Устройство для контроля за положением отклонителя ствола скважины Советский патент 1989 года по МПК E21B47/22 

H;vO6p;;TeHMe относится к

бурения наклонно направленных скважин и может быть использовано для определения положения отклонитепя в процессе бурения.

Цель изобретения - обеспечение контроля за положением отрглонителя

ствола скважины в процессе бурения. На чертеже приведено устройство

для контроля за положением отклонителя ствола скважины.

Устройство содержит инклинометр 1 с каротажным кабелем 2 и магнитным

датчиком азимута (не показан) . На инклинометре I аксиально установлена диамагнитная насадка 3, Нйд инклинометром 1 соосно установлена телескопическая система в виде трубы 4 с упором на ее верхнем концеj в которой размещена с возможностью переме щения штанга 5 с утолщением на ниж нем конце. Труба 4 жестко связана с инклинометром 1, а штанга 5 соединена с-кабелем 2 и подгф пкинена относительно трубы 4 спиральной пружиной 6; обеспечивающей их силовое взаимодействие. Насадка 3 выполнена цилигадрической и жестко связана с инклинометром 1 , каруж.ный диз метр и длина насадки 3 вглбраны из обеспечения равенства силы упругости сжатой пружины 6 силе дав- яенил промывочной жидкости 7 на теле скопичес КЗ к систему и ин/слиЕометр 1 в Осевом направлении Электрическая связь кабеля 2 с инклинометром 3 осуществляется при помощи проводной линии 8, проложенной Е скзоаном пазу штанги 5 н свитой в спираль на ае нижнем конце. Инклиноматр помещен 3 колонну бурильнь х труб 9s на которой размещен переводник 10 с магнитной меткой ilj установлекнь5Й кзд от- клон ителем 12 и жестко связгнньй с ним,

Устройство работай сле.цуто.циг г образом ,

В процессе бурения скважины цир- кз лируТ Этцая в бург-шьной кояонне про- мь вочная жидкость 7 зоздайсувует ка инклинометр 1, находящийся в потока жидкости, силой РВ напразленной по потоку, которая может бьггь опрвделе на по формуле Дарси-Вейсбаха

q L-Ш

, 8Р

(tf-ri) 4

-т (D-d)3 (O-fd F

ji3495

де P.,

10

15

20

25

45

:11ерепг д /.аялейия , действующего на приборj S - площадь поперечного сеченшг прибор а i

г коэффициент гидравлического сопротивления кольцевого зазора ф-d), равный 0,2 для турбулентного режима течения жи дкocтиi f пдотность промывочной жид- костищ

q - расход жидкости, проходящей через кольцевой зазор (D-d);

L - длина насадки на инклинометр-,

d - внешний диаметр насадки;

D - внутренний диаметр труб

бурильной колонны. Наружный диаметр и длина насадки 3 выбраны такими, чтобы сила F, обусловленная давлением тдаркулирующей про- {агвочной жидкости 7, бьта равна силе упругости полностью сжатой спиралькой пружины 6 телескопической системы. В этом случае сила F приводит к перемещению инклинометра 1 в крайнее нижнее положение, определяемое равновесием сил тяжести инклинометра 1 с насадкой 3 и .телескопической системой, дополнительной ci-inbi F давления циркулир тощей жидкости н упругой силы сжатой пружины 6 о Условие равновесия сил может быть записано в виде

F 4- Р kl,

где Р - вес инклинометра с насадкой и телескопической системой в жидкостиJ

1с - коэффициент жесткости спиральной пружиныJ

1 - максимально возмоякое перемещение штанги телескопической системы,

при .этом датчик азкчута инклинометра I устанавливается напротив магнитной метки IS переводника 10.

Производят замер приказаний инклинометра, .соответствующий азимуту направления магнитного потока. Крат- ко.временно прекращают циркуляцию промывочной жидкости 7, что приводит к исчезновению сшты давления циркулирующей жидкости, нарушению установленного рав.новесия и подъему инклинометра 1 под действием упругой силы сжатой пружины 6. Датчик

азимута инклинометра удаляется от магнитной метки П переводника 10 на расстояние, на котором влияние магнитной метки 1 на результат измерения магнитного азимута не проявляется, после чего регистрируют азимут ствола скважины, определяют угол поворота отклонителя 12 и устанавливают его в заданном направлении.

Устройство апробировано при турбинном бурении наклонно направленной скважины с профилем, состоящим из вертикального участка и участка набора зенитного угла ствола (45°), характеризующегося большой длиной второго участка, на котором проводят работы с отклонителем. Желаемое направление по азимуту ствола скважины составляло 110°. В скважину была опущена колонна бурильных тр с «аружным диаметром I 14 мм Овнутрен ний диаметр 95 мм) со стандартной компоновкой низа бурильного инструмента, включающего долото, турбобур, отклоиитель Р-1 и бурильные трубы. Под колонной бурильных труб нйд отклонителем была размещена диамагнитная труба (переводник из стали 1Х18Н9Т с направляющей воронкой и магнитными полюсами, установленньмй в плоскости действия отклоняющей системы. Колонна груб бьша опущена в скважину на глубину 302 м до участка интенсивного набора зенитного угла, после чего на верх бурильной колонны бьш устаг овлен переходник, обеспечивающий перевод кабеля в скважине на

0

5

ход Ж1ЩКОС , Jipjf промывке ь .г; вовлен равиг--- , к 7с, что .:...)аспе- чило воздействие ,ia инк.пиио .етр - гелескопи :ескуь систему силы Г oJOIi вызвавшей перемещение инклинометра внкз нл 2 м и установку д тчьжа .кь.; мута инклинометра напрс.-ав магиитн .« метки переводника.

В процессе буренйя скважины произвели замер показаний инклинометра (ПИ) И; определяли положение плоско сти действия отклонителя относительно стран света, равное 150,,2.

Определили азимут установленного отклонителя (А,,),; пользуясь вьфа- жением

0

А. 360 -ПИ

+ А

ска

360

+ 123,5 333,3%

где ПИ - показан1-1я инклинометра в соориентированном магнитном потоке

А .. - азимут скважины. Для установки отклонителя требЗ 3 мое положение, осуществили доворот инструмента ротором по часовой стрелке на угол, равный:

333,3 - А,

Зоп

5

+ 110- где А.

J..6,7

- жeJ ,кии агикут установки

отклокигел;. ,

Пссле разворота нкструь екта ротором ссгтцестБлен тго:зторньгй замер, ко торьп-i подтвердил правильное гь пре.шл- дущей установки ovpi-nbHoro инстру

Изобретение относится к технике бурения наклонно-направленных скважин и позволяет обеспечить контроль за положением отклонителя ствола скважины в процессе бурения. В бурильной трубе 9 размещен инктинометр (И) 1 с каротажными каьелем 2 и магнитным датчиком азимута. Над И 1 соосно установлена телескопическая система в виде трубы 4, в которой размещена с возможностью перемещения штанга 5. Труба 4 жестко связана с И 1, а штанга 5 соединена с кабелем 2 и подпружинена относительно трубы 4 пружиной (П) 6. На И 1 аксиально установлена диамагнитная насадка 3. Наружный диаметр и длина насадки 3 выбраны из условия обеспечения равенства силы упругости сжатой П 6 силе давления промывочной жидкости (Ж) 7 на телескопическую систему и И 1 в осевом направлении. В трубе 9 размещен переводник 10 с магнитной меткой 11, установленный над отклонителем 12 и жестко связанный с ним. Под действием давления Ж 7 И 1 опускается в переводник 10 и измеряется значение азимута в соориентированном магнитном потоке. Прекращают циркуляцию Ж 7. Под действием упругой силы сжатой П 6 И 1 удаляется от метки 11 и измеряется значение азимута скважины. На основании измеренных значений определяют азимут установки отклонителя 12. 1 ил.

наружную поверхность бурильной колон- 0 мента.

иы. Затем внутрь бурильных труб на Использование предлагаемого устрой- кабеле был опущен цифровой инклинометр ИН1-721 непрерывного действия, снабженный диамагнитной насадкой дли45

ной 1,0 м и наружным диаметром 80 MMj закрепленной на инклинометре, и телескопической системой с рабочим ходом щтанги 2,5 и и жесткостью спиральной пружины 300 Н/м, установленной между кабелем и инклинометром. Место вывода кабеля из колонны бурильных труб было герметизировано, а колонна опущена на глубину 350 м до достижения инструментом забоя скважины. Датчиком азимута инкличо- метра определили азимут скважины, равный 123,5°, после чего бьша включена циркуляция промывочной жидкости и начат процесс бурения скважины. Рас5sl

55

стйа позволяет по сравнеккйз .:. npovo - типом осу1цеств;гть контроль за положением отклонителя ствола скважины в процессе ее бурения и тем сам1-- ; значительно ускорить процасс строительства скра -лш-г за счет оператг-шно™ ГС получения икклинометр)тчаской ин форма даи, сокрад,ения числа корректгг- ровокэ связанных с отклонением про филя 3 процесса набора критвизны, по- вьгсить соответствие фактического про-- филя скважины проектному путем повьг- щения точности ориентирования отклонителя и контроля пространствервдого положения ствола скважины. Формула изобретения

Устройство для контроля за положением отклонителя ствола скважины9

Использование предлагаемого устрой

5

sl

5

стйа позволяет по сравнеккйз .:. npovo - типом осу1цеств;гть контроль за положением отклонителя ствола скважины в процессе ее бурения и тем сам1-- ; значительно ускорить процасс строительства скра -лш-г за счет оператг-шно™ ГС получения икклинометр)тчаской ин форма даи, сокрад,ения числа корректгг- ровокэ связанных с отклонением про филя 3 процесса набора критвизны, по- вьгсить соответствие фактического про-- филя скважины проектному путем повьг- щения точности ориентирования отклонителя и контроля пространствервдого положения ствола скважины. Формула изобретения

Устройство для контроля за положением отклонителя ствола скважины9

содержащее инклинометр с каротажным кабелем и магнитным датчиком азимута диамагнитную насадку, аксиально установленную на инклинометре, и переводник с магнитной меткой, размещенный на колонне бурильных труб над отклонителем и жестко связанный с ним, отличающееся тем, что, с целью обеспечения контроля за положением отклонителя ствола скважины в процессе бурения, оно снабжено соосно установленной над инклинометром телескопической системой в виде трубы, в которой размещена с возможностью перемещения штанга, при этом жестко связана с инклинометром, штанга подпружинена относительно трубы

0

5

спиральной пружиной и соединена с каротажным кабелем, а насадка выполнена цилиидрической, при этом величина максимально возможного .перемещения 1 штанги выбрана из условия

kl F + Р,

где k - коэффициент жесткости пружины;F - сила давления промывочной

жидкocт на телескопическую систему и инклинометр в

осевом направлении; Р - вес инклинометра с насадкой и телескопической системой в жидкости.