Способ и устройство для расположения индексирующих приспособлений в обсадной колонне скважины и проведения операций в множественных боковых ответвлениях

 

Способ и устройство для позиционирования и точной ориентации сервисного оборудования скважины внутри обсадной колонны скважины, имеющей индексирующую муфту для обеспечения проведения сервисных работ выбранной скважины. Исследовательский зонд скважины, включающий в себя ультразвуковую сканирующую систему, вводится в обсадную колонну скважины и, в дополнение к проведению обычного обзора скважины, обеспечивает точное измерение внутренней геометрии индексирующих муфт и формирует акустическое изображение, определенно идентифицирующее внутренние особенности, такие как профиль посадки и ориентацию ориентирующего паза относительно опорной системы координат земли, таких как вертикаль, горизонталь и магнитный север. Настоящее изобретение также обеспечивает определение и снятие характеристик дефектов обсадной колонны, таких как внутренняя и внешняя коррозия и изменений толщины стенок обсадной колонны, и также допускает расположение маркетных приспособлений, таких как магнитные и радиоактивные маркеры. Ультразвуковой исследовательский зонд формирует диаграмму геофизических исследований скважины, определенно идентифицирующей расположение и ориентацию каждой индексирующей муфты, таким образом разрешая разработку и управление последующими работами в скважине, таким как бурение боковых ответвлений. Изобретение обеспечивает повышение эффективности бурения боковых ответвлений из основного ствола скважины за счет исключения ошибок в азимутальном направлении забуривания дополнительных боковых ответвлений. 3 с. и 23 з.п.ф-лы, 10 ил.

Настоящее изобретение относится в целом к бурению скважин для добычи нефтепродуктов из приповерхностных зон, представляющих интерес, и к операциям по бурению множественных боковых ответвлений, которые проходят от привычной скважины к зоне или зонам, представляющим интерес, расположенным сбоку от первичной скважины. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу обследования и устройству регуляции положения и ориентации устройств определения в обсадной колонне скважины и к распознаванию типа профиля совпадения устройства определения и ориентации, которое установлено в колонне обсадных труб на определенной глубине скважины, чтобы таким образом разрешить просто и эффективно из первичной скважины выполнить работы в боковых ответвлениях, такие как фрезерование окна в обсадной колонне, бурение бокового ответвления, вход в боковое ответвление, завершение и обработка.

Для бурения боковых ответвлений в нефтяной и газовой скважине некоторые способы бокового отслеживания могут использовать устройство непрерывного определения и ориентации, которое встроено в обсадную колонну. Обычно между секциями обсадной колонны подсоединяется индексирующая муфта и определяет внутренний посадочный профиль, позволяющий инструментам, имеющим соответствующий внутренний посадочный профиль, располагаться и фиксироваться в ней. Для индексации индексирующая муфта может также образовывать внутренний ориентирующий имеющий паз известный азимут. Инструмент для бокового ответвления скважины, имеющий ориентирующий ключ, размещенный внутри ориентирующего паза, должен быть, следовательно, ориентированным в соответствии с азимутом этого паза. Такая постоянная индексирующая позволяет точно и соответствующим образом устанавливать и ориентировать любое оборудование, которое необходимо для формирования и/или завершения бокового ответвления или проведения других специальных операций в азимутальном направлении внутри скважины.

Обычно секции обсадной колонны скважины соединены резьбовыми соединениями так, что относительные позиции соседних секций обсадной колонны в круговом направлении могут значительно изменяться. То же самое верно относительно индексирующих муфт, которые обычно подсоединены к смежным секциям обсадной колонны резьбовыми соединениями. Чтобы достичь точного расположения этих муфт внутри обсадной колонны для скважины значительной глубины, согласно обычной практике, расположение и ориентация каждого соединения колонны относительно соседних соединений должно быть точно измерено. К тому же, другие параметры, которые управляют, например, позиционированием обсадной колонны, длиной колонны, должны быть тщательно проверенными и управляемыми, когда обсадная колонна позиционируется и цементируется внутри скважины так, чтобы индексирующая муфта была размещена точно на требуемой глубине и ориентирующий паз индексирующей муфты должен быть точно размещен в направлении предварительно выбранного азимута. Поскольку многие секции обсадной колонны скважины соединены, то малые ошибки во многих соединениях обсадной колонны могут накапливаться, таким образом, позиционируя ориентирующий паз любой конкретной муфты в азимутальном направлении, которое значительно отличается от азимута, который должен быть. Таким образом, специфические приповерхностные работы в азимутальном направлении, проводимые с ориентиром на паз индексирующей муфты, могут иметь значительную ошибку. Кроме того, когда операция цементирования обсадной колонны завершена, ее положение будет постоянно, таким образом, любая ошибка позиционирования колонны будет постоянно вноситься при проведении операций в боковых ответвлениях.

Очевидно, когда осуществляется исключительно тщательное управление и запись во время установки обсадной колонны для гарантии, что фактическое позиционирование и ориентация индексирующей муфты точно соответствует плану установки обсадной колонны, то стоимость процедуры этой установки по сравнению с установкой обсадной колонны без такого управления значительно увеличивается, таким образом неблагоприятно влияя на полную стоимость бурения скважины и процедуру завершения. Поэтому требуется создать способ для установки обсадной колонны, имеющей индексирующие муфты, размещенные в ней так, чтобы колонна могла быть установлена без необходимости в точной управляемой азимутальной ориентации муфты относительно земных горных порол (формаций). Также требуется создать способ для эффективного и точного определения специфической азимутальной ориентации каждой из муфт ориентации обсадной колонны после того, как колонна введена в скважину и зацементирована. Эта особенность позволит поместить скважинный инструмент в нее избирательно, ориентированными относительно точно измеренного существующего азимута ориентирующего паза индексирующей муфты так, чтобы заданные работы в скважине, например, бурение боковых ветвей, работы по завершению скважины, обработка скважины, фрезерование окна обсадной колонны, цифровое отображение могли быть выполнены, исходя из опорного азимута и ориентации муфты, которые точно измерены и зарегистрированы диаграммой геофизических исследований скважины.

Когда обсадная колонна установлена, патрубки для размещения (посадки) и индексации, также упоминаемые как индексирующие муфты, часто подсоединяются к колонне на выбранных глубинах, чтобы дать возможность вводить скважинные инструменты сквозь обсадную колонну и помещаться и фиксироваться к внутреннему профилю разделяющей муфты. При этом внутренние профили нескольких муфт обсадной колонны должны преднамеренно различаться так, чтобы только инструмент, имеющий соответствующий профиль для размещения, мог быть помещен и зафиксирован в ней. Эта особенность дает возможность инструментам проходить по колонне и через несовпадающие индексирующие муфты, пока не будет достигнута муфта, имеющая соответствующий профиль. Посадочный патрубок с соответствующим профилем позволит фиксирующим кулачкам инструмента упереться в соответствующем профиле и установить с ним фиксирующее соединение.

При обстоятельствах, когда встречается существующая скважина, имеющая индексирующие муфты, особенно муфты, имеющие ориентирующий паз, и внутренний профиль и геометрия совпадения и ориентация не известны, желательно иметь систему для создания изображения внутренней геометрии муфты на диаграмме геофизических исследований скважины и сравнения изображения с локальным отклонением и поворотом, то есть, наклоном обсадной колонны скважины и индексирующей муфты и углом поворота, измеренного от опорного азимута, такого как магнитный север. Изображение, созданное таким образом, должно отобразить особенности позиционирования и ориентации индексирующей муфты, то есть точный внутренний профиль этой муфты и азимутальное направление и размер паза так, чтобы специфические работы в боковых ответвлениях в азимутальном направлении могли быть эффективно разработаны и проведены от опорного направления паза.

Поэтому требуется создать систему регистрации, имеющую ультразвуковой сканер, чтобы таким образом обеспечить возможность создания изображения, точно идентифицирующего внутреннюю геометрию индексирующей муфты или другого устройства позиционирования или индексирования. Также требуется создать систему регистрации, имеющую возможность корреляции (соотнесения) изображения внутренней геометрии выбранной индексирующей муфты в терминах локальных ориентиров в окружении нисходящей скважины. Это даст возможность разработать различные специфические работы в нисходящем направлении в азимутальном направлении нисходящей скважины имея ввиду известную внутреннюю геометрию и ориентацию выбранной индексирующей муфты.

В авторском свидетельстве СССР N 553561, кл. E 21 B 47/14, 1977 г. раскрыт способ исследования необсаженных скважин, при осуществлении которого используется ультразвуковой прибор для обследования скважин, обеспечивающий определение коэффициента отражения от породы, пересеченной этой скважиной, и акустического сопротивления этой породы, а также акустического сопротивления жидкости, находящейся в скважине. В состав ультразвукового прибора для обследования скважин входят внутренние эталонные мишени, которые перемещаются по скважине вместе с прибором.

В авторском свидетельстве СССР N 696149, кл. E 21 B 37/02, 1979 раскрыто устройство для исследования обсадных колонн в скважине, которое повышает точность определения размеров деформации колонны обсадных труб. Это устройство снабжено электромеханическим блоком, который выполнен в виде датчика перемещения, связанного с многорычажным центратором.

В авторском свидетельстве СССР N 192114, кл. E 21 B 7/08, 1967 г. раскрыт способ создания множественных боковых ответвлений от первичной скважины, имеющей обсадную колонну с подсоединенными внутри нее одной или более индексирующими муфтами, согласно которому в скважину опускают инструмент для бокового ответвления, причем этот инструмент контактирует с индексирующей муфтой и имеет регулируемое ориентирующее приспособление и проводят операции в боковых ответвлениях ориентирующим приспособлением инструмента для бокового ответвления.

Этот способ осуществляется устройством, которое является частью обсадной колонны основного ствола и содержит встроенный в обсадную колонну отрезок трубы с расположенными на разной высоте и под одинаковыми углами окнами. Бурение дополнительных скважин производится через эти окна, через которые в эти боковые скважины подаются также и дополнительные обсадные колонны. Устройство включает в себя распределительную головку, снабженную механизмом для однонаправленного поворота, который обеспечивает соответствующее направление бурового инструмента при бурении боковых скважин. Данное устройство относится к устройствам такого типа, которые с обеспечением определенных преимуществ могли бы быть размещены в скважине при помощи настоящего изобретения.

В авторском свидетельстве СССР N 876979 кл. E 21 B 47/02, 1981 г. раскрыто устройство для определения положения инструмента в скважине с повышенной точностью. В устройстве используется конический подшипник с подвижным элементом, который может быть установлен в соответствующее положение с большой точностью под действием эксцентричного груза относительно оси его вращения в плоскости наклона.

Технической задачей настоящего изобретения является создание нового способа и устройства для идентификации внутреннего профиля и специфического индексирующего азимута выбранной индексирующей муфты обсадной колонны и избирательной ориентации разнообразных многочисленных инструментов для операций в боковых ответвлениях во введенном и разделяющем положении в ней с целью простого и эффективного проведения фрезерования окна в обсадной колонне, бурения бокового ответвления, завершения и входа из первичной обсаженной скважины.

Другой задачей настоящего изобретения является создание нового способа обзора и устройства для обнаружения и записи позиции и ориентации приспособления ориентации скважинного инструмента, которые постоянно установлены внутри обсадной колонны в скважине, чтобы таким образом обеспечить ориентир, относительно которого могут быть проведены специфические работы в боковых ответвлениях в азимутальном направлении.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание нового способа обзора и устройства, которые устраняют потребность устанавливать точно измеренные соотношения соединений обсадной колонны относительно друг друга и устанавливать точно измеренные азимутальные соотношения соединений ориентации по отношению к соседним секциям обсадной колонны во время установки этой колонны внутрь скважины.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание нового способа обзора и устройства, обеспечивающих снятие характеристик окружающих формаций, снятие характеристик обсадной колонны и снятие характеристик индексирующей муфты в опорной (исходной) диаграмме геофизических исследований скважины, чтобы таким образом дать возможность впоследствии эффективно разработать и проводить в азимутальном направлении специфические работы в скважине, такие как бурение бокового ответвления, завершение и обслуживание.

Задачей настоящего изобретения является также создание нового способа обзора и устройства, использующих ультразвуковое сканирование из следующего зонда, размещенного внутри обсадной колонны скважины, чтобы таким образом получить акустическое изображение, идентифицирующее специфическое расположение и посадочный профиль выбранной индексирующей муфты обсадной колонны, чтобы таким образом дать возможность скважинному инструменту с совпадающим профилем размещения быть выбранным для посадки в него и точно ориентированным для выполнения азимутальных специфических нисходящих работ в скважине, таких как фрезерование окна обсадной колонны, выравнивание инструмента для бурения бокового ответвления относительно предварительно фрезерованного окна в обсадной колонне и выравнивание инструмента завершения и обслуживания бокового ответвления скважины с пробуренными боковыми ответвлениями в случае повторного входа в боковое ответвление.

Другой задачей настоящего изобретения является создание нового способа и устройства, которые используют ультразвуковое сканирование с дополнительной целью снятия характеристик цемента, чтобы определить целостность завершенной скважины.

Еще одной дополнительной задачей настоящего изобретения является создание нового способа идентификации маркеров, таких как внутренние, встроенные и внешние магнитные или радиоактивные маркеры обсадных колонн скважины, и для определения постоянных структурных частей обсадных колонн, таких как клапаны, кабели, датчики, предварительно изготовленные выходы из обсадных колонн и т. п. , и отображения их на диаграмме геофизических исследований скважины.

Вкратце, с целью проведения бурения бокового ответвления работ по завершению и обслуживанию из первичной скважины, настоящее изобретение касается способа обзора и устройства обнаружения и регистрации позиции и ориентации индексирующих приспособлений, которые были установлены внутри скважины в постоянной сборке с обсадными трубами скважины. Настоящее изобретение также предусматривает распознавание типа совпадающего внутреннего профиля и индексирующего азимута индексирующей муфты, которая была установлена на определенной глубине, и корреляции этих введенных и индексирующих характеристик с другими параметрами, которые характеризуют обсадную колонну скважины и/или формацию, которая окружает обсадную колонну скважины.

Эти технические задачи решаются тем, что в способе создания множественных ответвлений от первичной скважины, имеющей обсадную колонну с подсоединенными внутри нее одной или более индексирующими муфтами, согласно которому в скважину опускают инструмент для бокового ответвления, контактирующий с индексирующей муфтой и имеющий регулируемое ориентирующее приспособление, и проводят операции в боковых ответвлениях ориентирующим приспособлением инструмента для бокового ответвления, согласно изобретению, вводят исследовательский зонд в обсадную колонну скважины и в выбранную индексирующую муфту, распределяют ультразвуковую волну через текучую среду скважины внутри обсадной колонны для отражения ее от внутренних поверхностей выбранной индексирующей муфты и получают из них акустическое изображение внутренних поверхностей индексирующей муфты, обрабатывают полученное акустическое изображение для сравнения его с локальным отклонением скважины и относительным углом азимута, инструмент для бокового ответвления опускают внутрь выбранной индексирующей муфты, причем регулируемое ориентирующее приспособление этого инструмента образует ориентирующий элемент для парного азимутального индексированного зацепления внутри ориентирующего паза выбранной индексирующей муфты с ориентирующим элементом, ориентированным в выбранном направлении угла азимута относительно инструмента для бокового ответвления.

Можно в качестве инструмента для бокового ответвления использовать инструмент фрезерования окна в обсадной колонне и проводят операции в боковых ответвлениях посредством фрезерования окна в обсадной колонне в направлении угла по азимуту, определенном частично углом азимута ориентирующего паза выбранной индексирующей муфты и частично определенном регулируемой позицией в азимутальном направлении ориентирующего элемента регулируемого ориентирующего приспособления инструмента фрезерования окна в обсадной колонне.

Можно также в качестве инструмента для бокового ответвления использовать инструмент для бурения бокового ответвления и при проведении операций в боковых ответвлениях бурят боковое ответвление с помощью инструмента для бурения бокового ответвления, ориентированного в соответствии с выбранным углом азимута, определенным частично углом азимута ориентирующего паза выбранной индексирующей муфты и определенным частично регулируемой позицией в азимутальном направлении ориентирующего элемента относительно инструмента для бурения бокового ответвления.

Возможно также в качестве инструмента для бокового ответвления использовать инструмент входа в боковое ответвление для направления скважинных инструментов от первичной обсаженной скважины через окна обсадной колонны в боковые ответвления, и при проведении операций в боковых ответвлениях вводят инструмент через обсадную колонну скважины и в направляющее зацепление с инструментом входа в боковое ответвление, который направляет инструмент из обсадной колонны скважины в выбранное боковое ответвление.

Целесообразно дополнительно регистрировать локальное отклонение скважины и относительный угол азимута опорного акустического изображения в диаграмму геофизических исследований скважины. При этом дополнительно сравнивают акустическое изображение с локальным отклонением скважины и относительным углом азимута для получения диаграммы геофизических исследований скважин азимутальным опорным направлением.

Желательно при обработке акустического изображения осуществлять электронное преобразование акустического изображения из основанного на времени изображения в основанное на геометрии изображение.

Возможно при распространении ультразвуковой волны и получения изображения использовать дифференциацию времени прохождения первого эхо-сигнала для получения акустического изображения.

Предпочтительно при распространении ультразвуковой волны и получении изображения формировать ультразвуковую волну из ультразвукового сканера внутри исследовательского зонда, измерять дифференциацию времени прохождения первого эхо-сигнала от внутренних поверхностей индексирующей муфты к ультразвуковому сканеру и регистрировать дифференциацию времени прохождения первого эхо-сигнала для создания акустического изображения. При этом дополнительно сравнивают акустическое изображение с локальным отклонением скважины и относительным углом азимута для получения диаграммы геофизических исследований скважин азимутальным опорным направлением.

Вышеуказанные технические задачи решаются и тем, что, в способе создания множественных боковых ответвлений в обсаженной скважине, имеющей одну или более индексирующих муфт, фиксированных в ней, согласно которому вводят инструмент для бокового ответвления через обсадную колонну в выбранную индексирующую муфту и проводят операции в боковых ответвлениях из обсадной колонны скважины инструментом для бокового ответвления, согласно изобретению, вводят имеющий ультразвуковой сканер исследовательский зонд скважины в обсадную колонну до положения внутри выбранной индексирующей муфты, имеющей внутренний профиль и ориентирующий паз, распределяют ультразвуковую волну от ультразвукового сканера через буровой раствор, присутствующий в обсадной колонне, таким образом вызывая отражение ультразвуковой волны от внутренних поверхностей выбранной индексирующей муфты, и получают акустическое изображение внутренних поверхностей индексирующей муфты, сравнивают акустическое изображение внутренних поверхностей индексирующей муфты с локальным отклонением и относительным углом азимута, чтобы получить азимутальный ориентир, идентифицирующий угол азимута ориентирующего паза, обрабатывают полученное акустическое изображение и формируют диаграмму исследования скважины, идентифицирующую позицию и ориентацию выбранной индексирующей муфты, идентифицирующей внутренний профиль этой муфты и угол азимута ориентирующего паза, причем инструмент для бокового ответвления имеет регулируемое индексирующее приспособление, образующее ориентирующий ключ для ориентации зацепления внутри ориентирующего паза индексирующей муфты, и ориентирован частично углом азимута ориентирующего паза индексирующей муфты и частично регулируемой позицией регулируемого индексирующего приспособления относительно инструмента для бокового ответвления.

Целесообразно при сравнении акустического изображения внутренних поверхностей индексирующей муфты с локальным отклонением и относительным углом азимута обрабатывать акустическое изображение в зависимости от угла поворота и обрабатывать акустическое изображение в зависимости от глубины. При проведении азимутального сравнения определяют магнитный север в выбранной индексирующей муфте, определяют ориентацию ориентирующего паза относительно магнитного севера и устанавливают определенную ориентацию ориентирующего паза в диаграмме геофизических исследований скважины.

Предпочтительно дополнительно вращать элемент, формирующий волну, вместе с ультразвуковым сканером, вращая таким образом пятно ультразвуковых волн внутри выбранной индексирующей муфты, измерять время прихода первой ультразвуковой волны, отраженной от внутренних поверхностей указанной разделяющей муфты, и обрабатывать время прихода отраженной первой ультразвуковой волны в зависимости от угла вращения и в зависимости от глубины, чтобы установить акустическое изображение поверхностей индексирующей муфты.

Желательно дополнительно приводить в действие гироскоп, содержащийся в исследовательском зонде в комбинации с ультразвуковым сканером, чтобы образовать азимутальный ориентир для расположения ориентирующего паза на диаграмме исследования скважины.

Можно дополнительно приводить в действие систему гамма-излучения в исследовательском зонде в комбинации с ультразвуковым сканером, чтобы снять характеристики почвенной формации снаружи обсадной колонны скважины для снятия характеристик почвенной формации относительно индексирующей муфты.

Целесообразно дополнительно одновременно измерять очевидную глубину, измеренную вдоль внутренней стенки обсадной колонны скважины.

Целесообразно также дополнительно одновременно измерять трехмерное ускорение исследовательского зонда.

Можно дополнительно одновременно измерять энергию естественного гамма-излучения луча поперек обсадной колонны скважины.

Желательно дополнительно одновременно измерять азимут исследовательского зона относительно магнитного севера, измеряемого гироскопом внутри исследовательского зонда, в случае отклонения буровой скважины, находящегося в малом диапазоне приблизительно от 5 до 10^o или меньше.

Возможно также дополнительно одновременно измерять трехмерное ускорение исследовательского зонда, одновременно измеряют энергию естественного гамма-излучения луча поперек обсадной колонны и одновременно измеряют азимут исследовательского зонда относительно магнитного севера, измеряемого гироскопом внутри исследовательского зонда, в случае отклонения буровой скважины, находящегося в малом диапазоне приблизительно от 5 до 10^o или меньше.

Указанные технические задачи решаются также в устройстве для определения позиции и ориентации одного или более индексирующих приспособлений внутри обсадной колонны скважины, имеющее средство определения и средство ориентации, согласно изобретению, содержит скважинный исследовательский зонд, приспособленный для введения в обсадную колонну скважины, ультразвуковую систему в исследовательском зонде скважины для формирования в текучей среде скважины в обсадной колонне ультразвуковой волны и приема отраженных ультразвуковых волн от внутренней поверхности обсадной колонны и от внутренней поверхности индексирующего приспособления и средство обработки отраженной ультразвуковой волны и формирования диаграммы исследования скважины, имеющее акустическое изображение внутренней поверхности индексирующих приспособлений, включающих средство определения и средство ориентации, и сравнивающее это акустическое изображение с локальным отклонением и относительным углом азимута.

Целесообразно, чтобы ультразвуковая система содержала вращательный элемент, средство, ориентируемое вращательным элементом, для формирования ультразвуковой волны с узкой угловой конфигурацией, выступающее вбок и вращаемое относительно внутренней поверхности обсадной колонны скважины, таким образом индексирующее приспособление формирует отражение ультразвуковой волны от малых секций внутренней поверхности, при этом средство обработки выполняет обработку волновых отражений в зависимости от угла поворота и в зависимости от глубины для определения его на диаграмме геофизических исследований скважины.

Возможно, чтобы устройство дополнительно содержало систему гамма-излучения, встроенную в исследовательский зонд, эксплуатируемую в комбинации с ультразвуковой системой для снятия характеристик приповерхностной формации, пересекаемой скважиной, для проведения последующих сервисных работ скважины, принимая во внимание расположение и ориентацию средства ориентации и характеристики формации, окружающей скважину.

Устройство может также дополнительно содержать гироскоп, встроенный внутри исследовательского зонда, эксплуатируемый в комбинации с ультразвуковой системой, чтобы обеспечить азимутальный ориентир для определения акустического изображения на диаграмме геофизических исследований скважины.

Предпочтительно, чтобы исследовательский зонд поддерживал комбинацию датчиков, одновременно измеряющих очевидную глубину исследовательского зонда, измеренную вдоль обсадной колонны, трехмерное ускорение исследовательского зонда, энергию естественного гамма-излучения, измеренную поперек обсадной колонны, внутреннюю геометрию индексирующих приспособлений ультразвуковым сканированием с высоким разрешением, азимут исследовательского зонда относительно магнитного севера земли и сравнение акустического изображения с локальным отклонением и относительным углом азимута.

Способ, которым могут быть достигнуты описанные выше особенности, преимущества и задачи настоящего изобретения, может быть понят более детально при более подробном описании изобретения, кратко изложенного ниже со ссылкой на предпочтительный вариант его осуществления, который иллюстрируется прилагаемыми чертежами.

Следует отметить однако, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только типовой вариант осуществления этого изобретения и, следовательно, не должны рассматриваться как ограничивающие его форму, изобретение может признавать другие одинаково эффективные варианты осуществления.

Фиг. 1 представляет схематический вид сечения скважины, пробуренной в земле, и снабженной обсадной колонной, имеющей множество индексирующих муфт, и инструмента обзора, установленного внутри обсадной колонны и составляющего акустическое изображение одной из муфт и бокового ответвления, проходящего из первичной скважины, согласно способам по настоящему изобретению; фиг. 2 является фронтальным сечением индексирующей муфты, смонтированной в обсадной колонне; фиг. 3 является боковым сечением индексирующей муфты, изображенной на фиг. 2; фиг. 4 является блок-схемой, иллюстрирующей способ объединения данных исследования в обзоре для определения расположения индуксирующих муфт, согласно настоящему изобретению; фиг. 5 является поперечным сечением индуксирующей муфты обсадной колонны скважины такой, которая показана на фиг. 2 и 3, показывая исследовательский зонд, размещенный внутри обсадной колонны и предназначенной для определения внутреннего профиля и ориентирующего паза муфты; фиг. 6 является графическим представлением времени прохождения первого эхо-сигнала как функции глубины, скорректированной по скорости, показывая распознавание конкретного профиля посадки индексирующей муфты обсадной колонны скважины посредством ультразвукового просмотра; фиг. 7 является табличным представлением форм-факторов разделяющего профиля, согласно графическому представлению на фиг. 6; фиг. 8 является графическим представлением, идентифицирующим изображение ориентирующего паза муфты обсадной колонны скважины, как функции глубины, скорректированной по скорости, и угла сканирования при вращении; фиг. 9 является схематической иллюстрацией, показывающей определение ориентации локальных ориентиров индексирующих муфт обсадной колонны скважины; фиг. 10 является частным сечением обсадной колонны скважины, показывающим отмеченные аномалии обсадной колонны или скважины, которые способствуют последующему точному определению их исследовательским зондом.

На фиг. 1 изображена схематическая иллюстрация, на которой показана в целом первичная скважина 10, пробуренная в земле и укрепленная обсадной колонной 12 скважины, которая проходит до требуемой глубины. Обсадная колонна 12 скважины снабжена множеством индексирующих муфт 14, 16 и 18, которые установлены на глубинах, которые выбраны так, чтобы разрешить их использование совместно с будущими операциями, такими как завершение скважины и операции по добыче, и устройства расположения, из которых можно управлять бурением боковых ветвей, которые обозначены 20 и 22. Индексирующие муфты используются для расположения азимутальных инструментов для конкретных боковых ответвлений, таких как инструменты для фрезерования окна в обсадной колонне, инструменты для бурения ответвлений, инструменты для завершения ответвления и различные другие скважинные инструменты для бурения, завершения и обслуживания. Например, осевую скважину 24 бурят инструментом для бурения боковых ответвлений, который введен и совпадает с индуксирующей муфтой 18, скважина может быть изогнута или иным образом отклонена от основной скважины 10 требуемым образом, чтобы пересечь конкретную приповерхностную зону, которая не может быть идентифицирована до тех пор, пока скважина не будет подвергнута исследованию. Боковые ответвления 20 и 22 бурят и завершают инструментом для боковых ответвлений, которые введены и совпадают с индексирующими муфтами 14, 16 или 18 в возможном варианте. Эти боковые ответвления имеют обычно специфический азимут и устанавливаются посредством выборочной ориентации соответствующих инструментов для боковых ответвлений относительно известного азимута соответствующей индексирующей муфты.

На фиг. 2 и 3 представлена индексирующая муфта 14, то есть позиционирующая и азимутальная индексирующая муфта, показанная подсоединенной к обсадной колонне 12. Эта муфта определяет выбранный внутренний профиль 26 посадки, имеющий круглые фаски и углубления, совпадающие с геометрией сервисных инструментов скважины, которые будут помещены и сориентированы в нем. Муфта 14 также определяет ориентирующий паз 28, который может иметь любую подходящую конфигурацию, но который обычно имеет предпочтительно прямоугольную в поперечном сечении конфигурацию для приема ориентирующего ключа 29, ориентируемого скважинным инструментом 31 при плотной подгонке в нем так, чтобы инструмент 31, например, типа, который описан в патентной заявке США 08/937,032, зарегистрированной 24 сентября 1997, был точно ориентирован относительно глубины и азимута. Обычно прямоугольный паз 28 определяет параллельные боковые поверхности 30 и 32, которые обеспечивают точную ориентацию соответствующих параллельных боковых поверхностей ключа 29 инструмента 31 согласно известному способу. Инструмент 31 предпочтительно снабжен фиксирующими кулачками 33, имеющими профиль, соответствующий внутреннему профилю 26 посадки индексирующей муфты 14 так, чтобы, когда фиксирующие кулачки 33 соответствуют внутреннему профилю посадочного места, они устанавливаются в него. Инструмент 31 затем подвергают фиксирующему действию с целью сохранения 31 в фиксированном состоянии внутри муфты 14. Инструмент 31 останется фиксированным внутри муфты 14, пока он впоследствии не будет разблокирован управляемой операцией его запирающего механизма. Индексирующие муфты 14 также определяют наклонные внутренние изогнутые направляющие поверхности 34 и 36, которые зацепляются ориентирующим ключом 29 инструмента 31 скважины и которые функционируют как поверхности кулачка-упора для поворота ориентирующего ключа 29 и, таким образом, инструмента, поскольку инструмент перемещается вниз в контакте с ними. Эти направляющие наклонные поверхности и паз 28 обычно определяются устройством "опорой толкателя", размещенным внутри и прикрепленным к муфте 14. Когда ключ 29 входит в контакт с любой направляющей наклонной поверхностью 34 или 36, вращательное движение будет передано ключу 29 и на инструмент 31, с которым ключ 29 расположен регулируемым образом. Когда ключ 29 вращается так до требуемого азимута, он совпадает с пазом 28 и, таким образом, будет перемещаться вниз внутри паза 28 до тех пор, пока дальнейшее движение вниз не будет остановлено обращенной вверх опорной поверхностью 38 муфты 14. При таком движении вниз инструмента 31 внутри муфты 14 фиксирующие кулачки 33 будут двигаться в контакте с внутренним профилем 26 посадки индексирующей муфты, обычно силой пружины. В этой точке фиксирующий механизм инструмента 31 будет приведен в действие, вызывая блокировку фиксирующих кулачков 33 в ее радиально выступающих позициях, таким образом фиксируя скважинный инструмент, по существу, в неподвижном состоянии внутри индексирующей муфты 14.

Как дополнительно показано на фиг. 1, исследовательский зонд 40 адаптирован для ввода в колонну 12 скважины 10 посредством проводного соединения кабелем 42 системы получения диаграммы исследования, в то же время располагаясь по центру внутри обсадной колонны 12 элементами 44 и 46 центрирования. Проводное соединение кабелем 42 системы получения диаграммы исследования направляется одним или большим количеством шкивов 43 и принимается лебедкой 48 проводной линии в системе 49 сбора и обработки данных, которая размещена на поверхности S земли. Следует иметь в виду, что исследовательский зонд 40 может альтернативно перемещаться соединенными трубами или наматываемой трубкой или любым другим подходящим средством без отрыва от объема и контекста настоящего изобретения. Исследовательский зонд 40, в дополнение к стандартным системам исследования скважин, снабжается ультразвуковой сканирующей системой 50, такой как, например, описанная в патенте США 4970695, который включен в качестве ссылки. Ультразвуковая сканирующая система 50 распространяет акустические волны, которые обозначены 52, через текучую среду внутри обсадной колонны 12. Ультразвуковая сканирующая система 50 включает в себя внутренний вращающийся элемент, который вращает узкие акустические волны, известные как "ультразвуковое пятно" так, чтобы время прохождения первого эхо-сигнала от внутреннего профиля индексирующей муфты 14 обрабатывалось с помощью электронных средств для точного установления акустического изображения внутреннего профиля муфты. Часть акустических волн 52 отражается внутренней поверхностью, определенной обсадной колонной 12 или муфтой 14, которая располагается вокруг исследовательского зонда 40, а часть акустических волн 52 проникает через обсадную колонну 12 и может использоваться для определения целостности этой колонны и целостности скважины и целостности цемента, который заполняет кольцевое пространство между обсадной колонной и стенкой скважины. Ультразвуковая сканирующая система 50 имеет встроенный детектор отраженной волны или эхо-сигнала, который обнаруживает и обрабатывает поступление первого эхо-сигнала и выдает сигналы для диаграммы исследования, которые затем обрабатываются, чтобы получить точное расположение индексирующей муфты 14, ясно идентифицировать ее внутренний профиль посадки, точно определить азимут прорези ориентации внутри муфты и идентифицировать ориентацию соединения ориентации относительно вертикали, горизонтали и опорного азимута, такого как магнитный север.

На фиг. 4 блок-схема изображает три основных компонента снятия характеристик, которые предоставляют объединенные данные исследования при обзоре для определения расположения и ориентации индексирующих муфт. Как показано в верхнем выделенном пунктирной линией блоке 54 на фиг. 4, данные, представляющие собой характеристику окружающей формации, характеристику обсадной колонны и характеристику индексирующей муфты, используются для формирования исходных опорных данных диаграммы геофизических исследований. Энергия естественного гамма-излучения используется, согласно обычной практике, чтобы сформировать данные, характеризующие окружающую формацию. Эти данные разрешают действия по завершению скважины и также разрешают владельцу скважины разработать последующие боковые ответвления, пробуриваемые от основной скважины, с целью пересечения приповерхностных зон, расположенных близко к скважине, но недоступных для добычи из основной скважины. Характеристика обсадной колонны, согласно фиг. 4, использует данные из различных источников, таких как трехмерный акселерометр и детектор устья обсадной колонны, включая обнаружение индексирующей муфты. К тому же, в случае, когда угол отклонения скважины низок, данные гидроскопического обзора и азимут магнитного севера земли также используют для характеристики обсадной колонны, как показано выделенным пунктирной линией блоком 56 на фиг. 4. Выделенный пунктирной линией блок 58, также как и выделенный пунктирной линией блок 56 на фиг. 4 предоставляют данные в форме акустического изображения, которые собраны ультразвуковым сканированием и включают в себя обнаружение устья обсадной колонны и определение различных индексирующих муфт обсадной колонны, также как и данные, представляющие внутренний профиль каждой из муфт. Конкретный профиль посадки каждой индексирующей муфты и ориентация по азимуту ориентирующего паза индексирующей муфты необходимы, когда впоследствии выполняют операции инструментами, которые требуют азимутальной ориентации. Другие входные данные, такие как глубина, измеренная вдоль обсадной колонны, ускорение исследовательского зонда внутри обсадной колонны и длина проводной линии соединения или наматываемой трубки, также требуют ввода данных для точного определения индексирующих муфт. Данные, отражающие исправленную скорость зонда, также используются в обработке данных совместно с ультразвуковым сканированием, чтобы определить расположение ориентирующего паза и получить данные, представляющие собой характеристики индексирующей муфты.

Обсадная колонна, оборудованная индексирующими муфтами, и, возможно, также маркетными элементами, такими как внутренними, внешними или встроенными магнитными или радиоактивными маркетными элементами, и оборудованные заранее изготовленными выходами обсадной колонны и т. п., опускаются в открытую скважину и цементируются. На этом этапе нет необходимости контролировать конкретную азимутальную ориентацию ориентирующего паза каждой из индексирующих муфт. Это только желательно, но не абсолютно необходимо, чтобы положения различных индексирующих муфт довольно точно контролировались относительно глубины скважины. Тип профиля ключа и координаты каждой из муфт, включая азимутальную ориентацию ориентирующего паза каждой из муфт, должны быть точно известны, чтобы определить план бурения будущих боковых ветвей и адекватно корректировать подготовку технологической оснастки для бокового отслеживания. Некоторые из этих муфт могут использовать различные совпадающие профили ключа, так что вводимый инструмент пройдет несовпадающие индексирующие муфты и установится только в одну заданную муфту, имеющую соответствующий внутренний профиль. Эти локальные ориентиры могут быть определены исследованием отверстий обсадной колонны ультразвуковым сканированием, как показано на фиг. 1.

На фиг. 5 исследовательский зонд 40, имеющий возможность ультразвукового отображения, показан центрированным внутри индексирующей муфты 14. Ультразвуковая сканирующая система 50 исследовательского зонда 40 снабжена вращающимся механизмом для вращения узко сфокусированной ультразвуковой волны или "ультразвукового пятна" 60, дающего начальное отражение ультразвуковой волны внутренней поверхностью муфты 14. Измеряя электронным способом разность прихода первой волны, отраженной от компонентов, которые определяют поверхностную геометрию внутреннего профиля посадки муфты 14, внутренний профиль посадки и азимут паза 28 предоставляют отраженные данные, которые обрабатываются электронными средствами для получения диаграммы геофизических исследований, определенно характеризующую внутреннюю геометрию муфты 14. Из данных, предоставленных диаграммой исследований, инструментальные средства скважины могут быть точно ориентированы для выполнения последующих операций, таких как бурение боковых ответвлений в заданном азимуте из первичной скважины. Инструменты, находящиеся внутри выбранной индексирующей муфты, могут фрезеровать окна в обсадной колонне, обеспечивая действия по обработке скважин, проводить бурение бокового ответвления, выполнять завершение скважины и проводить много других работ, которые необходимы в боковом ответвлении скважины и процедурах завершения. Этот способ может также использоваться, чтобы войти в скважину, имеющую индексирующие муфты, когда внутренний профиль и ориентирующие коды не известны, и быстро и эффективно снять характеристики индексирующей муфты, согласно способу, который сформулирован выше.

Настоящее изобретение дополнительно адаптировало для снятия характеристик обсадной колонны скважины. Обрабатывая отраженные сигналы ультразвуковых волн или эхо-сигнал от обсадной колонны скважины, внутренняя и внешняя поверхностная геометрия обсадной колонны становится очевидной, и толщина обсадной колонны скважины на любой заданной глубине скважины также становится очевидной. Эта особенность дает возможность осматривать обсадную колонну существующей скважины по всей их глубине так, чтобы внутренняя и внешняя коррозия, отверстия, ослабленные области, и т.п. могут быть точно и эффективно измерены.

Рассматривая фиг. 6 и 7, ответный сигнал сканирования внутренних профилей посадки индексирующих муфт обсадной колонны иллюстрируется на фиг. 6. A, В, C, T являются изображениями фактических профилей посадки, измеряемых ультразвуковым сканированием вдоль оси скважины. Нормализация A, B и C к основанию профиля T преобразует изображение, основанное на зависимости от времени, к изображению, основанному на геометрии. A/T, В/T и C/T дают соответственно α, β и δ после коррекции мгновенной скорости, используя измерение ускорения исследовательского зонда вдоль скважины. В результате, данная комбинация расчетных коэффициентов α1, β1 и δ1 может определять геометрический форм-фактор одного конкретного профиля совпадения.

Графическое представление фиг. 8 иллюстрирует распознавание паза 28 муфты при обработке отраженной ультразвуковой волны, используя дифференциацию времени прохождения первого эхо-сигнала, чтобы определить акустическое изображение 62, которое представляет собой изображение паза 28 как функцию скорректированной по скорости глубины и сканирующего угла поворота. Исследовательские инструментальные средства, типа описанных в патентах США 4685092 и 4970695, включенных в качестве ссылки, могут быть использованы для получения данных, чтобы сформировать такие акустические изображения.

Схематическое представление на фиг. 9 показывает определение ориентации локальных ориентиров разделяющей муфты. Ось буровой скважины и обсадной колонны скважины показана штрихпунктирной линией 66, с поперечным сечением индексирующей муфты, обозначенным 68, и сравнивается с вертикальной опорной линией 69, пересекающую осевую линию муфты. Проекция направления прорези ориентации на горизонтальную плоскость обозначается 72. Из азимута паза 28 может быть вычислен азимут отклонения буровой скважины 74 относительно низкой точки силы тяжести, чтобы дать возможность установить определенным образом ориентирующий ключ инструмента для выполнения конкретных работ в азимутальном направлении, согласно выбранному азимуту отклонения. Таким образом, бурение азимутальных конкретных боковых ответвлений может управляться размещением скважинных инструментов в индексирующей муфте, причем инструменты специально разрабатываются, чтобы провести работы в соответствии с требуемым азимутом.

В дополнение к идентификации внутренней геометрии и конкретных размеров индексирующей муфты обсадной колонны скважины, настоящее изобретение использует признаки, которые обеспечивают ряд других особенностей. Настоящее изобретение без любых значительных изменений в ультразвуковом считывании и исследовательском зонде скважины, дает возможность обнаруживать и измерять различные внутренние и внешние особенности обсадной колонны. Например, геометрические особенности обсадной колонны с постоянными датчиками, клапанами или кабельными соединениями, размещенных внутри обсадной колонны и снаружи обсадной колонны скважины, могут быть эффективно и точно определены и измерены. Настоящее изобретение также дает возможность обнаруживать и измерять предварительно изготовленные выходы обсадной колонны, которые используются для адаптации скважины к бурению бокового ответвления из выходов обсадной колонны после того, как первичная обсадная колонна скважины была установлена. Другие особенности размещения обсадной колонны скважины, такие как маркеры магнитной аномалии, радиоактивные маркеры и т.п., могут также быть эффективно и точно размещены, используя различные признаки настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 10, скважина 10 может иметь обсадную колонну 12, которая закреплена внутри скважины цементом 13, размещенным в кольцевом пространстве между обсадной колонной 12 и стенкой буровой скважины. Для целей определения после того, как обсадная колонна 12 была установлена обсадная колонна или одного и большего количества воротников 15 обсадной колонны могут быть снабжены внутренне выступающими или встроенными маркерными приспособлениями 17, 19 или 21, которые могут быть прикреплены к обсадной колонне или вокруг нее любым подходящим способом. Маркерные приспособления могут также быть размещены снаружи обсадной колонны и могут быть фиксированы к обсадной колонне или размещены в цементе, заполняющем кольцевое пространство. Маркерные приспособления могут быть выполнены в форме магнитных устройств, радиоактивных устройств или могут быть просто в форме объектов, которые могут быть точно обнаружены аппаратурой бортового датчика исследовательского зонда 40. Аномалии исходящей скважины обсадной колонны, созданные постоянными приспособлениями обсадной колонны, такими как клапаны, кабели и предварительно изготовленные выходы обсадной колонны для бокового ответвления, также могут служить в качестве маркеров. Эти аномалии обсадной колонны способны к точному и эффективному определению и снятию характеристик зондом исследования так, чтобы диаграмма геофизических исследований скважины, определяющая такие приспособления, могла быть подготовлена и использоваться для дальнейшего проектирования скважины и работ по завершению.

В свете представленного выше описания очевидно, что настоящее изобретение является хорошо адаптируемым для достижения всех задач и особенностей, сформулированных выше, вместе с другими задачами и особенностями, которые свойственны раскрытому устройству.

Как будет очевидно для специалистов, настоящее изобретение может легко быть произведено в других конкретных формах без отрыва от формы или существенных характеристик. Представленный вариант осуществления, следовательно, должен рассматриваться просто как иллюстрированный и не ограничивающий объем изобретения, указанного формулой изобретения, а не предшествующим описанием.

Формула изобретения

1. Способ создания множественных ответвлений от первичной скважины, имеющей обсадную колонну с подсоединенными внутри нее одной или более индексирующими муфтами, согласно которому в скважину опускают инструмент для бокового ответвления, контактирующий с индексирующей муфтой и имеющий регулируемое ориентирующее приспособление, и проводят операции в боковых ответвлениях ориентирующим приспособлением инструмента для бокового ответвления, отличающийся тем, что вводят исследовательский зонд в обсадную колонну скважины и в выбранную индексирующую муфту, распределяют ультразвуковую волну через текучую среду скважины внутри обсадной колонны для отражения ее от внутренних поверхностей выбранной индексирующей муфты и получают из них акустическое изображение внутренних поверхностей индексирующей муфты, обрабатывают полученное акустическое изображение для сравнения его с локальным отклонением скважины и относительным углом азимута, инструмент для бокового ответвления опускают внутрь выбранной индексирующей муфты, причем регулируемое ориентирующее приспособление этого инструмента образует ориентирующий элемент для парного азимутального индексированного зацепления внутри ориентирующего паза выбранной индексирующей муфты с ориентирующим элементом, ориентированным в выбранном направлении угла азимута относительно инструмента для бокового ответвления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инструмента для бокового ответвления используют инструмент фрезерования окна в обсадной колонне и проводят операции в боковых ответвлениях посредством фрезерования окна в обсадной колонне в направлении угла по азимуту, определенном частично углом азимута ориентирующего паза выбранной индексирующей муфты и частично определенном регулируемой позицией в азимутальном направлении ориентирующего элемента регулируемого ориентирующего приспособления инструмента фрезерования окна в обсадной колонне.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инструмента для бокового ответвления используют инструмент для бурения бокового ответвления и при проведении операций в боковых ответвлениях бурят боковое ответвление с помощью инструмента для бурения бокового ответвления, ориентированного в соответствии с выбранным углом азимута, определенным частично углом азимута ориентирующего паза выбранной индексирующей муфты и определенным частично регулируемой позицией в азимутальном направлении ориентирующего элемента относительно инструмента для бурения бокового ответвления.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инструмента для бокового ответвления используют инструмент входа в боковое ответвление для направления скважинных инструментов от первичной обсаженной скважины через окна обсадной колонны в боковые ответвления, и при проведении операций в боковых ответвлениях вводят инструмент через обсадную колонну скважины и в направляющее зацепление с инструментом входа в боковое ответвление, который направляет инструмент из обсадной колонны скважины в выбранное боковое ответвление.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно регистрируют локальное отклонение скважины и относительный угол азимута опорного акустического изображения в диаграмму геофизических исследований скважины.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что дополнительно сравнивают акустическое изображение с локальным отклонением скважины и относительным углом азимута для получения диаграммы геофизических исследований скважин азимутальным опорным направлением.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обработке акустического изображения осуществляют электронное преобразование акустического изображения из основанного на времени изображения в основанное на геометрии изображение.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что при распространении ультразвуковой волны и получении изображения используют дифференциацию времени прохождения первого эхо-сигнала для получения акустического изображения.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при распространении ультразвуковой волны и получении изображения формируют ультразвуковую волну из ультразвукового сканера внутри исследовательского зонда, измеряют дифференциацию времени прохождения первого эхо-сигнала от внутренних поверхностей индексирующей муфты к ультразвуковому сканеру и регистрируют дифференциацию времени прохождения первого эхо-сигнала для создания акустического изображения.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что дополнительно сравнивают акустическое изображение с локальным отклонением скважины и относительным углом азимута для получения диаграммы геофизических исследований скважин азимутальным опорным направлением.

11. Способ создания множественных боковых ответвлений в обсаженной скважине, имеющей одну или более индексирующих муфт, фиксированных в ней, согласно которому вводят инструмент для бокового ответвления через обсадную колонну в выбранную индексирующую муфту и проводят операции в боковых ответвлениях из обсадной колонны скважины инструмента для бокового ответвления, отличающийся тем, что вводят имеющий ультразвуковой сканер исследовательский зонд скважины в обсадную колонну до положения внутри выбранной индексирующей муфты, имеющей внутренний профиль и ориентирующий паз, распределяют ультразвуковую волну от ультразвукового сканера через буровой раствор, присутствующий в обсадной колонне, таким образом вызывая отражение ультразвуковой волны от внутренних поверхностей выбранной индексирующей муфты, и получают акустическое изображение внутренних поверхностей индексирующей муфты, сравнивают акустическое изображение внутренних поверхностей индексирующей муфты с локальным отклонением и относительным углом азимута, чтобы получить азимутальный ориентир, идентифицирующий угол азимута ориентирующего паза, обрабатывают полученное акустическое изображение и формируют диаграмму исследования скважины, идентифицирующую позицию и ориентацию выбранной индексирующей муфты, идентифицирующей внутренний профиль этой муфты и угол азимута ориентирующего паза, причем инструмент для бокового ответвления имеет регулируемое индексирующее приспособление, образующее ориентирующий ключ для ориентации зацепления внутри ориентирующего паза индексирующей муфты, и ориентирован частично углом азимута ориентирующего паза индексирующей муфты и частично регулируемой позицией регулируемого индексирующего приспособления относительно инструмента для бокового ответвления.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что при сравнении акустического изображения внутренних поверхностей индексирующей муфты с локальным отклонением и относительным углом азимута обрабатывают акустическое изображение в зависимости от угла поворота и обрабатывают акустическое изображение в зависимости от глубины.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что при проведении азимутального сравнения определяют магнитный север в выбранной индексирующей муфте, определяют ориентацию ориентирующего паза относительно магнитного севера и устанавливают определенную ориентацию ориентирующего паза в диаграмме геофизических исследований скважины.

14. Способ по п.11, отличающийся тем, что дополнительно вращают элемент, формирующий волну, вместе с ультразвуковым сканером, вращая таким образом пятно ультразвуковых волн внутри выбранной индексирующей муфты, измеряют время прихода первой ультразвуковой волны, отраженной от внутренних поверхностей указанной разделяющей муфты, и обрабатывают время прихода отраженной первой ультразвуковой волны в зависимости от угла вращения и в зависимости от глубины, чтобы установить акустическое изображение внутренних поверхностей индексирующей муфты.

15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что дополнительно приводят в действие гироскоп, содержащийся в исследовательском зонде в комбинации с ультразвуковым сканером, чтобы образовать азимутальный ориентир для расположения ориентирующего паза на диаграмме исследования скважины.

16. Способ по п.11, отличающийся тем, что дополнительно приводят в действие систему гамма-излучения в исследовательском зонде в комбинации с ультразвуковым сканером, чтобы снять характеристики почвенной формации снаружи обсадной колонны скважины для снятия характеристик почвенной формации относительно индексирующей муфты.

17. Способ по п.11, отличающийся тем, что дополнительно одновременно измеряют очевидную глубину, измеренную вдоль внутренней стенки обсадной колонны скважины.

18. Способ по п.11, отличающийся тем, что дополнительно одновременно измеряют трехмерное ускорение исследовательского зонда.

19. Способ по п.11, отличающийся тем, что дополнительно одновременно измеряют энергию естественного гамма-излучения луча поперек обсадной колонны скважины.

20. Способ по п.11, отличающийся тем, что дополнительно одновременно измеряют азимут исследовательского зонда относительно магнитного севера, измеряемого гироскопом внутри исследовательского зонда, в случае отклонения буровой скважины, находящегося в малом диапазоне приблизительно 5 - 10^o или меньше.

21. Способ по п.11, отличающийся тем, что дополнительно одновременно измеряют трехмерное ускорение исследовательского зонда, одновременно измеряют энергию естественного гамма-излучения луча поперек обсадной колонны и одновременно измеряют азимут исследовательского зонда относительно магнитного севера, измеряемого гироскопом внутри исследовательского зонда, в случае отклонения буровой скважины, находящегося в малом диапазоне приблизительно 5 - 10^o или меньше.

22. Устройство для определения позиции и ориентации одного или более индексирующих приспособлений внутри обсадной колонны скважины, имеющее средство определения и средство ориентации, отличающееся тем, что содержит скважинный исследовательский зонд, приспособленный для введения в обсадную колонну скважины, ультразвуковую систему в исследовательском зонде скважины для формирования в текучей среде скважины в обсадной колонне ультразвуковой волны и приема отраженных ультразвуковых волн от внутренней поверхности обсадной колонны и от внутренней поверхности индексирующего приспособления и средством обработки отраженной ультразвуковой волны и формирования диаграммы исследования скважины, имеющее акустическое изображение внутренней поверхности индексирующих приспособлений, включающих средство определения и средство ориентации, и сравнивающее это акустическое изображение с локальным отклонением и относительным углом азимута.

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что ультразвуковая система содержит вращательный элемент, средство, ориентируемое вращательным элементом, для формирования ультразвуковой волны с узкой угловой конфигурацией, выступающее вбок и вращаемое относительно внутренней поверхности обсадной колонны скважины, таким образом индексирующее приспособление формирует отражение ультразвуковой волны от малых секций внутренней поверхности, при этом средство обработки выполняет обработку волновых отражений в зависимости от угла поворота и в зависимости от глубины для определения его на диаграмме геофизических исследований скважины.

24. Устройство по п.22, отличающееся тем, что дополнительно содержит систему гамма-излучения, встроенную в исследовательский зонд, эксплуатируемую в комбинации с ультразвуковой системой для снятия характеристик приповерхностной формации, пересекаемой скважиной, для проведения последующих сервисных работ скважины, принимая во внимание расположение и ориентацию средства ориентации и характеристики формации, окружающей скважину.

25. Устройство по п. 22, отличающееся тем, что дополнительно содержит гироскоп, встроенный внутри исследовательского зонда, эксплуатируемый в комбинации с ультразвуковой системой, чтобы обеспечить азимутальный ориентир для определения акустического изображения на диаграмме геофизических исследований скважины.

26. Устройство по п. 22, отличающееся тем, что исследовательский зонд поддерживает комбинацию датчиков, одновременно измеряющих очевидную глубину исследовательского зонда, измеренную вдоль обсадной колонны, трехмерное ускорение исследовательского зонда, энергию естественного гамма-излучения, измеренную поперек обсадной колонны, внутреннюю геометрию индексирующих приспособлений ультразвуковым сканированием с высоким разрешением, азимут исследовательского зонда относительно магнитного севера земли и сравнение акустического изображения с локальным отклонением и относительным углом азимута.

Приоритет по пунктам:
14.04.97 по пп.1, 3, 5 - 27;
27.03.98 по пп.2, 4.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10