Способ бурения наклонных и горизонтальных скважин

 

Изобретение относится к технике проходки и измерения текущих координат забоя наклонных и горизонтальных скважин в процессе бурения. Задачей изобретения является повышение надежности бурения. Способ включает бурение вертикального ствола скважины и установку в буровую компоновку с глубины набора кривизны забойного двигателя, кривого переводника и посадочного устройства. Внутри труб компоновки опускают посредством геофизического кабеля инклинометр и фиксируют его в посадочном устройстве. Бурение наклонной и горизонтальной частей скважины осуществляют поочередным использованием роторного бурения и бурения забойным двигателем и контролируют текущие координаты забоя скважины по показаниям инклинометра. После спуска и фиксации инклинометра в посадочном устройстве в компоновку монтируют нижний трубный проводник с размещенным внутри электронным блоком. Нижний ввод блока присоединен к верхнему разъему кабеля, идущего от инклинометра, а верхний ввод - к системе бескабельной передачи информации на поверхность. В последней используют буровые трубы и шар-кран с электрическими дросселями, установленными в ниппелях и муфтах замков и соединенными между собой проводом, проложенным по телу труб и шар-крана. Выше шар-крана монтируют верхний трубный переводник с размещенным внутри электронным блоком. Нижний его ввод подключен к системе бескабельной передачи информации, а верхний соединен с кабе- лем, проходящим внутри квадрата. Выше квадрата установлен выходной трубный переводник с размещенным внутри электронным блоком. Нижний ввод блока соединен с верхним разъемом кабеля, проходящего внутри квадрата, а верхний ввод - с системой бескабельной передачи данных, смонтированной на вертлюге. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к способам проходки и измерения текущих координат забоя наклонных и горизонтальных скважин в процессе бурения.

Известен способ бурения наклонных и горизонтальных скважин (1). Способ заключается в бурении вертикального ствола скважины, установке в буровую компоновку с глубины набора кривизны кривого переводника, забойного двигателя и системы измерения профиля скважины в процессе бурения (MWD-системы), бурении наклонной и горизонтальной частей скважины поочередным использованием роторного бурения и бурения забойным двигателем и контроле текущих координат забоя скважины по показаниям инклинометра MWD-системы.

Этот способ имеет следующие основные недостатки: - недостаточная скорость передачи информации (до 6-8 секунд на передачу одного параметра); - невозможность работы в условиях применения аэрированных буровых растворов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ бурения наклонных и горизонтальных скважин, заключающийся в бурении вертикального ствола скважины, установке в буровую компоновку с глубины набора кривизны забойного двигателя и кривого переводника, опускании внутри труб компоновки посредством геофизического кабеля инклинометра и фиксации его в нижней части буровой компоновки, бурении наклонной и горизонтальной частей скважины поочередным использованием роторного бурения и бурения забойным двигателем и контроле текущих координат забоя скважины по показаниям инклинометра (2).

Недостатками известного способа являются: - необходимость вывода геофизического кабеля в затрубное пространство через кабельный переводник с этапа набора кривизны скважины, что создает опасность смятия и порыва кабеля; - наличие кабеля в затрубном пространстве не позволяет осуществлять бурение роторным способом; -наличие кабеля в затрубном пространстве не позволяет надежно герметизировать скважину с помощью превенторов на случай аварийного выброса газа или нефти.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности бурения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе бурения наклонных и горизонтальных скважин, включающим бурение вертикального ствола скважины, установку в буровую компоновку с глубины набора кривизны забойного двигателя, кривого переводника и посадочного устройства, опускании внутри труб компоновки посредством геофизического кабеля инклинометра и фиксации его в посадочном устройстве, бурении наклонной и горизонтальной частей скважины и контроле текущих координат забоя скважины по показаниям инклинометра, согласно изобретению, после спуска и фиксации инклинометра в посадочном устройстве в компоновку монтируют нижний трубный переводник с размещенным внутри электронным блоком, обеспечивающим прием и передачу сигналов, причем нижний ввод блока присоединен к верхнему разъему кабеля, идущего от инклинометра, а верхний ввод присоединен к системе бескабельной передачи информации на поверхность, в которой используют буровые трубы и шар-кран с электрическими дросселями, установленными в ниппелях и муфтах замков буровых труб и соединенных между собой проводом, проложенным по телу труб и шар-крана, а выше установленного в буровую компоновку шар-крана монтируют верхний трубный переводник с размещенным внутри электронным блоком, обеспечивающим прием и передачу сигналов, причем нижний его ввод подключен к системе бескабельной передачи информации, а верхний ввод соединен с кабелем, проходящим внутри квадрата, вмонтированного в буровую компоновку над верхним трубным переводником, выше которого установлен выходной трубный переводник с размещенным внутри электронным блоком, обеспечивающим прием и передачу сигналов, причем нижний ввод блока соединен с верхним разъемом кабеля, проходящего внутри квадрата, а верхний ввод соединен с системой бескабельной передачи данных, смонтированных на вертлюге. Кроме этого, в части буровой компоновки, осуществляющей бескабельную передачу сигналов устанавливают трубы-ретрансляторы, имеющие между дросселями муфты и ниппеля усилитель с источником питания. В процессе спуска в скважину бурильных труб перед установкой каждой последующей трубной свечи, состоящей из трех труб, осуществляют проверку функционирования электронного блока и инклинометра с помощью пробника, имитирующего сигналы опроса электронного блока и осуществляющего прием и индикацию информации от электронного блока.

Предлагаемый способ бурения поясняется на фиг. 1.

Сущность способа заключается в следующем. На первом этапе бурения осуществляют бурение вертикального ствола скважины любым из известных способов (роторным с использованием турбобура или забойного винтового двигателя).

Затем собирают компоновку для бурения наклонных и горизонтальных скважин. Она состоит из долота 1, забойного двигателя 2, кривого переводника 3 и посадочного устройства. Далее в состав компоновки входят обыкновенные бурильные трубы 4. Внутрь этих труб на геофизическом кабеле 5 спускают скважинный прибор (инклинометр) 6. Заканчивается участок компоновки, состоящий из обычных бурильных труб 4, нижним трубным переводником 7. Внутри нижнего трубного переводника 7 размещен блок электроники, обеспечивающий прием и передачу сигналов между инклинометром 6 и пультом оператора 8 на поверхности. Нижний ввод блока электроники переводника 7 присоединен к верхнему разъему геофизического кабеля 5, идущего от инклинометра 6. Верхний ввод блока электроники присоединен к системе бескабельной передачи информации на поверхности (3,4).

Выше трубного переводника 7 при бурении наклонного и горизонтального участков скважины буровую компоновку собирают из специальных бурильных труб 9 с антенными переводами, обеспечивающими бескабельную передачу информации на поверхность (3,4). Запирается скважина посредством шар-крана 10. Для осуществления роторного бурения в буровую компоновку монтируют квадрат 11.

Для осуществления системы бескабельной передачи информации используют специальные буровые трубы 9 и шар-кран 10 с электрическими дросселями, установленными в ниппелях и муфтах замков и соединенных между собой проводом, проложенным по телу труб и шар-крана.

В процессе монтажа специальных бурильных труб 9, обеспечивающих бескабельную передачу информации, перед установкой каждой последующей трубной свечи (трех соединенных бурильных труб) осуществляют проверку функционирования электронного блока в трубном переводнике 7 и инклинометра 6 с помощью пробника. Этот пробник имитирует сигналы опроса электронного блока и осуществляет прием и индикацию информации от электронного блока.

В части буровой компоновки, состоящей из специальных бурильных труб 9 и осуществляющей бескабельную передачу сигналов, устанавливают трубы-ретрансляторы 12.

Такая труба-ретранслятор имеет между дросселями муфты и ниппеля специальный усилитель с источником питания. Этот усилитель ретранслирует информацию, идущую по системе бескабельной передачи информации. Тем самым повышается надежность работы системы.

Выше установленного в буровую компоновку шар-крана 10 монтируют верхний трубный переводник 13 с размещенным внутри блоком электроники. Этот блок электроники обеспечивает прием и передачу сигналов, причем нижний ввод блока подключен к системе бескабельной передачи информации, а верхний ввод блока соединен с кабелем 14, проходящим внутри квадрата 11.

Выше квадрата 11 установлен выходной трубный переводник 15 с размещенным внутри блоком электроники, обеспечивающим прием и передачу сигналов. Нижний ввод блока электроники соединен с верхним разъемом кабеля 14, проходящего внутри квадрата 11, а верхний ввод блока соединен с системой бескабельной передачи данных 16, смонтированной на вертлюге 17.

Предлагаемое изобретение позволит повысить надежность бурения наклонных и горизонтальных скважин.

В предлагаемом способе нет необходимости вывода геофизического кабеля в затрубное пространство с этапа набора кривизны скважины после вертикального ствола.

Источники информации: 1. Teleco Oilfield Services Inc. 1990.

2. Патент РФ N 2078921, кл. E 21 В 47/ 022, 1997 -прототип 3. Патент США N 4806928, кл. G 01 V 1/00, 1989.

4. Заявка ФРГ N 3912614, кл. E 21 В 47/12, 1989.

5. Патент РФ N 2040691, кл. E 21 В 47/12, 1992.

Формула изобретения

1. Способ бурения наклонных и горизонтальных скважин включающий бурение вертикального ствола скважины, установку в буровую компоновку с глубины насоса кривизны забойного двигателя, кривого переводника и посадочного устройства, опускании внутри труб компоновки посредством геофизического кабеля инклинометра и фиксации его в посадочном устройстве, бурении наклонной и горизонтальной частей скважины и контроле текущих координат забоя скважины по показаниям инклинометра, отличающийся тем, что после спуска и фиксации инклинометра в посадочном устройстве в компоновку монтируют нижний трубный переводник с размещенным внутри электронным блоком, обеспечивающим прием и передачу сигналов, причем нижний ввод блока присоединен к верхнему разъему кабеля, идущего от инклинометра, а верхний вводя присоединен к системе бескабельной передачи информации на поверхность, в которой используют буровые трубы и шар-кран с электрическими дросселями, установленными в ниппелях и муфтах замков буровых труб и соединенных между собой проводом, проложенным по телу труб и шар-крана, а выше установленного в буровую компоновку шар-крана монтируют верхний трубный переводник с размещенным внутри электронным блоком, обеспечивающим прием и передачу сигналов, причем нижний его ввод подключен к системе бескабельной передачи информации, а верхний ввод соединен с кабелем, проходящим внутри квадрата, вмонтированного в буровую компоновку над верхним трубным переводником, выше которого установлен выходной трубный переводник с размещенным внутри электронным блоком, обеспечивающим прием и передачу сигналов, причем нижний ввод блока соединен с верхним разъемом кабеля, проходящего внутри квадрата, а верхний ввод соединен с системой бескабельной передачи данных, смонтированной на вертлюге.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в части буровой компоновки, осуществляющей бескабельную передачу сигналов, устанавливают трубы-ретрансляторы, имеющие между дросселями муфты и ниппеля усилитель с источником питания.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе спуска в скважину бурильных труб перед установкой каждой последующей трубной свечи, состоящей из трех труб, осуществляют проверку функционирования электронного блока и инклинометра с помощью пробника, имитирующего сигналы опроса электронного блока и осуществляющего прием и индикацию информации от электронного блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1