Устройство для ориентации направления зарезки боковых стволов из горизонтальной части необсаженной скважины

Изобретение относится к средствам ориентации направления зарезки боковых стволов из горизонтальной части необсаженной скважины. Предложенное устройство для ориентации направления зарезки боковых стволов из горизонтальной части необсаженной скважины содержит забойную телеметрическую систему − ЗТС − с беспроводным электромагнитным каналом связи, спущенную в скважину на колонне труб, включающую в себя модуль управления в виде датчиков, передающий модуль, а также приёмное устройство и персональный компьютер, расположенные на устье скважины. Кроме того, устройство в направлении от ЗТС к колонне труб последовательно оснащено спиральной утяжелённой бурильной трубой (УБТ), клином-отклонителем с наклонной рабочей поверхностью с углом 4-6° по отношению к оси горизонтальной части необсаженной скважины, безопасным переводником, причём соотношение наружного диаметра спиральной УБТ к диаметру горизонтального ствола скважины составляет 0,9:1, а наружные диаметры клина-отклонителя и спиральной УБТ равны между собой. При этом устройство размещают в интервале наибольшего набора кривизны, но не более 6° на 10 м. Предлагаемое устройство для ориентации направления зарезки боковых стволов из горизонтальной части необсаженной скважины позволяет: повысить точность ориентации направления зарезки рабочей поверхности клина-отклонителя относительно азимута горизонтальной части необсаженной скважины; снизить вероятность прихвата компоновки в горизонтальной части скважины при бурении бокового ствола; извлечь колонну труб отворотом при прихвате ЗТС; снизить металлоёмкость и вес конструкции ЗТС. 3 ил.

 

Изобретение относится к промысловой геофизике, а именно к средствам передачи сигналов измерения из скважины на дневную поверхность с целью ориентации направления зарезки боковых стволов из горизонтальной части необсаженной скважины.

Известно устройство для ориентации направления зарезки боковых стволов из горизонтальной части необсаженной скважины, включающее забойную телеметрическую систему (ЗТС), спущенную в скважину на колонне труб и содержащую соединенные между собой модуль электрогенератора-пульсатора, модуль инклинометра, модуль гамма-каротажа, включающие телеметрические блоки, при этом забойная телеметрическая система дополнительно содержит блок анализа и управления коммутатором и коммутатор, соединенные с указанными модулями, при этом вход блока анализа и управления коммутатором соединен с выходом блока управления пульсациями модуля гамма-каротажа, установленным в модуле гамма-каротажа, и первым входом коммутатора, а выход блока анализа и управления коммутатором соединен с входом управления коммутатора, второй вход коммутатора соединен с выходом блока управления пульсациями модуля инклинометра, установленным в модуле инклинометра, а выход коммутатора соединен с входом пульсатора, установленным в модуле электрогенератора-пульсатора (патент RU № 2509210, МПК Е21В 47/12, опубл. 10.03.2014 в бюл. № 7).

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, сложность конструкции, связанная с тем, что устройство дополнительно содержит блок анализа и управления коммутатором и коммутатор, соединенные с указанными модулями, при этом вход блока анализа и управления коммутатором соединен с выходом блока управления пульсациями модуля гамма-каротажа, установленным в модуле гамма-каротажа;

- во-вторых, низкая точность ориентации направления зарезки рабочей поверхности клина-отклонителя относительно азимута горизонтальной части необсаженной скважины ввиду низкой жёсткости конструкции и отсутствия центрирования ЗТС относительно оси горизонтальной скважины, т.е. горизонтальная ось ЗТС смещена вниз относительно горизонтальной оси скважины. В результате сигнал, передаваемый с датчиков забойной телеметрической системы на приемное устройство (по электромагнитному каналу связи), расположенное на устье скважины, искажается;

- в-третьих, высокая вероятность прихвата ЗТС в горизонтальной части необсаженной скважины при бурении бокового ствола. Это обусловлено тем, что в процессе бурения бокового ствола шлам, образующийся вследствие разбуривания породы, выносится из бокового ствола в горизонтальную часть необсаженной скважины, при этом в результате поглощения промывочной жидкости в процессе бурения бокового ствола отсутствует циркуляция жидкости на устье скважины, и весь шлам оседает в горизонтальной части необсаженной скважины в интервале размещения компоновки;

- в-четвёртых, невозможность извлечения колонны труб из горизонтальной части необсаженной скважины при прихвате ЗТС;

- в-пятых, высокая металлоёмкость и вес конструкции ЗТС, что связано с большим количеством модулей в составе устройства.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для ориентации направления зарезки боковых стволов из горизонтальной части необсаженной скважины,

включающее забойную телеметрическую систему – ЗТС − с беспроводным электромагнитным каналом связи, спущенную в скважину на колонне труб и содержащую модуль управления в виде датчиков, передающий модуль, а также приёмное устройство и персональный компьютер, расположенные на устье скважины. Устройство также содержит электрический разделитель, измерительные модули и турбогенератор, включающий гидротурбину и электрический генератор, а также узел бесконтактной передачи вращения от вала гидротурбины к валу электрического генератора, выполненный в виде магнитной муфты, при этом передающий модуль включает инвертор в виде мостовой схемы с ключами, причём плечи мостовой схемы инвертора соединены с сигнальной обмоткой электрического генератора через выпрямитель тока, а диагональ моста − с электродами электрического разделителя, выход персонального компьютера подключен к ключам инвертора, а вход − к сигнальной обмотке электрического генератора через схему определения переходов синусоидального напряжения на сигнальной обмотке через «нуль», ключи инвертора включены в мостовой схеме с возможностью образования с сигнальной обмоткой генератора короткозамкнутой электрической цепи по команде персонального компьютера, установленного на устье скважины (патент RU № 2383730, МПК Е21В 47/12, опубл. 10.03.2010 в бюл. № 7).

Недостатками данного устройства являются:

- во-первых, низкая точность ориентации направления зарезки рабочей поверхности клина-отклонителя относительно азимута горизонтальной части необсаженной скважины ввиду низкой жёсткости конструкции ЗТС. В результате сигнал, передаваемый с датчиков забойной телеметрической системы на приемное устройство (по электромагнитному каналу связи), расположенное на устье скважины, искажается. Кроме того, в случае забуривания бокового ствола из горизонтальной части необсаженной скважины из-за отсутствия центрирования ЗТС относительно горизонтальной оси повышается риск повреждения самой ЗТС вследствие того, что в процессе бурения боковой ствол пересекает горизонтальную часть необсаженной скважины в интервале нахождения ЗТС;

- во-вторых, высокая вероятность прихвата ЗТС в горизонтальной части необсаженной скважины при бурении бокового ствола. Это обусловлено тем, что в процессе бурения бокового ствола шлам, образующийся вследствие разбуривания породы, выносится из бокового ствола в горизонтальную часть необсаженной скважины, при этом в результате поглощения промывочной жидкости в процессе бурения бокового ствола отсутствует циркуляция жидкости на устье скважины, и весь шлам оседает в горизонтальной части необсаженной скважины в интервале размещения компоновки.

- в-третьих, невозможность извлечения колонны труб из горизонтальной части необсаженной скважины при прихвате ЗТС;

- в-четвёртых, высокая металлоёмкость и вес конструкции ЗТС. Это связано с тем, что для питания ЗТС используется электрический генератор в виде магнитной муфты.

Техническими задачами изобретения являются повышение точности ориентации направления зарезки рабочей поверхности клина-отклонителя относительно азимута горизонтальной части необсаженной скважины, снижение вероятности прихвата компоновки в горизонтальной части скважины при бурении бокового ствола с возможностью извлечения колонны труб отворотом в случае прихвата ЗТС, а также снижение металлоёмкости и веса конструкции ЗТС.

Поставленные технические задачи решаются устройством для ориентации направления зарезки боковых стволов из горизонтальной части необсаженной скважины, содержащим, забойную телеметрическую систему − ЗТС с беспроводным электромагнитным каналом связи, спущенную в скважину на колонне труб, включающую в себя модуль управления в виде датчиков, передающий модуль, а также приёмное устройство и персональный компьютер, расположенные на устье скважины.

Новым является то, что устройство в направлении от ЗТС к колонне труб последовательно оснащено спиральной утяжелённой бурильной трубой – УБТ, клином-отклонителем с наклонной рабочей поверхностью с углом 4–6° по отношению к оси горизонтальной части необсаженной скважины, безопасным переводником, при этом в интервале наибольшего набора кривизны устройство размещено не более 6° на 10 м, причём соотношение наружного диаметра спиральной УБТ к диаметру горизонтального ствола скважины составляет 0,9 : 1, а наружные диаметры клина-отклонителя и спиральной УБТ равны между собой.

На фиг. 1 и 2 схематично и последовательно изображено предлагаемое устройство в процессе работы.

На фиг. 3 схематично в разрезе А-А изображено предлагаемое устройство, сориентированное по азимуту.

Устройство для ориентации направления зарезки боковых стволов из горизонтальной части необсаженной скважины содержит спущенную в скважину 1

(фиг. 1) на колонне труб 2 забойную телеметрическую систему 3, например, марки ЗТС-54 с беспроводным электромагнитным каналом связи, включающим в себя модуль управления 4 в виде датчиков (на фиг. 1–3 показаны условно) и передающий модуль 5 (фиг. 1), а также приёмное устройство 6 и персональный компьютер 7. Приёмное устройство 6 и персональный компьютер 7 расположены на устье скважины 1.

Устройство в направлении от ЗТС 3 к колонне труб 2 последовательно оснащено спиральной УБТ 8, клином-отклонителем 9 с наклонной рабочей поверхностью 10 и безопасным переводником 11. Опытным путем установлено, что угол наклона рабочей поверхности 10 клина-отклонителя 9 к оси горизонтальной части необсаженной скважи-

ны 1 составляет 4–6° в зависимости от типоразмера колонны труб 2 и наружного диаметра клина отклонителя 9. УБТ 8 соединяется с помощью резьбового соединения.

Для точного центрирования устройства при зарезке бокового ствола из горизонтальной части необсаженной скважины диаметром Dc (фиг. 2) наружный диаметр Dу спиральной УБТ составляет 0,9 диаметра горизонтального ствола скважины Dc, а наружные диаметры Dу спиральной трубы УБТ и клина-отклонителя Dк равны между собой. т.е.: Dу = 0,9⋅Dс; Dу = Dк. Длина УБТ должна обеспечить центрирование устройства в горизонтальной скважине. С целью более интенсивного удаления забоя создаваемого бокового канала от горизонтальной части необсаженной скважины устройство необходимо размещать в интервале наибольшего набора кривизны, но не более 6° на 10 м.

Таким образом, если Dс = 142 мм, то диаметр Dу = 0,9⋅Dс = 0,9⋅142 мм = 127 мм;

Dу = Dк = 127 мм.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

На устье скважины 1 на конце колонны труб 2 (фиг. 1) снизу-вверх последовательно монтируют ЗТС 3, спиральную УБТ 8, клин-отклонитель 9 с наклонной рабочей поверхностью 10, безопасный переводник 11. В целях более интенсивного удаления создаваемого бокового канала от горизонтальной части необсаженной скважины 1 предлагаемое устройство необходимо размещать в интервале наибольшего набора кривизны, но не более 6° на 10 м. Поэтому с учетом вышеизложенного обеспечивается спуск предлагаемого устройства в интервал зарезки бокового ствола с наибольшим набором кривизны горизонтальной части необсаженной скважины 1, например, 5° на 10 м.

Затем приступают к ориентированию наклонной рабочей поверхностью 10 клина-отклонителя 9 по азимуту (апсидальной плоскости) (фиг. 2 и 3). Например, наклонная рабочая поверхность 10 клина-отклонителя 9 (фиг. 1) по оси к горизонтальной части наклонной скважины 1 имеет угол α = 4 °.

Ориентирование рабочей поверхности 10 клина-отклонителя 9 в апсидальной плоскости по ЗТС производят с участием геофизической партии.

С устья скважины 1 при помощи трубных ключей ступенчато проворачивают колонну труб 2 и, соответственно, всю компоновку, находящуюся на конце колонны труб 2, вправо с расхаживанием и выдержкой до достижения запланированного угла поворота, например на 130° (фиг. 3), что определяют по дохождению сигнала на устье скважины 1.

Например, на устье скважины 1 и верхней трубе колонны труб 2 выполняют мелом метки через каждые 10°. Затем каждый раз поворачивают колонну труб 2 на 10°, производят расхаживание колонны труб 2: вверх на 5 м, вниз на 10 м и вновь вверх на 5 м, после чего осуществляют выдержку в течение 5 мин. При отсутствии дохождения сигнала на устье скважины 1 вышеописанные операции повторяют ступенчато необходимое количество раз до дохождения сигнала на устье скважины, т.е. до достижения запланированного угла поворота 130°.

При этом каждый раз информация от датчиков модуля управления 4 (фиг. 2), установленных в корпусе ЗТС 3, через передающий модуль 5 преобразуется в кодовую последовательность в зависимости от измерения угловых параметров, которые изменяются при повороте колонны труб 2 вправо с устья скважины 1.

По окончании работ по направлению ориентации производят зарезку бокового ствола через клин-отклонитель 9 с применением гибкой трубы, винтового забойного двигателя и долота, при этом предлагаемое устройство продолжает находиться в скважине до окончания работ по бурению бокового ствола. По окончании выполнения бокового ствола предлагаемое устройство перемещают в другой интервал зарезки бокового ствола в горизонтальной части необсаженной скважины 1 или извлекают на устье скважины 1.

Передающий модуль 5 направляет сигнал по электромагнитному каналу связи на приемное устройство 6, расположенное на устье скважины. В приемном устройстве 6 принятый сигнал декодируется и вводится в персональный компьютер 7 для обработки. Программа обрабатывает всю информацию, полученную с датчиков модуля управления 4 при повороте колонны труб 2 на устье скважины, для представления первоначально в цифровом виде, а затем для визуализации в форме таблиц, графиков и диаграмм на экран монитора персонального компьютера 7 и дохождения сигнала с датчиков модуля управления 4 через передающий модуль 5 на приёмное устройство 6, расположенное на устье скважины 1 и, соответственно, достижения запланированного угла поворота, например на 130° (фиг. 3), т.е. направления рабочей поверхности 10 клина-отклонителя 9 из горизонтальной части необсаженной скважины 1 для зарезки бокового ствола (на фиг. 1–3 не показан).

Ориентирование клина-отклонителя 9 необходимо производить таким образом, чтобы создаваемый канал в процессе бурения не пересёк горизонтальную часть необсаженной скважины 1, т.е. при уменьшении азимута (от 0° до 180°) открытого ствола забуривание канала необходимо планировать вправо и клин-отклонитель 9 должен быть ориентирован вправо, при увеличении азимута (от 180° до 360°) забуривание канала необходимо планировать влево и клин-отклонитель 9 должен быть ориентирован влево.

УБТ 8 применяют в составе устройства с целью повышения жёсткости конструкции устройства, а также в качестве центратора, что в целом обеспечивает повышение точности угла наклона при ориентировании рабочей поверхности клина-отклонителя 8 по азимуту относительно горизонтальной части необсаженной скважины 1. Также исключаются повреждения самой ЗТС благодаря качественному центрированию предлагаемого устройства в горизонтальной части необсаженной скважины, поэтому в процессе бурения боковой ствол не пересекает горизонтальную часть необсаженной скважины в интервале нахождения ЗТС.

Применение УБТ 8 в виде спирали снижает вероятность прихвата компоновки в горизонтальной части необсаженной скважины при забуривании бокового ствола, так как наличие спиральных канавок уменьшает площадь контакта стенки скважины и трубы, тем самым снижается возможность прихвата труб, благодаря чему в 2–3 раза снижается вероятность прихвата ЗТС в сравнении с прототипом.

В случае прихвата устройства в скважине 1 приводят в действие безопасный переводник 11. Например, для этого вращают колонну труб 2 с устья скважины 1. В результате колонна труб 2 отворачивается от клина-отклонителя 9. Колонну труб 2 извлекают из скважины 1. Затем в скважину 1 спускают на колонне труб любой известный ловильный инструмент с внутренним захватом, например, внутреннюю труболовку (на фиг. 1–3 не показана). Производят захват внутренней труболовки за внутреннюю поверхность клина-отклонителя 9 (фиг. 3) и извлекают на устье скважины оставшуюся часть (ЗТС 3, спиральную УБТ 8, клин-отклонитель 5) предлагаемого устройства.

В предложенном устройстве для электронных компонентов ЗТС (модуля управления 4 и передающего модуля 5) используют батарейное питание 12 (аккумуляторы), которое позволяет производить измерение угловых параметров (0°–360°), т.е. направление рабочей поверхности клина-отклонителя по азимуту относительно горизонтальной части необсаженной скважины).

В предложенной конструкции устройства роль электрического генератора выполняет батарейное питание 12, поэтому отсутствие в составе ЗТС 3 электрического генератора в виде магнитной муфты позволяет снизить металлоёмкость и вес конструкции.

Предлагаемое устройство для ориентации направления зарезки боковых стволов из горизонтальной части необсаженной скважины позволяет:

- повысить точность ориентации направления зарезки рабочей поверхности клина-отклонителя относительно азимута горизонтальной части необсаженной скважины;

- снизить вероятность прихвата компоновки в горизонтальной части скважины при бурении бокового ствола;

- извлечь колонну труб отворотом при прихвате ЗТС;

- снизить металлоёмкость и вес конструкции ЗТС.

Устройство для ориентации направления зарезки боковых стволов из горизонтальной части необсаженной скважины, содержащее спущенную в скважину на колонне труб забойную телеметрическую систему – ЗТС − с беспроводным электромагнитным каналом связи, включающую в себя модуль управления в виде датчиков, передающий модуль, а также приёмное устройство и персональный компьютер, расположенные на устье скважины, отличающееся тем, что устройство в направлении от ЗТС к колонне труб последовательно оснащено спиральной утяжелённой бурильной трубой – УБТ, клином-отклонителем с наклонной рабочей поверхностью с углом 4-6° по отношению к оси горизонтальной части необсаженной скважины, безопасным переводником, при этом устройство размещено в интервале наибольшего набора кривизны не более 6° на 10 м, причём соотношение наружного диаметра спиральной УБТ к диаметру горизонтального ствола скважины составляет 0,9:1, а наружные диаметры клина-отклонителя и спиральной УБТ равны между собой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области бурения искривленных ответвлений из необсаженного горизонтального ствола скважины и представляет собой отклоняющее устройство. Устройство содержит трубу с открытыми концами, снабженную на своем верхнем конце присоединительной резьбой для присоединения трубы с открытыми концами к колонне труб, и направляющий элемент, расположенный в трубе с открытыми концами.

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для забуривания и крепления дополнительных стволов многоствольной скважины из ранее пробуренных обсаженных скважин.

Группа изобретений относится к системе для управления бурильной установкой и способу бурения. Технический результат заключается в повышении надежности и срока службы роторной управляемой системы.

Группа изобретений относится к заканчиванию скважин в нефтяной и газовой промышленности. Технический результат – снижение количества спускоподъемных операций, необходимых для завершения и улучшения продуктивности родительских и боковых стволов скважин многоствольной скважины.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении скважин, а именно наклонно-направленных скважин с протяженным горизонтальным участком, в частности, для разработки труднодоступных запасов углеводородов.

Изобретение относится к области многоствольного строительства и ремонта нефтяных и газовых скважин, в частности к способам создания в условиях депрессии на пласт контролируемой системы перфорационных каналов заданной траектории.

Изобретение относится к области бурения, текущего и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин. Устройство включает корпус с направляющей поверхностью сверху, спускаемый на колонне труб, и исполнительный элемент, способный перемещаться в корпусе между транспортным положением и положением фиксации и имеющий поверхность на верхнем конце для зацепления с препятствиями, встречающимися в обсадной колонне.

Изобретение относится к области бурения, текущего и капитального ремонта нефтяных и газовых скважин. Клин-отклонитель включает корпус с направляющей поверхностью сверху, спускаемый на колонне труб, и исполнительный элемент, способный перемещаться в корпусе между транспортным положением и положением фиксации и имеющий поверхность на верхнем конце для зацепления с препятствиями, встречающимися в обсадной колонне.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважине, а именно для фрезерной вырезки окна в обсадной колонне в стволе скважины и бурения боковых каналов для перфорации продуктивного интервала.

Группа изобретений относится к области бурения, крепления и ремонта нефтяных и газовых скважин. Способ строительства многозабойной скважины включает бурение основного ствола, спуск обсадной колонны основного ствола скважины, оснащаемой устройством для крепления дополнительного ствола, содержащего втулку с соединительным патрубком, вжатым во втулку, цементирование обсадной колонны, вывод наружу соединительного патрубка в интервале установки, механическое расширение устройства, бурение через него дополнительного ствола с его креплением, при этом перед спуском обсадной колонны в интервале установки втулки производят расширение основного ствола для обеспечения отклонения соединительного патрубка втулки на необходимый угол.

Изобретение относится к технике бурения залитых низкотемпературной жидкостью скважин сплошным забоем в мощных ледовых массивах Арктики и Антарктики и может быть использовано для бурения плавлением с одновременным или последовательным расширением скважин во льду.

Изобретение относится к области бурения и может быть использовано при проводке и строительстве нефтяных и газовых скважин, морских скважин и скважин с большой горизонтальной протяженностью.

Группа изобретений относится к области бурения. Система бурения с несколькими текучими средами, выполненная с возможностью соединения с концом бурильной колонны, выполненной с возможностью обеспечения раздельного и независимого потока первой текучей среды и второй текучей среды, содержит молоток, расположенный таким образом, что при удержании бурильной колонной первая текучая среда, протекающая через бурильную колонну, может приводить в действие молоток, мотор, расположенный таким образом, что при удержании бурильной колонной вторая текучая среда, протекающая через бурильную колонну, может протекать через мотор и приводить его в действие.

Изобретение относится к области горноразведочных работ, а именно к способу бурения скважин. Способ бурения скважин включает спуск в скважину забойного гидродвигателя, состоящего из статора с полуцилиндрическими лопастями и полого ротора, образующих рабочую камеру, и подачу промывочной жидкости.

Изобретение относится к области бурения искривленных ответвлений из необсаженного горизонтального ствола скважины и представляет собой отклоняющее устройство. Устройство содержит трубу с открытыми концами, снабженную на своем верхнем конце присоединительной резьбой для присоединения трубы с открытыми концами к колонне труб, и направляющий элемент, расположенный в трубе с открытыми концами.

Группа изобретений относится к области горизонтально или наклонно направленного бурения для разработки скважины вдоль буровой трассы. Технический результат – устремление бурового раствора вдоль подошвы скважины.

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для забуривания и крепления дополнительных стволов многоствольной скважины из ранее пробуренных обсаженных скважин.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение стабильности работы насоса, создание более растянутой по горизонтальному стволу скважин паровой камеры, вовлечение большей зоны пласта, равномерный прогрев пласта.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - снижение теплопотерь за счет уменьшения площади прогрева и строительства скважин с учетом их гидродинамических возможностей, увеличение продуктивности залежи.

Группа изобретений относится к способу установки в заданное положение бурильного устройства, при этом бурильное устройство является устройством для бурения восстающей выработки, содержащим ось вращения.

Изобретение относится к средствам для проведения работ в многоствольной скважине. Техническим результатом является обеспечение возможности проведения операций в скважине даже в случае, когда застревают нижние компоненты скважинного снаряда.
Наверх