Способ доставки геофизического прибора в горизонтальную скважину

 

Изобретение относится к области бурения горизонтальных и сильнонаклоненных скважин. Нижний конец колонны бурильных труб оснащают специальным патрубком со стопорным кольцом и опускают до верхней границы интервала исследования. Геофизический прибор закрепляют на нижнем конце колонны из трубчатых элементов и спускают на геофизическом кабеле внутрь колонны бурильных труб. На верхней трубе колонны опускаемой на кабеле устанавливают стопорное кольцо с наружным диаметром, превышающим внутренний диаметр стопорного кольца, что позволяет произвести захват колонны трубчатых элементов и надежно извлечь прибор из горизонтального участка в случае прихвата. Использование изобретения повышает надежность и безаварийность работ по доставке геофизических приборов в горизонтальный ствол скважины при проведении геофизических исследований. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области бурения глубоких нефтяных скважин, в частности к бурению горизонтальных и сильнонаклонных скважин.

Известен способ доставки 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, а регистрацию геофизической информации производят при подъеме бурового инструмента и синхронном подъеме и сматывании геофизического кабеля.

Способ обеспечивает высокую надежность и безаварийность при проведении геофизических исследований горизонтальных скважин.

Вместе с тем указанный способ имеет ряд существенных недостатков: низкая производительность и сложность проведения работ, поскольку доставка и перемещение прибора осуществляется на бурильных трубах; быстрый износ геофизического кабеля, расположенного в затрубном пространстве; сложность синхронизации скорости подъема бурильных труб и регистрации диаграмм, что приводит к значительным погрешностям "привязки" диаграмм по глубине скважины; необходимость применения специальных защитных контейнеров, ограничивающих применение геофизических методов, требующих непосредственного контакта измерительный систем со стенкой скважины (кавернометрия, ГГК, микрозонды и др.).

Известен способ доставки геофизических приборов с помощью груза, подвешиваемого на каротажный кабель выше геофизического прибора. Данный способ принят в качестве прототипа [2], как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату. Груз выполнен в виде секций, состоящих из трубчатых элементов, связанный между собой при помощи разъемных замковых соединений и свободно надеваемых на кабель. Геофизический прибор вместе с грузом на геофизическом кабеле опускается в открытый ствол скважины на заданную глубину. Благодаря приданной кабелю жесткости геофизический прибор перемещается вдоль ствола горизонтальной и искривленной части скважины.

Указанный способ в значительной степени свободен от недостатков, присущих способу (патент США N 4082144), перечисленных выше.

Однако, в отличие от него, указанный способ имеет существенный недостаток - это низкая надежность и высокая аварийность при проведении геофизических работ на скважине, особенно в сложных геолого-технических условиях (большая глубина скважины, большая протяженность горизонтального участка ствола скважины, наличие сыпучих пород и т.п.).

Это обусловлено тем обстоятельством, что груз, состоящий из набора трубчатых элементов, соединенными между собой, имеет довольно большой вес и длину (порядка 400-600 м), что создает большую вероятность его прихвата в открытом стволе скважины и возникновения аварийный ситуации, поскольку геофизический кабель не позволяет давать большое тяговое усилие (более 4-6 т), необходимое для вытаскивания колонны трубчатых элементов в случае их прихвата. При повышении тяговых усилий на геофизический кабель произойдет его обрыв и колонна прихваченных труб длиной порядка 400-600 м будет замурована в скважине. Как показывает практика, аварийные работы по извлечению из горизонтального ствола прихваченных труб является очень трудоемким и сложным и в большинстве случаев положительных результатов не дают.

Задачей изобретения является повышение надежности и безаварийности работ по доставке геофизических приборов в горизонтальный ствол скважины при проведении геофизических исследований.

Поставленная задача достигается тем, что в способе доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину, включающем подвешивание на геофизическом кабеле трубчатых элементов, придающих жесткость кабелю, соединение их между собой в колонну, пропуск кабеля внутри колонны и спуск геофизического прибора и колонны соединенных между собой труб в скважину на геофизическом кабеле, согласно изобретению, в скважину предварительно опускают колонну бурильных труб до верхней границы интервала исследования горизонтального ствола, при этом нижний конец колонны бурильных труб оснащают специальным патрубком со свободным проходным отверстием, внутри которого устанавливают стопорное кольцо с внутренним диаметром, превышающим диаметр геофизического прибора и колонны труб, опускаемой в скважину на геофизическом кабеле, а на верхней трубе колонны, опускаемой в скважину на геофизическом кабеле, устанавливают ответное стопорное кольцо с наружным диаметром, превышающим внутренний диаметр стопорного кольца, устанавливаемого внутри специального патрубка, при этом спуск геофизического прибора и колонны соединенных между собой патрубков в горизонтальную скважину на геофизическом кабеле осуществляют через предварительно спущенную в скважину колонну бурильных труб.

Надежность и безаварийность работ по предложенному способу достигается за счет того, что колонна труб, спускаемых на геофизическом кабеле через колонну бурильных труб, испытывает значительно меньшее тормозящее сопротивление за счет силы трения, по сравнению с полностью открытым стволом, кроме того, в значительной степени уменьшается вероятность прихвата опускаемых на кабеле труб в открытый участок ствола скважины, поскольку особо опасные интервалы скважины, находящиеся выше горизонтального участка, будут перекрыты бурильной колонной, при этом предложенный способ позволяет при необходимости в сложных ситуациях осуществлять промывку ствола скважины путем циркуляционной прокачки бурового раствора через предварительно спущенную колонну бурильных труб, что также в значительной степени должно способствовать нормализации условий проведения работ.

Наиболее важным достоинством предложенного способа является тот факт, что даже в случае осложненного прихвата колонны труб, опускаемых на геофизическом кабеле в открытой части ствола скважины, когда с помощью кабеля их извлечь не представляется возможным, аварийная ситуация может быть легко устранена путем подъема колонны бурильных труб. В этом случае нижний конец бурильных труб, оснащенный специальным патрубком, надежно захватывает верхнюю трубу колонны, подвешенной на геофизическом кабеле, и последняя легко извлекается из скважины вместе с бурильными трубами.

Таким образом, предложенный способ, сохраняя основные преимущества каждого из рассмотренных выше способов, свободен от недостатков, присущих каждому из них.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что: в скважину предварительно опускают колонну бурильных труб до верхней границы интервала исследования горизонтально ствола; нижний конец колонны бурильных труб оснащают специальным патрубком со свободным проходным отверстием, внутри которого устанавливают стопорное кольцо с внутренним диаметром, превышающим диаметр геофизического прибора и колонны труб, опускаемой в скважину на геофизическом кабеле; на верхней трубе колонны, опускаемой в скважину на геофизическом кабеле, устанавливают ответное стопорное кольцо с наружным диаметром, превышающим внутренний диаметр стопорного кольца, устанавливаемого внутри специального патрубка; спуск геофизического прибора и колонны соединенных между собой труб в горизонтальную скважину на геофизическом кабеле осуществляют через предварительно опущенную в скважину колонну бурильных труб.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию "новизна". Заявителю неизвестны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод в соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".

Применение способа показано на чертеже и производится в следующей последовательности операций.

В скважину 1 опускают колонну бурильных труб 2 до верхней границы интервала исследования горизонтального ствола, нижний конец которой перед спуском оснащают специальным патрубком 3 со свободным проходным отверстием, внутри которого устанавливают стопорное кольцо 4 с внутренним диаметром, превышающим наружный диаметр геофизического прибора 5.

Затем внутрь бурильных труб 2 на геофизическом кабеле 6 опускают набор трубчатых элементов 7, соединенных между собой в жесткую колонну, на нижнем конце которой 8 закреплен геофизический прибор 5.

С целью уменьшения веса трубчатые элементы 7 изготавливают из относительно легкого материала, например дюралюимния.

Внутри колонны трубчатых элементов пропускают электропроводящий кабель 9, с помощью которого осуществляется электрический контакт геофизического прибора 5 с геофизическим кабелем 6.

На конце верхней трубы 10 устанавливают ответное стопорное кольцо 11 с наружным диаметром, превышающим внутренний диаметр стопорного кольца 4, установленного внутри патрубка 3.

Длину колонны 7, опускаемой на геофизическом кабеле 6, выбирают несколько большей, чем расстояние между патрубком 3 колонны бурильных труб 2 и забоем скважины 12.

При плохой проходимости прибора 5 и подвешенной на геофизическом кабеле колонны 7 вдоль открытого ствола горизонтального участка скважины 13 предлагаемое решение позволяет создавать дополнительное тяговое усилие путем циркуляционной прокачки бурового раствора с устья скважины 14 через бурильные трубы 2, за счет чего в значительной степени повышается надежность доставки геофизического прибора 5 в интервал исследования. После окончания доставки геофизического прибора 5 в интервал исследования производят регистрацию геофизической информации путем подъема с помощью геофизического кабеля 6 колонны подвешенных на нем труб 7 с геофизическим прибором 5.

В случае осложненного прихвата колонны 7 и геофизического прибора 5 в открытой части ствола скважины 13, когда с помощью геофизического кабеля 6 из-за его относительно малого разрывного усилия их извлечь из скважины не представляется возможным, аварийная ситуация может быть легко и надежно устранена следующим путем.

Производят натяжение геофизического кабеля 6 с усилием, превышающим предельно допустимое для данного типа кабеля. В этом случае произойдет порыв геофизического кабеля вероятнее всего в месте его соединения с колонной труб 7 (точка 15), т.к. в наиболее слабом месте. Поскольку геофизический кабель в принципе не может быть прихвачен, так как никогда не выходит из бурильных труб в открытую часть скважины, то после его отрыва от колонны труб 7, его легко извлекают на поверхность в целости и невредимости.

После чего производят подъем бурильных труб 2. Поскольку наружный диаметр стопорного кольца 11, установленного на верхней трубе 10 прихваченной колонны трубчатых элементов 7, превышает внутренний диаметр стопорного кольца 4, установленного внутри специального патрубка 3, то при подъеме колонны бурильных труб 2 произойдет захват колонны трубчатых элементов 7 и она будет надежно извлечена из скважины вместе с колонной бурильных труб 2.

По сравнению с прототипом, предложенный способ доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину позволяет: в значительной степени повысить надежность и безаварийность проведения работ на скважине;
в случае осложненного прихвата в открытом стволе горизонтальной скважины колонны трубчатых элементов позволяет легко и надежно устранить аварийную ситуацию и извлечь ее из скважины.

Формула изобретения

Способ доставки геофизического прибора в горизонтальную скважину, включающий подвешивание на геофизическом кабеле трубчатых элементов, придающих жесткость кабелю, соединение их между собой в колонну, пропуск кабеля внутри колонны и спуск геофизического прибора и колонны соединенных между собой труб в скважину на геофизическом кабеле, отличающийся тем, что в скважину предварительно опускают колонну бурильных труб до верхней границы интервала исследования горизонтального ствола, при этом нижний конец колонны бурильных труб оснащают специальным патрубком со свободным проходным отверстием, внутри которого устанавливают стопорное кольцо с внутренним диаметром, превышающим диаметр геофизического прибора и колонны труб, опускаемой в скважину на геофизическом кабеле, а на верхней трубе колонны, опускаемой в скважину на геофизическом кабеле, устанавливают ответное стопорное кольцо с наружным диаметром, превышающим внутренний диаметр стопорного кольца, устанавливаемого внутри специального патрубка, при этом спуск геофизического прибора и колонны соединенных между собой труб в горизонтальную скважину на геофизическом кабеле осуществляют через предварительно спущенную в скважину колонну бурильных труб.

РИСУНКИ

Рисунок 1