер размещают чувствительный элемент датчика азимута в плоскоети,перпенди;кулярной оси датчика положения отклонителя, и в процессе перемещения бурового инструмента, связанного с инклинометром, регистрируют сигналы дат чика азимута, преобразуют их из неустойчивых в стабильные ,по которым определяют момент достижения датчиком азимута места установки магнитного репера азимутальное положение.

На фиг.1 изображена компоновка устройства, применяемая для реализации предлагаемого способа, на фиг.2 реперная магнитная муфта с точечнь1ми магнитами, предназначенная для создания: искусственного магнитного полюса в ферромагнитной обсадной колонне-, на фиг.З - разрез А-А на фиг.2.

Для осуществления способа :применяют реперную магнитную муфту 1 с точечными магнитами 2, телеметрическую систему электробура (СТЭ) 3 с глубинным блоком датчиков 4, содержащим датчики азимута, положения отклонителя и угла наклона. В ферромагнитную обсадную колонну 5 встроены посадочная муфта 6 и реперная муфта 1. Компоновку бурового инструмента, например отклоняющий клин (уипсток) 7с хвостовиком 8, соединяют с помощью, спускного узла 9 бурильных труб задан ной длины 10, телеметрической системы 3 и бурильцой колонны. Реперную муфту 1 устанавливают на известномрасстоянии выше посадочной муфты 6, служащей .например, для установки клина 7, а длину компоновки ниже блока датчиков 4 телеметрической системь 3 принимают равной расстоянию между посадочной муфтой 6 и нижним точечным магнитом 2 реперной муфты 1 .

Способ осуществляют в следующем порядке.

В процессе спуска .компоноЕ1ки бурового инструмента ведут.наблюдения за показаниями датчиков азиму3та и положения отклонителя с целью определения момента совпадения местоположения блока датчиков 4 глубинной установки магнитного репера магнитной муфты 1; Этот момент характеризуется преобразованием не-г устойчивых (плавающих) показаний дат чика азимута в стабильные. При в скважинах с нулевым и малым наклоном при .невращающемся буровом инструменте сохраняется постоянной сумма показаний датчиков азимута и положения отклонителя, а в наклонных и горизонтальных скважинах показания датчика азимута, чувствительньй . элемент которого предварительно размещен в плоскости, перпенднкулярной оси датчика положения Ътхспони.теля, ост.аются постоянными и при вра щении бурового инструмента. Так.как длина компоновки ниже блока датчиков 4 известна, этим моментом опреде ляется местоположение бурового инстр мента в скважине. Ориентирование бурового инструмента в обсадной колонне скважины с нулевым и малым наклоном осуществляю по азимуту, заданному относительно полюса 2, используя сумму сигналов датчиков азимута и положения отклбни геля, и определяют угол поворота бур вого инструмента как разность между заданньм азимутог и упомянутой суммо После ориентирования, т.е. после пов рота бурового инструмента на вычисленный угол, сумма сигналов датчиков азимута и положения отклонителя долж на измениться на величину угла поворота. При мальк углах наклона с достаточной точностью определяют азимутальное положение на стенке скважины искусственного магнитного полюса 2 как разность между показаниями датчика азимута при замере в реперной магнитной муфте 1 и азимутом, -замере ным в необсаженном стволе на данной 33 глубине скважины, т.е. определяют истинный азимут установки отклонителя или другого бурового инструмента в скважине. Б наклонном или горизонтальном стволе ориентируют буровой инструмент относительно фактического азимута скважины, т.е. относительно апсидальной плоскости, используя сигналы датчика угла положения отклонителя. Использование предлагаемого способа дает возможность определять местоположение различного бурового инструмента и стыковочных узлов, спускаемых на колонне бурильных труб, в обсадной колонне,скважины с точностью, на порядок превышающей результаты, получаемые при известных способах замера общей длины бурильной колонны; производить ориентирование и установку по азимуту отклоняющего клина, используемого для йырезания окна и забуривания дополнительного ствола, в ферромагнитных обсадных колоннах скважины с любыми зенитными углами, производить ориентирование и установку отклонителя с режу- . щрш инструментом, например райбером или долотом, по отношению к рабочей отклоняющего клина с поверхности попадания в оба целью избирательного ствола разветвления; производить ориентирование и установку по азимуту стыковочных узлов, используемых для крепления разветвлений многозабойных, разветвленно-горизонтальных скважин. С повьшениеь. точности вьшолнения вышеперечисленных операций значительно возрастут качественные показатели производства буровых работ. В свою очередь за счет качественного выполнения проводимых операций предусматривается повышение производительности труда на 5%.и экономия календарного времени при строительстве скважин на Т2-15%.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА И ЕГО ОРИЕНТИРОВАНИЕ В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕ, основанный на использовании сигналов, полученных с инклинометра и с забойных датчиков угла положения отклонителя и азимута, о т л, и ч а ю-, щ, и и с я тем, что, с целью обеспе-;; чекия возможности определения .местоположения бурового инструмента в ферромагнитной обсадной колонне, в заданном месте колонны создают магнитный репер, размещают чувствительный элемент датчика азимута в плоскости, перпендикулярной оси датчика положения отклонителя,,и в процессе перемещения бурового инструмента, связанного с инклинометром, регистрирует сигналы датчика азимута, преобразуют их из неустойчивых в стабильные, по которым определяют момент достиже- i ния датчиком азимута места установки магнитного репера и .его азимутальное положение. 2. Способ по П.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что.буровой инструмент в скважинах с нулевым и малым наклоном ориентируют по разности между заданным ааимутрм и суммой сигналов обо их датчиков, а в наклонных и гориto зонтальных скважинах - по сигналу о &д оо датчика положения отклонителя.