способ доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину

Формула изобретения

1. Способ доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину, включающий нанизывание на каротажный кабель толкателя в виде упирающихся на прибор трубчатых насадок, придающих жесткость кабелю, и груза, закрепляемого на кабеле выше толкателя и развивающего необходимое усилие для проталкивания приборов по горизонтальному стволу, отличающийся тем, что длину толкателя рассчитывают по формуле

L = l + 3/4R,

где l - длина горизонтального ствола скважины, м;

R - радиус искривления скважины, м.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что толкатель и груз закреплены неподвижно на кабеле с помощью зажимов, причем усилие натяжения кабеля между соседними зажимами не превышает веса отрезка кабеля, заключенного между указанными зажимами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению и эксплуатации нефтяных скважин, в частности к промыслово-геофизическим исследованиям горизонтальных скважин.

Известно устройство для доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину (патент США N 4082144, кл. E 21 B 47/00, опубл. 04.04.78 г.), представляющее собой груз, нанизываемый на каротажный кабель выше геофизического прибора. Груз выполнен в виде трубчатых насадок, связанных последовательно между собой при помощи разъемного замкового устройства таким образом, что они свободно надеваются на каротажный кабель и вместе с геофизическим прибором спускаются в открытый ствол скважины на заданную глубину. Благодаря приданной кабелю жесткости геофизический прибор свободно перемещается в горизонтальной и искривленной части скважины. Преимущество устройства в том, что оно имеет небольшой диаметр и позволяет проводить исследования в обсаженных скважинах, а также позволяет снизить стоимость работ по сравнению с известными способами доставки геофизических приборов на бурильных трубах. Недостаток устройства состоит в том, что требуется собирать из насадок груз большой длины от забоя до устья, что требует много времени и трудозатрат.

Известен способ исследования наклонно-направленных скважин (патент РФ N 2002945, кл. E 21 B 47/00), принимаемый за прототип, который включает спуск в скважину прибора на кабеле, установку над прибором удлиненного элемента, доставку прибора с удлиненным элементом на забой скважины и проведение исследований в процессе протягивания прибора с удлиненным элементом вдоль исследуемого участка скважины. Удлиненный элемент выполняют в виде жестко соединенных между собой легких труб и длиной, равной или превышающей суммарную длину криволинейного и исследуемого горизонтального участков скважины. На верхнем конце удлиненного элемента устанавливают груз. Доставку прибора с удлиненным элементом на забой скважины осуществляют путем их проталкивания сначала вдоль криволинейного, затем вдоль горизонтального участков за счет перемещения груза под действием его тяжести вдоль прямолинейного участка ствола скважины.

Известный способ исследования наклонно направленных скважин реализуется с помощью устройства, которое содержит глубинный прибор, спускаемый на кабеле в наклонно направленную скважину, ствол которой содержит линейный, криволинейный и горизонтальный участки. Над прибором на кабеле размещен жесткий удлиненный элемент, выполненный в виде соединенных между собой легких труб с продольными прорезями и фиксаторами, ограничивающими выход кабеля из труб после их доставки. На верхнем конце жесткого удлиненного элемента установлен груз с осевым отверстием под кабель, продольной прорезью и фиксатором. Для проведения исследований на горизонтальном участке ствола скважины прибор на кабеле спускают в скважину на длину одной трубы удлиненного элемента. Устанавливают на выступающую из скважины части кабеля первую трубу удлиненного элемента и после фиксации, предупреждающей выход кабеля через прорезь трубы, опускают первую трубу в скважину и устанавливают ее над прибором. Затем устанавливают на выступающую часть кабеля вторую трубу и соединяют ее с первой с соответствующей фиксацией относительно кабеля. После этого опускают частично вторую трубу совместно с прибором в скважину. В указанной последовательности производят установку всего удлиненного элемента, после чего на верхнем конце его устанавливают груз с соответствующей его фиксацией. С помощью лебедки станции производят спуск прибора на забой скважины. При этом под действием груза удлиненный элемент с прибором на нижнем конце проталкивается через криволинейный и горизонтальный участки скважины. Преимущество прототипа по сравнению с другими известными способами исследования наклонно направленных горизонтальных скважин состоит в том, что удлиненный элемент с грузом спускают в скважину на кабеле. В результате этого сокращается время и снижаются трудозатраты проведения геофизических работ. Однако длина удлиненного элемента, равная или превышающая суммарную длину криволинейного и исследуемого горизонтального участка скважины, не является оптимальной. Этот вывод основан на том, что удлиненный элемент, выполненный из легких труб, обладает способностью прилипать к стенке скважины, покрытой клеящим веществом (глина, смолы, парафин и т.п.). Чем большую длину имеет удлиненный элемент, тем большее усилие необходимо для отрыва его от стенки скважины и проталкивания в горизонтальный ствол. Вместе с тeм, чем большую длину имеет удлиненный элемент, тем больше возрастают трудоемкость и затраты времени на производство работ. Таким образом, оптимальной является наименьшая длина удлиненного элемента, при которой обеспечивается спуск его с грузом на кабеле в горизонтальный ствол. Недостатком известного способа является и тот факт, что удлиненный элемент и груз нанизывают на каротажный кабель и фиксируют кабель от его выпадания из трубы, однако при этом удлиненный элемент и груз могут смещаться вдоль кабеля, что может приводить к деформации и поломке легких труб, из которых собран удлиненный элемент.

Задачей изобретения является повышение производительности и надежности исследований горизонтальных скважин.

Поставленная задача достигается тем, что в способе доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину, включающем нанизывание на каротажный кабель толкателя в виде упирающихся на прибор трубчатых насадок, придающих жесткость кабелю, и груза, закрепляемого на кабеле выше толкателя и развивающего необходимое усилие для проталкивания приборов по горизонтальному стволу, длину толкателя рассчитывают по формуле

L = l + 3/4R,

где l - длина горизонтального ствола скважин, м;

R - радиус искривления скважины, м.

Груз и толкатель закрепляют неподвижно на кабеле с помощью зажимов, причем усилие натяжения кабеля между соседними зажимами не превышает веса отрезка кабеля, заключенного между указанными соседними зажимами.

Сопоставительный анализ предложенного способа с прототипом показал, что заявляемый способ отличается от известного тем, что:

- длину толкателя рассчитывают по формуле

L = l + 3/4R,

где l - длина горизонтального ствола скважин, м;

R - радиус искривления скважины, м;

- груз и толкатель закрепляют неподвижно на кабеле с помощью зажимов, причем усилие натяжения кабеля между соседними зажимами не превышает веса отрезка кабеля, заключенного между указанными соседними зажимами.

В связи с тем что длину толкателя рассчитывают по приведенной формуле, существенно снижается длина толкателя, что сокращает время на монтаж-демонтаж и спуск-подъем толкателя с грузом.

Закрепление груза и толкателя неподвижно на кабеле с помощью зажимов при том условии, что усилие натяжения кабеля между соседними зажимами не превышает веса отрезка кабеля, заключенного между указанными соседними зажимами, позволяет равномерно распределять вес толкателя и груза по кабелю, исключая возможность деформации легких труб толкателя.

Таким образом, предложенный способ доставки геофизических приборов в горизонтальную скважину надежен в реализации, не требует дополнительных затрат, специальных и дорогостоящих технологий. В совокупности простота и надежность заявленного способа позволяют значительно повысить производительность и надежность промыслово-геофизических работ.

Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что предложенный способ отвечает критерию изобретения "новизна".

Заявителю неизвестны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ реализуется с помощью устройства, показанного на чертеже. Устройство содержит геофизический прибор 1, спускаемый в скважину на каротажном кабеле 2. Выше геофизического прибора 1 на каротажном кабеле 2 закреплен толкатель 3 и груз 4, которые выполнены из труб, нанизываемых на кабель 2 и соединенных между собой. При этом толкатель 3 выполнен из легких труб, а груз 4 из тяжелых труб. Трубы толкателя 3 и груза 4 закреплены на кабеле 2 неподвижно с помощью зажимов 5.

Доставка геофизических приборов в горизонтальную скважину по предлагаемому способу производится в следующей последовательности. В скважину спускают геофизический прибор 1 на кабеле 2 таким образом, чтобы верхняя часть прибора 1 находилась на земной поверхности, нанизывают на кабель 2 и закрепляют на верхнем конце прибора 1 нижнюю трубу толкателя. Спускают кабель 2 на длину нижней трубы толкателя. Нанизывают на кабель 2 и подсоединяют к нижней трубе следующую трубу толкателя. Повторяя эти операции, нанизывают на кабель все трубы толкателя 3 и грузы 4. При этом все трубы закрепляют на кабеле 2 неподвижно с помощью зажимов 5, обеспечивая усилие натяжения кабеля между соседними зажимами, не превышающее веса отрезка кабеля, заключенного между указанными соседними зажимами. Необходимую длину толкателя L, которая обеспечивает допуск прибора 1 до забоя скважины, вычисляют по формуле

L = l + 3/4R,

где l - длина горизонтального ствола скважин, м;

R - радиус искривления скважины, м.

Рассчитанная по этой формуле длина толкателя L является оптимальной, т. к. это минимальная длина толкателя 3, при которой обеспечивается допуск прибора 1 до забоя скважины. При увеличении же длины толкателя до вертикального ствола скважины, как это предусмотрено прототипом, усилие прилипания толкателя к стенке скважины существенно увеличивается за счет того, что груз, находящийся в вертикальном стволе, давит своим весом на толкатель и прижимает его к стенке скважины, усиливая эффект прилипания. В связи с этим при увеличении длины толкателя до вертикального ствола, как это предусмотрено прототипом, необходимо существенно увеличивать массу груза для обеспечения проталкивания прибора 1 к забою скважины. Однако увеличение массы груза ограничивается грузоподъемностью кабеля и прочностью труб толкателя. Таким образом, рассчитанная по приведенной формуле длина толкателя 3 является оптимальной, т. к. для доставки прибора 1 на забой требует минимальную длину труб толкателя и минимальную массу груза. Приведенная формула выведена на основании того, что груз на кабеле свободно спускается в скважину до глубины, на которой искривление по зенитному углу составляет 55^o (Рапин В.А. , Чесноков В.А., Бернштейн Д.А. Промыслово-геофизические исследования в бурящихся горизонтальных и наклонно направленных скважинах. Информационный сборник. Научно-технические достижения и передовой опыт, рекомендуемые для внедрения в нефтяной промышленности. - 1990. - Bып. 6. - С. 11). Закрепление неподвижно на кабеле труб толкателя 3 и груза 4 с помощью зажимов 5 с обеспечением усилия натяжения кабеля между соседними зажимами, не превышающего веса отрезка кабеля, заключенного между указанными соседними зажимами, позволяет равномерно распределять массу труб толкателя 3 и груза 4, исключая деформацию труб толкателя. Если же не закреплять трубы неподвижно на кабеле, как это предусмотрено прототипом, то при сборе труб, когда они находятся в вертикальной части скважины, на нижнюю трубу толкателя 3 разгружается суммарная масса всех труб толкателя 3 и груза 4, что может привести к деформации и поломке ее и других труб толкателя 3.

Наиболее часто это происходит около устья выше уровня жидкости в скважине. Закрепление труб на кабеле неподвижно позволяет выполнять толкатель из тpуб с меньшей толщиной стенки, что позволяет снизить массу груза 4 и повысить надежность проведения промыслово-геофизических работ.

Предлагаемый способ опробован в различных типах горизонтальных скважин, в том числе в бурящихся и эксплуатирующихся, с открытым забоем и обсаженных, а также при спуске геофизического прибора через насосно-компрессорные трубы. Внедрение предлагаемого способа позволит повысить производительность и снизить стоимость промыслово-геофизических работ в горизонтальных скважинах.