Устройство для выполнения измерений в горизонтальной скважине

Изобретение относится к области бурения горизонтальных скважин, для которых необходимо осуществлять измерения в скважине или выполнять диаграфические замеры. Техническим результатом является устранение опасности резкого движения в обратном направлении, то есть в направлении снизу вверх, внутри буровой штанги в процессе осуществления горизонтальной диаграфии. Устройство содержит средства подключения, выполненные с возможностью соединяться в донной части скважины с диаграфическим кабелем, располагающимся во внутреннем пространстве буровых штанг, на которых закрепляется упомянутое опорное устройство, средства сообщения для текучей среды между внутренним пространством буровых штанг и наружной частью этого опорного устройства. Причем упомянутые средства сообщения располагаются между упомянутым зондом и упомянутыми средствами подключения, качающуюся заслонку, расположенную между средствами сообщения для текучей среды и средствами подключения, обеспечивающую циркуляцию текучей среды в направлении изнутри наружу и препятствующую ее циркуляции в направлении снаружи внутрь этого опорного устройства. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области эксплуатации месторождений углеводородного сырья и, в частности, к области бурения горизонтальных скважин, для которых необходимо осуществлять измерения в скважине или выполнять диаграфические замеры типа "logging". Используемые в настоящее время технологии обладают определенными недостатками в том случае, когда скважины пробурены в породах, находящихся под большим давлением, либо, когда контроль появления текучих сред данного месторождения оказывается затруднительным. Это, в частности, имеет место в некоторых месторождениях глубокого залегания или в грунтах, располагающихся под водой на большой глубине.

На фиг.1 проиллюстрирован пример диаграфической измерительной установки, располагающейся в горизонтальной скважине 1. Опорный элемент 3 зонда содержит охватываемый электрический соединитель 4, связанный при помощи электрических проводников с диаграфическими зондами 2. Ударная буровая штанга 5, содержащая на своем нижнем конце охватывающий электрический соединитель, опускается в колонну 7 буровых штанг при помощи электрического кабеля 6 или так называемого диаграфического кабеля. Эта ударная буровая штанга и упомянутый кабель перемещаются при помощи нагнетания в сильно отклоненную часть скважины вплоть до охватываемого электрического соединителя опорного элемента для зонда. Соединение между двумя элементами электрического соединителя обеспечивает непрерывность электрический связи между диаграфическими зондами и регистрирующим оборудованием 10, располагающимся на поверхности. После стыковки охватываемого электрического соединителя с охватывающим электрическим соединителем операторы завинчивают соединитель на боковом входе 8 ("side entry sub"), который позволяет пропустить диаграфический кабель в кольцевое пространство, располагающееся между стенками скважины и арматурой. Таким образом, поступательное движение опускания и/или перемещения зондов осуществляется при помощи присоединения или извлечения буровых штанг в колонне 11. Позицией 9 здесь обозначены обычно используемые средства перекрытия скважины, которыми оборудована головка скважины.

В процессе выполнения диаграфических операций с использованием колонны буровых штанг давление текучей среды геологического образования уравновешивается при помощи гидростатического давления текучей среды, в частности бурового раствора, содержащейся внутри буровых штанг и снаружи от этих буровых штанг.

В случае нарушения упомянутого равновесия может оказаться затруднительным контролировать внезапные выбросы текучей среды из данного геологического образования. Подъем текучей среды через кольцевое пространство может быть проконтролирован при помощи кольцевой системы 9 герметизации.

Однако упомянутый подъем текучей среды также может произойти через внутреннюю часть буровых штанг. Действительно, используемые в настоящее время диаграфические системы позволяют обеспечить циркуляцию бурового раствора, в частности для охлаждения скважины, для обновления этого бурового раствора, для обеспечения поддержания равновесия давления с проходимым геологическим образованием, а также для накачивания и перемещения ударной буровой штанги во внутреннем пространстве буровой свечи. Используемое в настоящее время оборудование допускает свободную циркуляцию бурового раствора в обоих направлениях во внутренней полости буровой свечи.

Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы устранить опасность резкого движения в обратном направлении, то есть в направлении снизу вверх, внутри буровой штанги в процессе осуществления горизонтальной диаграфии, причем это движение может, в частности, вызвать выброс текучей среды на поверхности ("blowout") или разъединение охватываемого и охватывающего электрических соединителей.

Таким образом, предлагаемое изобретение относится к опорному устройству для диаграфического зонда, имеющему в своем составе средства подключения, имеющие возможность соединяться в донной части скважины с диаграфическим кабелем, располагающимся во внутреннем пространстве буровых штанг, на которых закрепляется упомянутое опорное устройство, средства сообщения для текучей среды между внутренним пространством буровых штанг и пространством снаружи от опорного устройства, причем упомянутые средства сообщения располагаются между зондом и упомянутыми средствами подключения. Это устройство содержит располагающиеся между средствами сообщения и средствами подключения средства перекрытия типа обратного клапана, допускающие циркуляцию текучей среды в направлении изнутри наружу по отношению к опорному устройству и препятствующие циркуляции в направлении снаружи внутрь этого опорного устройства.

Предпочтительно, чтобы средства перекрытия содержали опрокидывающуюся заслонку.

Предпочтительно также, чтобы упомянутые средства перекрытия содержали заслонку типа поршня.

Целесообразно, чтобы был предусмотрен канал, обеспечивающий уравновешивание давление средств подключения и средств электрического соединения с зондом.

Целесообразно также, чтобы возвратные средства удерживали в закрытом положении упомянутые средства перекрытия.

Целесообразно также предусмотреть средство блокировки, удерживающее в открытом положении упомянутые средства перекрытия.

Предпочтительно, чтобы упомянутое средство блокировки приводилось в действие вручную.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из описания варианта осуществления изобретения, приводилось со ссылками на фигуры чертежей, в числе которых:

- Фиг.1 схематически иллюстрирует систему в соответствии с предшествующим уровнем техники;

- Фиг.2а и 2b схематически иллюстрируют опорное устройство для зонда в соответствии с предлагаемым изобретением;

- Фиг.3а и 3b схематически иллюстрируют возможный вариант реализации устройства в соответствии с предлагаемым изобретением.

На фиг.2а представлен схематический вид в разрезе варианта реализации устройства в соответствии с предлагаемым изобретением. Позицией 2 обозначен диаграфический зонд, механически связанный с корпусом опорного устройства 3 при помощи обычно используемых в таком случае механических средств, а именно фланцев, гаек или эквивалентных средств. Корпус опорного устройства 3 закреплен на нижнем конце трубчатой арматуры 12, обеспечивающей возможность управлять диаграфическими зондами в скважине. Средства 14 электрического подключения содержат охватывающий электрический соединитель 15, соединенный с ударными буровыми штангами, перемещающимися управляемым образом во внутреннем пространстве буровых штанг 12 при помощи диаграфического кабеля. На приведенных в приложении фигурах охватывающий электрический соединитель стыкуется с охватываемым электрическим соединителем 16 для обеспечения электрической связи зонда 2, причем пучок электрических проводников 17 проходит через канал 18 для того, чтобы быть подведенным к электрическим элементам контакта 19 с зондом 2. Вплоть до контактных элементов 19 упомянутый пучок электрических проводников подвергается воздействию того же давления, что и средства 14 присоединения.

Корпус опорного устройства для зонда 3 содержит отверстия 13, выполненные в форме решеток или сверлений соответствующих размеров для того, чтобы исключить внутреннее закупоривание осколками породы. Таким образом, циркуляция бурового раствора в результате накачивания через внутреннюю часть буровых штанг 12 может осуществляться вдоль направления, показанного стрелками 20. Эта циркуляция осуществляется для перемещения путем накачивания охватывающего электрического соединителя 15 с целью выполнения соединения или для очистки скважины благодаря использованию соответствующей восходящей циркуляции текучей среды в скважине.

В соответствии с предлагаемым изобретением средство перекрытия типа обратного клапана вставляется между отверстиями 13 циркуляции и средствами подключения. Это средство перекрытия реализуется путем встраивания в корпус опорного устройства для зонда цилиндра 22, на котором размещается кольцевое посадочное место 23, на котором замыкается заслонка 24, качающаяся относительно шарнирного соединения 25. Возвратная пружина, установленная на этом шарнирном соединении, обеспечивает удержание упомянутой заслонки на упомянутом посадочном месте. Цилиндр средств перекрытия присоединяется герметичным образом к внутренней расточке корпуса опорного устройства для зонда. Используемые в данном случае прокладки герметизации не представлены на приведенных в приложении фигурах. Таким образом, циркуляция текучей среды может осуществляться во внутренней полости буровых штанг в направлении к наружной части опорного устройства для зонда, причем упомянутый клапан является свободным в этом направлении.

На фиг.2b проиллюстрированы средства перекрытия, закрытые при помощи заслонки, прижатой к посадочному месту. При этом циркуляция текучей среды не может осуществляться в направлении от наружной части опорного устройства для зонда к внутренней части буровых штанг. Таким образом, эта циркуляция или циркуляция в так называемом обратном направлении оказывается невозможной.

На фиг.3а и 3b схематически проиллюстрирован другой вариант реализации средств перекрытия, в соответствии с которым упомянутая заслонка выполнена в форме поршня 26, который имеет возможность перемещаться в продольном направлении на штоке 27 для того, чтобы освободить проход под действием прямой циркуляции или обеспечить герметизацию на посадочной поверхности 28 под действием возвратного средства и циркуляции в обратном направлении.

На фиг.2а позицией 29 обозначен стопор, который удерживает заслонку в открытом положении, если желательно использовать опорное устройства для зонда без придания возможности средствам перекрытия действовать по типу обратного клапана. Этот стопор устанавливается вручную перед присоединением опорного устройства для зонда к буровым штангам маневрирования. Подобная система также может быть применена для варианта реализации средств перекрытия, представленного на фиг.3а и 3b.

1. Опорное устройство для диаграфического зонда, содержащее средства подключения, выполненные с возможностью соединяться в донной части скважины с диаграфическим кабелем, располагающимся во внутреннем пространстве буровых штанг, на которых закрепляется упомянутое опорное устройство, средства сообщения для текучей среды между внутренним пространством буровых штанг и наружной частью этого опорного устройства, причем упомянутые средства сообщения располагаются между упомянутым зондом и упомянутыми средствами подключения, качающуюся заслонку, расположенную между средствами сообщения для текучей среды и средствами подключения, обеспечивающую циркуляцию текучей среды в направлении изнутри наружу и препятствующую ее циркуляции в направлении снаружи внутрь этого опорного устройства.

2. Устройство по п.1, в котором предусмотрен канал, обеспечивающий уравновешивание давления средств подключения и средств электрического соединения с упомянутым зондом.

3. Устройство по п.1, в котором возвратные средства удерживают в закрытом положении упомянутую качающуюся заслонку.

4. Устройство по п.1, в котором предусмотрено средство блокировки, удерживающее в открытом положении упомянутую качающуюся заслонку.

5. Устройство по п.4, в котором упомянутое средство блокировки приводится в действие вручную.

6. Опорное устройство для диаграфического зонда, содержащее электрический соединитель, выполненный с возможностью соединяться в донной части скважины с диаграфическим кабелем, располагающимся во внутреннем пространстве буровых штанг, на которых закрепляется упомянутое опорное устройство, отверстия сообщения для текучей среды между внутренним пространством буровых штанг и наружной частью этого опорного устройства, причем упомянутые отверстия сообщения располагаются между упомянутым зондом и упомянутым электрическим соединителем, качающуюся заслонку, расположенную между отверстиями сообщения для текучей среды и электрическим соединителем, обеспечивающую циркуляцию текучей среды в направлении изнутри наружу и препятствующую ее циркуляции в направлении снаружи внутрь этого опорного устройства.