Способ доставки геофизического прибора в горизонтальную скважину

 

Использование: бурение горизонтальных и сильнонаклоненных скважин. Сущность изобретения: геофизический прибор спускают в скважину в защитном контейнере совместно с отрезками труб, использованных в качестве насадок и соединенных герметично между собой с уплотнениями верхнего и нижнего концов. Образованная внутренняя полость заполнена воздухом. Подвешивание отрезков труб на кабель осуществляется с помощью сальника-жимка, а герметичность внутренней полости труб - с помощью уплотнения. Использование изобретения исключает возможность прихвата груза при доставке геофизических приборов в горизонтальный ствол скважины. 2 ил.

Изобретение относится к бурению глубоких нефтяных скважин, в частности к бурению горизонтальных и сильнонаклоненных скважин.

Известен способ добавки геофизических приборов в горизонтальные скважины [1] в котором геофизический прибор опускают в скважину и перемещают в горизонтальном стволе в защитном "прозрачном" для геофизических методов исследований контейнере, закрепленном на нижнем конце колонны бурильных труб. При этом для перемещения геофизического прибора в качестве движителя используются бурильные трубы. Способ обеспечивает высокую надежность проведения геофизических исследований горизонтальных скважин. Однако для его осуществления необходимо проводить спускоподъем колонны бурильных труб, что требует значительного времени и материальных затрат.

Известен способ доставки геофизических приборов с помощью груза, подвешиваемого на каротажный кабель выше геофизического прибора [2] Данный способ принят в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату. Груз выполнен в виде секций, состоящих из трубчатых насадок, связанных между собой при помощи разъемных замковых элементов таким образом, что секции груза свободно надеваются на каротажный кабель и вместе с геофизическим прибором опускаются в открытый ствол скважины на заданную глубину. Благодаря приданной кабелю жесткости, геофизический прибор перемещается в горизонтальной и искривленной части скважины. Преимущество способа по сравнению с известным способом доставки приборов на бурильных трубах состоит в более высокой производительности, так как не требуется производить спуско-подъем бурильных труб, а все операции по доставке в горизонтальный ствол геофизического прибора осуществляются при помощи каротажного оборудования.

Недостатком способа является низкая надежность, обусловленная недостаточной прочностью замковых соединений трубчатых насадок и возможностью прихвата груза с геофизическим прибором в горизонтальном стволе, так как груз обладает значительной массой и требуется значительное усилие для его перемещения по горизонтальному стволу.

Целью изобретения является повышение надежности доставки геофизических приборов в горизонтальный ствол скважины.

Цель достигается тем, что в качестве насадок используют отрезки труб, которые предварительно соединяют в колонну труб, герметизируют внутреннюю полость колонны труб от попадания бурового раствора и заполняют воздухом при атмосферном давлении.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в качестве насадок используют отрезки труб, которые предварительно соединяют в колонну труб и герметизируют внутреннюю полость колонны труб от попадания бурового раствора; заполняют внутреннюю полость колонны труб воздухом при атмосферном давлении.

В связи с тем, что по предложенному способу в качестве насадок используют отрезки труб, которые предварительно соединяют в колонну труб, герметизируют внутреннюю полость колонны труб от попадания бурового раствора и заполняют внутреннюю полость колонны труб воздухом при атмосферном давлении, в значительной степени снижается вес груза при перемещении его в горизонтальном стволе скважины. Снижение веса груза связано с воздействием на него Архимедовой силы, которая обеспечивает всплывание груза к верхней стенке скважины. В результате сопротивление трению груза о стенки скважины уменьшается, снижается усилие, необходимое для перемещения груза в горизонтальном стволе, снижается вероятность прихвата прибора, т.е. повышается надежность доставки прибора в горизонтальный ствол скважины.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Заявителю не известны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".

Способ поясняется с помощью устройства, показанного на фиг. 1, 2.

Защитный электропрозрачный контейнер 3 в сборе с геофизическим прибором 4 соединяют с трубами 2, 1 в колонну труб и подвешивают на роторе. При этом трубы 2 выполнены облегченными, например из дюралюминиевого сплава, и имеет длину, равную длине горизонтального ствола. Трубы 1 выполнены из тяжелого материала, например из стали, и используются в качестве груза для проталкивания труб 2 и защитного контейнера 3 в горизонтальный ствол. Трубы 2 с помощью уплотнения 5 герметизируют от попадания в них бурового раствора из защитного контейнера 3, внутренняя полость которого промывается буровым раствором при движении его по стволу скважины.

Внутрь труб 1 и 2 опускают на каротажном кабеле 6 соединительный разъем 7 до соединения его с геофизическим прибором 4. С помощью сальника-жимка 8 закрепляют верхний конец труб 1 на каротажном кабеле 6 и герметизируют внутреннюю полость 1 и 2 от попадания в нее бурового раствора. При этом внутреннюю полость труб 1, 2 заполняют воздухом при атмосферном давлении. Опускают на забой скважины защитный контейнер 3 с геофизическим прибором 4 и трубами 1 и 2 на каротажном кабеле 6.

Под действием силы веса труб 1 контейнер 3 и трубы 2 входят в горизонтальную часть скважины до достижения забоя контейнером 3. При этом в горизонтальном стволе за счет заполнения труб 2 воздухом происходит их всплытие в буровом растворе к верхней стенке скважины. В результате сопротивление трению о стенки скважины уменьшается, снижается усилие, необходимое для перемещения труб 2 и контейнера 3 в горизонтальном стволе, снижается вероятность прихвата прибора, т.е. повышается надежность доставки прибора в горизонтальный ствол скважины.

После достижения контейнером 3 забоя скважины и проведения измерений геофизическом прибором 4 каротажный кабель 6 поднимают из скважины одновременно с подвешенными на нем трубами 1 и 2 и контейнером 3 с геофизическим прибором 4.

При подъеме на устье скважины трубы 1 закрепляют на роторе, освобождают сальник-жимок 8 и поднимают соединительный разъем 7 на кабеле 6 и извлекают трубы 1 и 2 и контейнер 3 с геофизическим прибором 4 на поверхность.

Рассмотрим пример конкретного применения способа.

В скважину глубиной 2000 м и горизонтальным стволом 200 м, заполненную буровым раствором плотностью 1,15 г/см³, необходимо доставить геофизический прибор массой 20 кг. Для доставки прибора в скважину опускают контейнер 3 с геофизическим прибором 4 на трубах 2 длиной 200 м и трубах 1 длиной 20 м, которые закрепляют на роторе буровой. В трубы 1, 2 опускают на кабеле 6 соединительный разъем 7 до соединения его с геофизическим прибором 4. С помощью сальника-жимка 8 закрепляют верхний конец труб 1 на каротажном кабеле и герметизируют внутреннюю полость труб 1 и 2 от попадания в нее бурового раствора. При этом внутреннюю полость труб 1, 2 заполняют воздухом при атмосферном давлении. Опускают всю систему в сборе на кабеле 6 в скважину до достижения контейнером 3 забоя. При этом в горизонтальном стволе на трубы 2 будет действовать Архимедова сила, прижимающая их к верхней стенке скважины с усилием F D²γ_р-(D-d²)-(P_пр-P_к) [12,9²·1,15 (12,9²-10,6²)·3,6]-(20+100)=15,7[202-162]-120=125-120=5 кг где D, d наружный и внутренний диаметры труб 2; γ_р, γ_тр плотность бурового раствора и труб, г/см³; l длина труб 2; Р_пр, Р_к масса прибора, кабеля, кг.

В горизонтальном стволе при спуске на трубы 2 будет действовать проталкивающее усилие, равное весу труб 1, т.е. 400 кг, а силой трения о стенки скважины, которая менее 5 кг, можно пренебречь.

В вертикальном стволе на кабель будет действовать сила веса труб 1, составляющая 400 кг, что обеспечивает спуск на забой со скоростью до 1000 м/ч.

Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с прототипом является повышение надежности доставки геофизических приборов в горизонтальный ствол скважины.

Формула изобретения

СПОСОБ ДОСТАВКИ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ПРИБОРА В ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ СКВАЖИНУ, включающий подвешивание на каротажный кабель трубчатых насадок, придающих жесткость кабелю, соединение их между собой в колонну и спуск геофизического прибора на кабеле в скважину, отличающийся тем, что перед подвешиванием на каротажный кабель трубчатых насадок каротажный кабель оснащают сальником-зажимом и соединительным разъемом, геофизический прибор помещают в защитный контейнер, колонну из трубчатых насадок присоединяют к защитному контейнеру и герметизируют ее внутреннюю полость от попадания бурового раствора, каротажный кабель опускают во внутреннюю полость колонны из трубчатых насадок и присоединяют соединительным разъемом к геофизическому прибору, при этом подвешивание на каротажный кабель колонны трубчатых насадок осуществляют закреплением ее верхнего конца на каротажном кабеле сальником-зажимом, а в качестве трубчатых насадок используют отрезки труб.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2