способ исследования горизонтальных скважин

Формула изобретения

Способ исследования горизонтальных скважин, включающий спуск в скважину до участка интенсивного искривления ствола скважины защитного контейнера, закрепленного на конце бурильных труб, спуск в защитный контейнер на нижнем отрезке каротажного кабеля геофизического прибора, доставку защитного контейнера с геофизическим прибором на забой скважины путем последовательного наращивания колонны бурильных труб, спуск через закрепленный на отводе вертлюга дистанционно-управляемый уплотнитель каротажного кабеля внутрь бурильных труб верхнего отрезка каротажного кабеля до электрического соединения со свободным концом нижнего отрезка каротажного кабеля посредством разъемной соединительной муфты, геофизические исследования ствола скважины при подъеме геофизического прибора вместе с бурильными трубами с соответствующим разъединением-соединением стыковочных концов нижнего и верхнего отрезков каротажного кабеля при отвинчивании каждой очередной свечи, отличающийся тем, что при исследовании скважин, имеющих протяженную крутонаклоненную часть ствола скважины с зенитным углом 50-90°, где спуск верхнего отрезка каротажного кабеля до электрического соединения со свободным концом нижнего отрезка каротажного кабеля посредством разъемной соединительной муфты под своим весом затруднен из-за трения о стенку бурильной колонны, осуществляют принудительный спуск разъемной соединительной муфты путем подачи промывочной жидкости под давлением в бурильные трубы и одновременным регулированием давления в камере дистанционно-управляемого уплотнителя каротажного кабеля, при этом добиваются, чтобы давление в камере дистанционно-управляемого уплотнителя каротажного кабеля было близко к давлению промывочной жидкости в бурильных трубах, обеспечивая тем самым оптимальную скорость спуска кабеля и его герметизацию, и после соединения разъемной соединительной муфты с нижним отрезком каротажного кабеля при подъеме или спуске бурильных труб проводят исследования скважины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к геофизическим исследованиям наклонно-направленных и горизонтальных скважин в процессе бурения.

Известен способ исследования горизонтальных скважин (Рапин В.А., Чесноков В.А. и Бернштейн Д.А. Промыслово-геофизические исследования в бурящихся горизонтальных и наклонно-направленных скважинах. Нефтяная и газовая промышленность. Информационный сборник. Научно-технические достижения и передовой опыт, рекомендуемые для внедрения в нефтяной промышленности, вып.6, 1990 г.), по которому в скважину до глубины, на которой начинается интенсивное искривление ствола, спускают закрепленный на конце бурильных труб защитный электропрозрачный контейнер. Через бурильные трубы в защитный контейнер на каротажном кабеле спускают геофизический прибор. Переводят с помощью бокового переводника каротажный кабель из внутренней полости бурильных труб в затрубное пространство. Наращивают и спускают в скважину оставшуюся часть бурильных труб, закрепляя каротажный кабель на их наружной поверхности. При этом геофизический прибор доставляется на забой скважины. В процессе подъема бурильных труб производят исследования горизонтального ствола скважины. Известный способ недостаточно надежен, т.к. верхняя часть каротажного кабеля закреплена на наружной поверхности бурильных труб, что ограничивает возможность вращения бурильного инструмента, а также повышает вероятность выхода кабеля из строя за счет его механических повреждений в затрубном пространстве.

Известен способ и устройство для исследования скважин в процессе бурения (патент США №3, 789, 936 от 5 февраля 1974 “Method and apparatus for simultaneously drilling and logging”, по которому кабель вводится во внутреннюю полость бурильных труб через дистанционно-управляемый уплотнитель каротажного кабеля, закрепленный на отводе вертлюга. Способ позволяет проводить исследования в процессе бурения. При этом каротажный кабель находится внутри труб и исключается возможность его повреждения.

Однако известный способ не позволяет проводить исследования горизонтальных скважин.

Известен способ исследования горизонтальных скважин (Мешков В.М., Нестеренко М.Г., Ледяев Е.А. Анализ технологий исследования скважин с горизонтальными стволами. “Нефтяное хозяйство”, №9, 2001 г., с.93-94), по которому каротажный кабель не выводят в затрубное пространство, а спускают в скважину внутри гибких труб, на конце которых закреплен геофизический прибор. Способ позволяет благодаря упругости гибких труб надежно доставлять геофизический прибор в горизонтальный ствол и проводить геофизические исследования в горизонтальном стволе протяженностью до 500 м. Однако для реализации известного способа требуется специальное дорогостоящее оборудование (Coll-Tubing), что значительно удорожает проведение геофизических исследований горизонтальных скважин.

Известен способ исследования горизонтальных скважин (Патент РФ №2006575, Е 21 В 47/00, 1993), взятый за прототип. Согласно известному способу каротажный кабель не выводится в затрубное пространство, а постоянно находится внутри колонны бурильных труб. Причем каротажный кабель составляют из двух отрезков (соответственно нижнего и верхнего), стыкуемых посредством разъемной соединительной муфты. В скважину до участка интенсивного искривления ствола спускают бурильные трубы с закрепленным на их конце защитным контейнером. Затем в защитный контейнер на нижнем отрезке каротажного кабеля спускают геофизический прибор. Свободный конец данного отрезка каротажного кабеля с разъемом соединительной муфты закрепляют на конце верхней свечи бурильных труб и спускают бурильные трубы, доставляя контейнер с геофизическим прибором в горизонтальный ствол. После доставки защитного контейнера с геофизическим прибором на забой скважины спускают верхний отрезок каротажного кабеля с ответным разъемом соединительной муфты на конце до электрического соединения с разъемом нижнего отрезка каротажного кабеля. Геофизические исследования проводят при подъеме защитного контейнера с геофизическим прибором путем последовательного отсоединения очередной свечи бурильных труб с соответствующим разъединением-соединением разъемной соединительной муфты каротажного кабеля.

Известный способ исключает механическое повреждение каротажного кабеля во время вращения колонны бурильных труб. Однако применение его невозможно при проведении исследований скважин, имеющих протяженную круто наклоненную часть ствола скважины с зенитным углом 50°-90°, где спуск верхнего отрезка каротажного кабеля до электрического соединения со свободным концом нижнего отрезка каротажного кабеля посредством разъемной соединительной муфты под своим весом затруднен из-за трения о стенку бурильной колонны.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности исследования горизонтальных скважин, имеющих протяженную круто наклоненную часть ствола скважины с зенитным углом 50°-90°, где спуск верхнего отрезка каротажного кабеля до электрического соединения со свободным концом нижнего отрезка каротажного кабеля посредством разъемной соединительной муфты под своим весом затруднен из-за трения о стенку бурильной колонны, при сохранении надежности прототипа.

Поставленная задача решается тем, что при сохранении последовательности операций прототипа при исследовании скважин, имеющих протяженную круто наклоненную часть ствола скважины с зенитным углом 50°-90°, где спуск верхнего отрезка каротажного кабеля до электрического соединения со свободным концом нижнего отрезка каротажного кабеля посредством разъемной соединительной муфты под своим весом затруднен из-за трения о стенку бурильной колонны, осуществляют принудительный спуск разъемной соединительной муфты путем подачи промывочной жидкости под давлением в бурильные трубы и одновременным регулированием давления в камере дистанционно-управляемого уплотнителя каротажного кабеля, при этом добиваются того, чтобы давление в камере дистанционно-управляемого уплотнителя каротажного кабеля было близко к давлению промывочной жидкости в бурильных трубах, обеспечивая тем самым оптимальную скорость спуска и герметизацию каротажного кабеля и после соединения разъемной соединительной муфты с нижним отрезком каротажного кабеля при подъеме или спуске бурильных труб проводят исследования скважины.

Предложенный способ имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом:

- осуществляют принудительный спуск разъемной соединительной муфты путем подачи промывочной жидкости под давлением в бурильные трубы, что позволяет при сохранении надежности прототипа проводить исследования скважин, вертикальная часть ствола которых искривлена и спуск верхнего отрезка каротажного кабеля до электрического соединения со свободным концом нижнего отрезка каротажного кабеля посредством разъемной соединительной муфты под своим весом затруднен из-за трения о стенку бурильной колонны;

- одновременным регулированием давления в камере дистанционно-управляемого уплотнителя каротажного кабеля при этом добиваются того, чтобы давление в камере дистанционно-управляемого уплотнителя каротажного кабеля было близко к давлению промывочной жидкости в бурильных трубах, обеспечивая тем самым оптимальную скорость спуска и герметизацию кабеля, что позволяет исключить возможность выталкивания каротажного кабеля через уплотнение из бурильных труб наружу, его деформацию и повреждение, а также сократить время на проведение исследований скважин.

Для технической реализации предложенного способа исследования горизонтальных скважин не требуется специальных материалов и оборудования.

Заявителю не известны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявленный способ от прототипа. Таким образом, можно сделать вывод о соответствии изобретения критериям “Новизна” и “Изобретательский уровень”.

На чертеже показан вариант технической реализации предложенного способа исследования горизонтальных скважин.

Способ исследования горизонтальных скважин реализуется следующим образом. В скважину (не показана) до глубины интенсивного искривления (50°) на бурильных трубах спускают компановку бурового инструмента, включающую винтовой двигатель 2 и долото 3. В нижней буровой трубе непосредственно над винтовым двигателем 2 закрепляют защитный контейнер 4. Внутрь бурильных труб 1 на нижнем отрезке 5 каротажного кабеля спускают геофизический прибор 6 до установки его в защитном контейнере 4. Защитный контейнер 4 снабжен сквозными прорезями для циркуляции промывочной жидкости и амортизаторами для защиты геофизического прибора 6 от вибрационных нагрузок (прорези и амортизаторы не показаны). Ниппель 7 отрезка 5 каротажного кабеля закрепляют на верхнем конце бурильных труб 1. Далее, наращивая колонну бурильными трубами 8, доставляют защитный контейнер 4 с геофизическим прибором 6 в горизонтальный ствол скважины, соединяют ведущую бурильную трубу 9 со спущенной в скважину колонной труб 8. Спускают в бурильные трубы верхний отрезок каротажного кабеля 10, пропустив его предварительно через уплотнитель 11, закрепленный на отводе 12 вертлюга. Первоначально спуск верхнего отрезка каротажного кабеля 10 с разъемной соединительной муфтой 13 происходит под собственным весом, что реально при зенитных углах не более 50-55°. При больших зенитных углах под действием силы трения каротажный кабель останавливается. Далее осуществляют принудительный спуск каротажного кабеля 10 с муфтой 13. Для этого в бурильные трубы подают промывочную жидкость под давлением 50-80 МПа. При этом на каротажный кабель 10 действует усилие потока жидкости, стремящееся переместить кабель вниз и усилие давления, стремящееся выдавить кабель через уплотнитель вверх. Усилие выдавливания кабеля через уплотнитель 11 вверх компенсируют подавая в камеру уплотнителя 11 дистанционно по трубопроводу (не показан) жидкость под давлением. При этом регулируют давление в камере уплотнителя 11 так, чтобы оно было близко к давлению промывочной жидкости в бурильных трубах 8. В результате на каротажный кабель 10 действует только усилие потока жидкости, стремящееся переместить каротажный кабель 10 вниз. Чем ближе давление в камере уплотнителя 11 к давлению промывочной жидкости в бурильных трубах 8, тем больше усилие, перемещающее кабель 10 вниз, а следовательно, тем больше скорость спуска верхнего отрезка каротажного кабеля 10 с разъемной соединительной муфтой 13. Одновременно при таком давлении обеспечивается более полная герметизация ввода каротажного кабеля 10 во внутреннюю полость бурильных труб 8, т.к. при равенстве давлений в бурильных трубах 8 и в камере уплотнителя 11 утечка промывочной жидкости из бурильных труб 8 отсутствует. Под действием усилия потока промывочной жидкости верхний отрезок каротажного кабеля 10 с разъемной соединительной муфтой 13 перемещается вниз до стыковки муфты 13 с ниппелем 7. Далее при спуске или подъеме бурильных труб на одну свечу проводят исследования горизонтального ствола скважины, регистрируя на поверхности информацию, поступающую от геофизического прибора 6. При этом исследования могут проводиться как в процессе бурения, так и при его остановке. После проведения исследований муфту 13 отсоединяют от ниппеля 7 и поднимают в ведущую бурильную трубу 9. Наращивают или отвинчивают очередную свечу и повторяют операции по спуску разъемной соединительной муфты 13 и проведению исследований скважины до проектной глубины.

По предлагаемому способу обеспечивается возможность проведения исследований в горизонтальных скважинах, имеющих протяженную круто наклоненную часть ствола скважины с зенитным углом 50°-90°, где спуск верхнего отрезка каротажного кабеля 10 с разъемной соединительной муфтой 13 под своим весом невозможен, т.е. расширяется область исследований горизонтальных скважин. Внедрение способа позволит повысить надежность исследования горизонтальных скважин.