способ визуализированного каротажа и каротажное устройство для его осуществления (варианты)

Формула изобретения

1. Способ визуализированного каротажа, включающий спуск в скважину с мутной средой на каротажном кабеле видеокамеры, расположенной внизу подвески насосно-компрессорных труб, проведение видеоисследований скважины путем перемещения видеокамеры вдоль ствола скважины в интервале столба оптически прозрачной среды, получение результатов исследования и определение технического состояния скважины на основе полученных данных, отличающийся тем, что из столба мутной среды в скважине посредством, по крайней мере, одного пакера, выполненного совместно с подвеской насосно-компрессорных труб, и перегородки, размещенной внутри подвески, выделяют зону каротажа, в которой осуществляют гравитационное осаждение взвешенных горных пород, и в отслоенной оптически прозрачной среде проводят визуализированный каротаж скважины путем перемещений видеокамеры внутри подвески насосно-компрессорных труб с помощью наземного пункта просмотра и регистрации полученного видеоизображения, связанного с видеокамерой каротажным кабелем.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что зону каротажа ограничивают снизу дополнительной перегородкой.

3. Каротажное устройство для осуществления способа по п.1, содержащее подвеску насосно-компрессорных труб, размещаемых в стволе скважины, каротажный кабель, погружную видеокамеру, подвешенную на каротажном кабеле внутри подвески, отличающееся тем, что подвеска насосно-компрессорных труб выполнена совместно с пакером, разобщающим зону каротажа с надпакерной полостью скважины, а к торцу корпуса видеокамеры присоединена перегородка с центральным отверстием, снабженным сальником для скольжения в нем каротажного кабеля, с возможностью посадки ее в гнездо, выполненное в подвеске с диаметром проходного отверстия, большим диаметра корпуса погружной видеокамеры, и отцепления от корпуса при спуске видеокамеры вдоль подвески в зону каротажа.

4. Каротажное устройство по п.3, отличающееся тем, что перегородка выполнена с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб, обеспечивающим наименьшее гидравлическое сопротивление при спуске видеокамеры с перегородкой по колонне насосно-компрессорных труб в зону каротажа.

5. Каротажное устройство по п.3, отличающееся тем, что перегородка и корпус видеокамеры снабжены элементами цангового зацепа.

6. Каротажное устройство по п.3, отличающееся тем, что перегородка и гнездо подвески снабжены элементами стопорного устройства.

7. Каротажное устройство по п.3, отличающееся тем, что на корпусе видеокамеры установлены центраторы положения видеокамеры в полости подвески.

8. Каротажное устройство по п.3, отличающееся тем, что перегородка может содержать фильтровальные ячейки.

9. Каротажное устройство по п.3, отличающееся тем, что внутренний диаметр подвески насосно-компрессорных труб может быть равен проходному диаметру гнезда.

10. Каротажное устройство по п.3, отличающееся тем, что каротажный кабель выполнен в полиамидной оболочке, по меньшей мере, на длине, равной глубине каротажа.

11. Каротажное устройство для осуществления способа по п.1, содержащее подвеску насосно-компрессорных труб, размещаемых в стволе скважины, каротажный кабель, погружную видеокамеру, подвешенную на каротажном кабеле внутри подвески, отличающееся тем, что подвеска насосно-компрессорных труб выполнена совместно с пакером, разобщающим зону каротажа с надпакерной полостью скважины, а на корпусе видеокамеры закреплена, по меньшей мере, одна перегородка с возможностью скольжения периметром по внутренней стенке подвески.

12. Каротажное устройство по п.11, отличающееся тем, что по периметру перегородки выполнены сальниковые уплотнения.

13. Каротажное устройство по п.11, отличающееся тем, что перегородка может быть выполнена из фильтрующего материала.

14. Каротажное устройство по п.11, отличающееся тем, что подвеска насосно-компрессорных труб может быть выполнена с внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб, обеспечивающим наименьшее гидравлическое сопротивление при спуске видеокамеры с перегородкой по колонне насосно-компрессорных труб в зону каротажа.

15. Каротажное устройство по п.11, отличающееся тем, что на корпусе видеокамеры установлены центраторы положения видеокамеры в полости подвески.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к горному делу, в частности к геофизическим исследованиям скважин, и может быть использовано при нефтепромысловых работах и осмотра скважин при проведении ремонтных работ.

Известно устройство для доставки приборов в скважину, содержащее полый вал, один конец которого жестко соединен с прибором, два распорных узла, один из которых закреплен на валу, герметизатор устья скважины с центральным отверстием для электрического кабеля и патрубок для подвода рабочего агента. Распорные узлы выполнены в виде поршней, состоящих из двух цилиндрических профилей и уплотнительных камер, закрепленных в углублениях цилиндрических профилей с возможностью вращения вокруг собственных осей. Поршень первого распорного узла выполнен с отверстием. Второй распорный узел жестко соединен с прибором. Герметизатор устья скважины выполнен в виде цилиндрического уплотнителя с наружными канавками, в которых размещены запорные камеры, соединенные через проточки с пневматическим каналом. Уплотнительная камера выполнена из графитовой резины. (Авторское свидетельство SU № 1234602 A1. Устройство для доставки приборов в скважину. - МПК₄: E21B 47/00, 49/00. - 30.05.1986. Бюл. № 20). Недостатком данного изобретения является сложность конструкции устройства, требующего давления воздуха и подвода рабочего агента.

Известна скважинная телевизионная система, состоящая из погружного скважинного видеозонда и наземной системы просмотра и регистрации снятого видеоизображения. В состав видеозонда системы введено регистрирующее видеоустройство (видеорекордер). В видеозонде применяется оптическое стекло с нанесенными поверхностно-активным веществом или пленкой, обладающими нефтеотталкивающими свойствами. В состав наземной аппаратуры введено считывающее цифровое устройство (картридер), персональный компьютер и соединительные кабели. В системе используется видеокамера, чувствительная в инфракрасном диапазоне электромагнитных волн, и подсветка с помощью светодиодов инфракрасного диапазона (Патент RU № 78513 U1 на полезную модель. Скважинная телевизионная система. - МПК: E21B29/00, E21B 47/09. - 27.11.2008). Недостатком известного технического решения является отсутствие в ней механизма управления визуализированным каротажем.

Известно каротажное устройство, содержащее корпус, ориентированный вдоль продольной оси, центрирующий узел, который располагает корпус в центре скважины, содержащий первый ползун с группой присоединенных к нему центрирующих кронштейнов, выполненный с возможностью скольжения вдоль продольной оси, с обеспечением выборочного управления радиальным выдвижением группы центрирующих кронштейнов, и сканирующую головку, которая вращает сканирующие датчики аксиально внутри скважины вокруг продольной оси, которая содержит второй ползун и соединительные кронштейны, соединяющие второй ползун со сканирующими датчиками, выполненный с возможностью скольжения вдоль продольной оси, с обеспечением выборочного управления радиальным выдвижением сканирующих датчиков (Заявка RU № 2010151408 А на изобретение. Каротажное устройство, предназначенное для каротажа скважины (варианты). - МПК: Е21В 47/12. - 20.06.2012). Недостатком известного технического решения является сложность конструкции каротажного устройства.

Известен способ визуального исследования скважины, включающий подсоединение подвески насосно-компрессорных труб (НКТ) к ведущей сальниковой трубе с возможностью перемещения на всю длину сальниковой трубы, спуск видеокамеры на каротажном кабеле до низа подвески НКТ с последующим фиксированием в скважине, закачку оптически прозрачной жидкости в зону исследования с помощью промывочного шланга, соединенного с быстросъемным сальниковым устройством, установленным на лубрикаторе, проведение видеоисследований скважины путем одновременного и синхронного перемещения зафиксированной видеокамеры и подвески НКТ вдоль ствола скважины в интервале столба оптически прозрачной жидкости, получение результатов исследования и определение технического состояния скважины на основе полученных данных.

Известно устройство для проведения визуального исследования скважины, содержащее крестовину, устройство герметизации, геофизический ролик, подвеску насосно-компрессорных труб (НКТ), видеокамеру, соединенную каротажным кабелем с каротажной станцией и спущенную до низа подвески НКТ, элеватор, штроп, подъемник с крюком, сальниковое устройство с быстроразъемным соединением, ведущую сальниковую трубу, лубрикатор и подвесной геофизический ролик. Внутри видеокамеры в электронных блоках могут быть установлены датчики температурного контроля, позволяющие выводить информацию о состоянии температуры видеокамеры по геофизическому кабелю в формате реального времени (Патент RU № 2381360 C1. Способ визуального исследования скважины. - МПК: Е21В 47/00. - 10.02.2010). Данные технические решения приняты за прототип.

Недостатком известного способа визуального исследования скважины и устройства для его осуществления, принятых за прототипы, является необходимость закачки оптически прозрачной жидкости в зону исследования с помощью промывочного шланга, соединенного с быстросъемным сальниковым устройством, установленным на лубрикаторе, и проведение видеоисследований скважины путем одновременного и синхронного перемещения зафиксированной видеокамеры и подвески НКТ вдоль ствола скважины в интервале столба оптически прозрачной жидкости, что усложняет визуализированный каротаж, снижает оперативность и повышает стоимость работ.

Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является повышение оперативности исследования скважин при обслуживании и ремонте.

Техническим результатом от использования указанной группы изобретений является сокращения времени и затрат на проведение исследования скважины.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе визуализированного каротажа, включающем спуск в скважину с мутной средой на каротажном кабеле видеокамеры, расположенной внизу подвески насосно-компрессорных труб, проведение видеоисследований скважины путем перемещения видеокамеры вдоль ствола скважины в интервале столба оптически прозрачной среды, получение результатов исследования и определение технического состояния скважины на основе полученных данных, согласно предложенному техническому решению,

из столба мутной среды в скважине посредством, по крайней мере, одного пакера, выполненного совместно с подвеской насосно-компрессорных труб, и перегородки, размещенной внутри подвески, выделяют зону каротажа, в которой осуществляют гравитационное осаждение взвешенных горных пород, и в отслоенной оптически прозрачной среде проводят визуализированный каротаж скважины путем перемещений видеокамеры внутри подвески насосно-компрессорных труб с помощью наземного пункта просмотра и регистрации полученного видеоизображения, связанного с видеокамерой каротажным кабелем;

зону каротажа ограничивают снизу дополнительной перегородкой.

Поставленная цель достигается тем, что в каротажном устройстве, содержащем подвеску насосно-компрессорных труб, размещаемых в стволе скважины, каротажный кабель, погружную видеокамеру, подвешенную на каротажном кабеле внутри подвески, согласно предложенному техническому решению,

подвеска насосно-компрессорных труб выполнена совместно с пакером, разобщающим зону каротажа с надпакерной полостью скважины, а к торцу корпуса видеокамеры присоединена перегородка с центральным отверстием, снабженным сальником для скольжения в нем каротажного кабеля, с возможностью посадки ее в гнездо, выполненное в подвеске с диаметром проходного отверстия, большим диаметра корпуса погружной видеокамеры, и отцепления от корпуса при спуске видеокамеры вдоль подвески в зону каротажа;

перегородка выполнена с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб, обеспечивающим наименьшее гидравлическое сопротивление при спуске видеокамеры с перегородкой по колонне насосно-компрессорных труб в зону каротажа;

перегородка и корпус видеокамеры снабжены элементами цангового зацепа; перегородка и гнездо подвески снабжены элементами стопорного устройства; на корпусе видеокамеры установлены центраторы положения видеокамеры в полости подвески;

перегородка может содержать фильтровальные ячейки;

внутренний диаметр подвески насосно-компрессорных труб может быть равен проходному диаметру гнезда;

каротажный кабель выполнен в полиамидной оболочке, по меньшей мере, на длине, равной глубине каротажа.

Поставленная цель достигается тем, что в каротажном устройстве, содержащем подвеску насосно-компрессорных труб, размещаемых в стволе скважины, каротажный кабель, погружную видеокамеру, подвешенную на каротажном кабеле внутри подвески, согласно предложенному техническому решению,

подвеска насосно-компрессорных труб выполнена совместно с пакером, разобщающим зону каротажа с надпакерной полостью скважины, а на корпусе видеокамеры закреплена, по меньшей мере, одна перегородка с возможностью скольжения периметром по внутренней стенке подвески;

по периметру перегородки выполнены сальниковые уплотнения;

перегородка может быть выполнена из фильтрующего материала;

подвеска насосно-компрессорных труб может быть выполнена с внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра насосно-компрессорных труб, обеспечивающим наименьшее гидравлическое сопротивление при спуске видеокамеры с перегородкой по колонне насосно-компрессорных труб в зону каротажа;

на корпусе видеокамеры установлены центраторы положения видеокамеры в полости подвески.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных способа визуализированного каротажа и вариантов каротажного устройства для его осуществления, отсутствуют. Следовательно, каждое из заявляемых технических решений соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками каждого заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками каждого из заявляемых технических решений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, каждое из заявляемых технических решений соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

В настоящей заявке на выдачу патента соблюдено требование единства изобретения, поскольку способ визуализированного каротажа и варианты каротажного устройства для его осуществления предназначены для геофизического исследования скважин. Заявленные технические решения решают одну и ту же задачу - повышение эффективности исследования скважин путем сокращения времени и затрат на их проведение.

На фиг.1 показан первый вариант каротажного устройства для осуществления способа визуализированного каротажа; на фиг.2 - то же, второй вариант.

Сущность способа визуализированного каротажа заключается в следующем.

В скважину с мутной средой до зоны каротажа спускают колонну насосно-компрессорных труб с подвеской на конце, на которой выполнен, по крайней мере, один пакер, разобщающий зону каротажа с надпакерной полостью скважины. Затем на каротажном кабеле через колонну насосно-компрессорных труб в подвеску спускают видеокамеру с перегородкой, последней из столба мутной среды окончательно выделяют зону каротажа, в которой осуществляют гравитационное осаждение взвешенных горных пород. При необходимости зону каротажа ограничивают снизу дополнительной перегородкой. После осаждения взвешенных горных пород в выделенной зоне каротажа в интервале столба отслоенной оптически прозрачной среды проводят визуализированный каротаж скважины путем перемещения видеокамеры внутри подвески и получение результатов исследования. Визуализированный каротаж проводят с помощью наземного пункта просмотра и регистрации полученного видеоизображения, связанного с видеокамерой каротажным кабелем. На основе полученных данных определяют техническое состояние скважины.

Первый вариант каротажного устройства содержит подвеску 1, присоединенную к колонне насосно-компрессорных труб 2, размещаемых в стволе 3 скважины, каротажный кабель 4, погружную видеокамеру 5, подвешенную на каротажном кабеле 4 внутри подвески 1. Подвеска 1 выполнена совместно с пакером 6, разобщающим зону каротажа 7 с надпакерной полостью 8 скважины. К торцу корпуса видеокамеры 5 присоединена перегородка 9 посредством цангового зацепа 10 с возможностью посадки ее в гнездо, выполненное в подвеске с диаметром d ₁ проходного отверстия, большим диаметра d₂ корпуса видеокамеры 5, и отцепления ее от корпуса при спуске видеокамеры 5 вдоль подвески 1 в зону каротажа 7. Перегородка 9 и гнездо в подвеске 1 снабжены элементами стопорного устройства 11. Перегородка 9 выполнена с центральным отверстием, снабженным сальником 12 для скольжения в нем каротажного кабеля 4. Перегородка 9 выполнена с наружным диаметром d₃, меньшим внутреннего диаметра d₄ насосно-компрессорных труб 2, обеспечивающим наименьшее гидравлическое сопротивление при спуске видеокамеры 5 с перегородкой 9 по колонне насосно-компрессорных труб 2 в зону каротажа 7. На корпусе видеокамеры 5 установлены центраторы 13 положения видеокамеры в полости подвески (Фиг.1). Перегородка 9 может содержать фильтровальные ячейки. Внутренний диаметр d ₅ подвески 1 может быть равен диаметру d₁ проходного отверстия гнезда. Каротажный кабель 4 выполнен в полиамидной оболочке, по меньшей мере, на длине, равной глубине каротажа.

Второй вариант каротажного устройства содержит подвеску 1, присоединенную к колонне насосно-компрессорных труб 2, размещаемых в стволе 3 скважины, каротажный кабель 4, погружную видеокамеру 5, подвешенную на каротажном кабеле 4 внутри подвески 1. Подвеска 1 выполнена совместно с пакером 6, разобщающим зону каротажа 7 с надпакерной полостью 8 скважины. На корпусе видеокамеры 5 закреплена, по меньшей мере, одна перегородка 14 с возможностью скольжения своим периметром по внутренней стенке подвески 1. На корпусе видеокамеры 5 установлены центраторы 13 положения видеокамеры в полости подвески 1 (Фиг.2). Перегородка 14 может быть выполнена из фильтрующего материала. По периметру перегородки 14 выполнены сальниковые уплотнения. Подвеска 1 может быть выполнена с внутренним диаметром d₅, меньшим внутреннего диаметра d₄ насосно-компрессорных труб, обеспечивающим наименьшее гидравлическое сопротивление при спуске видеокамеры 5 с перегородкой 14 по колонне насосно-компрессорных труб 2 в зону каротажа 7.

Предложенный способ визуализированного каротажа осуществляют следующим образом.

Перед проведением визуализированного каротажа на устье скважины к колонне насосно-компрессорных труб 2 присоединяют подвеску 1, выполненную совместно с пакером 6 и снабженную элементами стопорного устройства 11, после чего колонну насосно-компрессорных труб 2 с подвеской 1 спускают в скважину 3 до уровня зоны каротажа 7, при этом пакером 6 разобщают зону каротажа 7 с надпакерной полостью 8 скважины. Затем на устье скважины по первому варианту каротажного устройства видеокамеру 5, снабженную центраторами 13, соединяют с перегородкой 9 с наружным диаметром d₃ посредством цангового зацепа 10 и с каротажным кабелем 4, пропущенным полиамидной оболочкой через сальник 12 в перегородке 9. Видеокамеру 5 с перегородкой 9 в сборе под собственным весом спускают по колонне насосно-компрессорных труб 2 с внутренним диаметром d₄>d₃ до посадки перегородки 9 в гнездо подвески 1, в которой перегородка 9 закрепляется стопорным устройством 11, при этом видеокамера 5 с диаметром d₂ корпуса спускается через проходное отверстие гнезда в подвеске 1 диаметром d₁>d₂, что, в совокупности, обеспечивает наименьшее гидравлическое сопротивление скважинной жидкости при спуске видеокамеры 5 с перегородкой 9 по колонне насосно-компрессорных труб 2 в подвеску 1. При этом перегородкой 9 дополнительно разобщают зону каротажа 7 скважины с полостью насосно-компрессорных труб 2 выше перегородки 9. Таким образом из столба мутной среды в скважине посредством, по крайней мере, одного пакера 6, выполненного совместно с подвеской 1 насосно-компрессорных труб 2, и перегородки 9, размещенной внутри подвески 1 насосно-компрессорных труб 2, выделяют зону каротажа 7, в которой осуществляют гравитационное осаждение взвешенных горных пород в течение 2-3 суток. Затем в отслоенной оптически прозрачной среде проводят визуализированный каротаж скважины в интервале исследований путем перемещений видеокамеры 5 вдоль подвески 1 насосно-компрессорных труб 2, для чего видеокамеру 5 выдавливают из цангового зацепа 10, отделяют от перегородки 9 путем перемещения каротажного кабеля 4 в полиамидной оболочке через сальник 12 в перегородке 9 и перемещают в полости подвески 1 на длине каротажа с помощью центраторов 13. Визуализированный каротаж проводят с помощью наземного пункта просмотра и регистрации полученного видеоизображения (условно не показан). При необходимости зону каротажа ограничивают снизу дополнительной перегородкой (не показана). После визуализированного каротажа видеокамеру 5 с перегородкой 9 удаляют из колонны насосно-компрессорных труб. При этом под усилием видеокамера 5 сцепляется с перегородкой 9 посредством цангового зацепа 10, далее под усилием стопорное устройство 11 разъединяет перегородку 9 с подвеской 1, после чего видеокамера 5 с перегородкой 9 поднимаются на поверхность скважины, заполняя колонну насосно-компрессорных труб 2 скважинной жидкостью.

По второму варианту каротажного устройства на устье скважины видеокамеру 5, снабженную центраторами 13, соединяют с перегородкой 14 с наружным диаметром d₅ и с каротажным кабелем 4, затем в сборе под собственным весом спускают их по колонне насосно-компрессорных труб 2 с внутренним диаметром d₄>d₅, что обеспечивает наименьшее гидравлическое сопротивление скважинной жидкости при спуске видеокамеры 5 с перегородкой 14 по колонне насосно-компрессорных труб 2 в подвеску 1. При этом перегородкой 14 дополнительно разобщают зону каротажа 7 скважины с полостью насосно-компрессорных труб 2 выше перегородки 14. Таким образом из столба мутной среды в скважине посредством, по крайней мере, одного пакера 6, выполненного совместно с подвеской 1 насосно-компрессорных труб 2, и перегородки 14, размещенной внутри подвески 1, выделяют зону каротажа 7, в которой осуществляют гравитационное осаждение взвешенных горных пород в течение 2-3 суток. Затем в отслоенной оптически прозрачной среде проводят визуализированный каротаж скважины в интервале исследований путем перемещений видеокамеры 5 внутри подвески 1 насосно-компрессорных труб 2 на длине каротажа с помощью центраторов 13. Визуализированный каротаж проводят с помощью наземного пункта просмотра и регистрации полученного видеоизображения (условно не показан). После визуализированного каротажа видеокамеру 5 с перегородкой 14 поднимают на поверхность скважины, заполняя колонну насосно-компрессорных труб 2 скважинной жидкостью.

При необходимости, перед спуском колонны насосно-компрессорных труб 2 с подвеской 1 в скважину 3, зону каротажа ограничивают снизу дополнительной перегородкой (не показана).

Предложенные способ визуализированного каротажа и варианты каротажного устройства для его осуществления позволяют производить одновременно визуализированный каротаж и передачу изображений по каротажному кабелю в наземный пункт просмотра и регистрации полученного видеоизображения, тем самым сократить время и затраты на проведение исследований скважин.