Способ контроля искривления ствола скважины Советский патент 1991 года по МПК E21B47/02 

1

(21)4681100/03

(22) 180489

(46)23 1091 Бюл №39

(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики

(72)В.А, Чесноков, В А. Рапин, Д.А. Бернш- тейн, И.М. Барский, В.Н. Макаров, В.А. На- польский и В.И. Евдокимов

(53) 622.243.7(088 8)

(56) Григорян A.M., Лепешинский А.Ю. Геофизические измерения в пологих и горизонтальных стволах. - Нефтяное хозяйство, 1954, Nf 12.

Европейцев Р К.. Тарасов Г.Д., Кононов А.Ф. и др. О строительстве в Западной Сибири первой горизонтальной скважины. - Нефтяное хозяйство, 1986, № 12.

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ

(57) Изобретение относится к бурению глубоких скважин (С), в частности горизонтальных и сильно наклоненных. Цель - повышение точности контроля искривления ствола С. На бурильной трубе (ВТ) устанавливают во взаимно перпендикулярных плоскостях датчики прогиба (тензорезисторы), градуируют их, прогибая БТ на заданную величину прогиба и регистрируя величину выходного сигнала. Устанавливают БТ в рабочее положение. С помощью градуировоч- ной зависимости по величине выходного сигнала датчиков определяют прогиб в вертикальных и горизонтальных плоскостях. Далее аналитически рассчитывают азимут и зенитный угол наклона С и радиус искривления ствола скважины. 4 ил.

Ё

Изобретение относится к бурению глубоких разведочных и эксплуатационных скважин, в частности к проводке горизонтальных и сильно наклоненных скважин.

Цель изобретения - повышение точности контроля искривления ствола скважины.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующая способ; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - участок ствола скважины с параметрами его искривления; на фиг. 4 - геометрические построения для расчета азимута и зенитного угла наклона скважины.

Устройство содержит бурильную трубу 1, на которой герметично установлены во взаимно перпендикулярных плоскостях датчики 2-5 прогиба, в качестве которых использованы тензорезисторы, наклеиваемые на корпус бурильной трубы 1. Датчики 2-5 прогиба с помощью проводов 6 соединены с электронным блоком 7, который вместе с индикатором 8 рабочего положения трубы 1 размещен в одном кожухе, укрепленном в бурильной трубе 1 с помощью кронштейнов 9. Передача информации на поверхность производится по электропроводному кабелю 10. Индикатор рабочего положения трубы представляет собой вращающуюся рамку с эксцентричным грузом, соединяющую электрический контакт в том случае, когда труба находится в рабо- чем положении (фиг. 1). В этом положении датчики 2 и 3 расположены в вертикальной плоскости, причем датчик 2 находится сверху, а датчик 3 - снизу трубы.соответственно датчики 5 и 4 - слева и справа трубы При

ON 00 О

Ј

этом датчики 2-5 дают информацию: датчик 3 - увеличение зенитного угла, датчик, 2 - уменьшение зенитного угла, датчик 5 - увеличение азимута, датчик 4 - уменьшение азимута.

Способ осуществляется следующим образом.

Перед спуском в скважину датчики прогиба градуируют, прогибая трубу 1 на заданную величину прогиба и регистрируя величину выходного сигнала. Далее наворачивают трубу с датчиками на турбобур или забойный двигатель и опускают инструмент на забой скважины. Для передачи информации используют либо бурильные трубы с встроенной линией связи, либо используют каротажный кабель, переводя его с помощью бокового переводника из затрубно- го пространства внутрь бурильных труб. Приподнимают инструмент над забоем на 0,5 м для того, чтобы он находился на весу. Поворачивают трубы ротором в рабочее положение, о чем свидетельствует замыкание электрического контакта в индикаторе 8 рабочего положения труб. После установки трубы f с датчиками 2-5 в рабочее положение (фиг, 1 и 2) измеряют последовательно выходной сигнал от каждого из датчиков 2-5. Под действием силы тяжести бурильные трубы принимают форму ствола сква- жины.

При этом в вертикальной и горизонтальной плоскостях трубы имеют прогиб Л. характеризующий радиус искривления R в данной плоскости. С помощью градуировоч- ной зависимости по величине выходного сигнала датчиков 2-5 определяют прогиб Д в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Далее рассчитывают азимут и зенитный угол наклона ствола скважины из геометрических построений, где АВ Е - длина трубы (по дуге); ОА OB OD R - радиус искривления скважины в плоскости измерений; CD Д - прогиб трубы в плоскости измерений; F - точка измерения; Е - точка отсчета (точка, в которой азимут и зенитный угол наклона скважины известны).

L CBD iCAD a.

Допуская, что длина дуги DB приблизи- тельно равна отрезку прямой DB, получают

Д 2Д sin a -f- --fТ

Учитывая, что прямая AD параллельна касательной к траектории скважины в точке

Е, а прямая DB параллельна касательной в точке F, можно сделать вывод, что зенитный угол наклона в точках Е и F различается на угол 2 а , Исходя из этого, имеют + 2a

2 Ав или/ вР /.вЕ + 2 arcsln ,

где I. вР и L вЕ - соответственно зенитный угол в точках F и Е;

Дв - прогиб трубы в вертикальной плоскости.

Аналогичная формула расчета для азимута

+ 2 arcsln ,

где L rF и L гЕ - соответственно азимут в точках F и Е:

Дг - прогиб трубы в горизонтальной плоскости.

Погрешность измерений зенитного угла и азимута оценивают, исходя из точности измерения прогиба Д, которая составляет ± 5 мм. Из тех же геометрических построений определяют радиус искривления скважины в вертикальной или горизонтальной плоскости, зная прогиб трубы Д и ее длину Р

-АТаким образом, измеряя величину прогиба бурильной трубы, можно сразу определить радиус искривления скважины и откорректировать его в процессе дальнейшего бурения.

Предлагаемый способ обеспечивает повышенную точность измерений зенитного угла и азимута, которая составляет ± 0,1°. Это позволяет повысить точность проводки горизонтальных скважин и сократить сроки их сооружения, так как исключается перебу- ривание стволов, связанное с непопаданием в продуктивный пласт

Формула изобретения Способ контроля искривления ствола скважины, включающий измерение параметров траектории ствола скважины, по которым контролируют его искривление, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности контроля искривления ствола скважины, измеряют величину прогиба бурильных труб в вертикальной и гори- зонтальной плоскостях, по которой определяют зенитный угол, азимут наклона и радиус искривления ствола скважины.

Фиг 1

А-А

Фиг.2

Фиг L/