RU2030576C1

RU2030576C1 - Device for orientation of whipstock in inclined and horizontal wells

Info

Publication number: RU2030576C1
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Буслаев; П.М. Путилов; А.П. Изъюров; С.Г. Славгородский; С.Ю. Баранов
Original assignee: Печорский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности
Priority date: 1991-01-08
Filing date: 1991-01-08
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: well drilling. SUBSTANCE: device for orientation of whipstock in inclined and horizontal wells consists of sub with bushing whose outer side has oppositely built-in permanent magnets - magnetic insert and magnetic marker. Inclinometer with slide-wire, magnetic needle and frame is installed in branch pipe having rack with teeth. Inner surface of bushing has grooves. Bushing together with branch pipe is installed in sub with selective stopping by means of rings with slots and pin. EFFECT: higher efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к бурению направленных скважин, а именно к техническим средствам для ориентирования отклонителя при больших зенитных углах в наклонном и горизонтальном стволах скважин. The invention relates to the drilling of directional wells, namely, technical means for orienting the diverter at large zenith angles in inclined and horizontal wellbores.

Известно устройство для ориентирования отклонителя, содержащее коаксиально размещенные диамагнитные трубы, во внутренней из которых установлен инклинометр, она снабжена размещенным в ее нижней части клином, оборудована установленными над ним центрирующими направляющими, при этом по образующей внутренней трубы выполнен вырез [1]. Такое выполнение устройства обеспечивает перекос инклинометра в плоскости действия отклонителя и измерение магнитного азимута, угла между магнитной стрелкой датчика азимута инклинометра и плоскостью фиксированного перекоса инклинометра, соответствующего плоскости действия отклонителя. К недостаткам устройства следует отнести ограниченные условия его применения - преимущественно вертикальные стволы. В наклонных стволах, когда существует зенитный угол и азимут ствола, угол и азимут перекоса инклинометра, необходимо, поворачивая отклонитель, определить область наложения углов, соответствующую совпадению плоскостей перекоса инклинометра, действия отклонителя и азимута скважины. Поиск этого положения требует проведения множества замеров. A device for orienting a deflector is known, which contains coaxially placed diamagnetic pipes, an inclinometer is installed in the inside of it, it is equipped with a wedge located in its lower part, equipped with centering guides installed above it, and a cutout is made along the generatrix of the internal pipe [1]. This embodiment of the device provides a skew inclinometer in the plane of the deflector and a measurement of the magnetic azimuth, the angle between the magnetic arrow of the azimuth sensor of the inclinometer and the plane of the fixed skew inclinometer corresponding to the plane of the deflector. The disadvantages of the device include the limited conditions for its use - mainly vertical trunks. In inclined shafts, when there is an antiaircraft angle and bearing azimuth, inclinometer skew angle and azimuth, it is necessary to turn the deflector to determine the angle mapping area corresponding to the coincidence of the inclinometer skew planes, the action of the deflector and the well azimuth. The search for this position requires multiple measurements.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для ориентирования отклонителя, содержащего корпус, в котором установлена втулка с постоянным магнитом и опорной поверхностью и размещенный во втулке инклинометр с рамкой магнитной буссолью и реохордом и печатью на одном торце [2]. При этом втулка связана с корпусом переводника с помощью штифта, а упорная втулка, расположенная на нижнем конце инклинометра, имеет паз, в котором размещена шпонка, причем расстояние от шпонки до магнитного репера равно расстоянию от нижнего конца инклинометра до разрыва реохорда, причем паз упорной втулки размещен в одной плоскости с магнитным репером, а шпонка - в одной плоскости разрыва реохорда. The closest in technical essence to the present invention is a device for orienting a deflector, comprising a housing in which a sleeve with a permanent magnet and a supporting surface is mounted and an inclinometer with a magnetic compass frame and a rechord and a seal on one end are placed in the sleeve [2]. In this case, the sleeve is connected to the housing of the sub using a pin, and the stop sleeve located at the lower end of the inclinometer has a groove in which the key is placed, and the distance from the key to the magnetic reference is equal to the distance from the lower end of the inclinometer to rupture of the chord, and the groove of the resistant sleeve placed in the same plane with the magnetic reference, and the key - in the same plane of rupture of the reochord.

Магнитная стрелка имеет свободное вращение в плоскости, параллельной плоскости реохорда, который поворачивается на подшипниках и занимает при любом угле наклона горизонтальное положение. Разарретированная магнитная стрелка под действием магнитного поля репера стремится занять положение, перпендикулярное оси инклинометра, а реохорд - горизонтальное. Из-за рассогласования углов поворота при больших углах перекоса, например более 40^о, происходит прижатие одной стороны стрелки к реохорду и торможение ее вращения. По этой причине происходит искажение показаний электрического сопротивления дуги реохорда, а следовательно, возникают ошибки в определении положения отклонителя, что приводит к отклонению от заданного направления бурения, необходимости корректировки траектории ствола, удлинению участка набора угла и перебуриванию стволов.The magnetic needle has free rotation in a plane parallel to the plane of the reochord, which rotates on bearings and occupies a horizontal position at any angle of inclination. Under the influence of the magnetic field of the reference, the uncovered magnetic needle tends to occupy a position perpendicular to the axis of the inclinometer, and the reochord is horizontal. Because of the error angles of rotation at high angles of skew, for example more than ^about 40, there is a pressing one side of the arrow to slide wire and braking its rotation. For this reason, there is a distortion of the readings of the electrical resistance of the rechord arc, and consequently, errors occur in determining the position of the diverter, which leads to deviation from the given direction of drilling, the need to adjust the trajectory of the barrel, lengthening the corner set area and drilling the trunks.

Таким образом снижается надежность ориентирования в стволах с большим зенитным углом. This reduces the reliability of orientation in the trunks with a large zenith angle.

Кроме того, при больших углах, например больше 60^о, возникает необходимость принудительной подачи инклинометра в устройство и подтверждения факта дохождения прибора. Принудительная подача инклинометра осуществляется гидравлически, под действием перепада давления на приборе, возникающем при прокачке жидкости по бурильным трубам. В момент входа инклинометра в устройство возникает перекрытие его внутреннего сечения, образование гидравлического удара и разрушение измерительной части прибора, что объясняет низкую надежность работы.Furthermore, at large angles, for example greater than ^60, there is a need in the forced feeding device and inclinometer confirmation of dohozhdenie device. Forced flow of the inclinometer is carried out hydraulically, under the influence of a pressure drop on the device that occurs when pumping fluid through the drill pipe. At the moment the inclinometer enters the device, its internal section overlaps, the formation of a water hammer and the destruction of the measuring part of the device occur, which explains the low reliability.

Целью изобретения является повышение точности ориентирования отклонителя с одновременным повышением надежности работы. The aim of the invention is to increase the accuracy of orientation of the diverter while increasing reliability.

Достигается это тем, что в устройстве для ориентирования отклонителя в горизонтальных скважинах, включающем корпус, в котором установлена втулка с постоянным магнитом и опорной поверхностью и размещенный во втулке инклинометр с рамкой, магнитной буссолью и реохордом и печатью на нижнем торце, предложено на наружной поверхности втулки диаметрально противоположно установить дополнительный магнит противоположным полюсом, а внутреннюю поверхность втулки выполнить с каналами, при этом реохорд жестко зафиксировать перпендикулярно оси рамки. This is achieved by the fact that in the device for orienting the diverter in horizontal wells, including a housing in which a sleeve with a permanent magnet and a supporting surface is installed and an inclinometer with a frame, a magnetic compass and a reochord and a seal on the lower end is placed in the sleeve, it is proposed on the outer surface of the sleeve it is diametrically opposite to install an additional magnet with the opposite pole, and to carry out the inner surface of the sleeve with channels, while rigidly fix the reochord perpendicular to the axis of ki.

Все вышеперечисленные отличительные признаки обуславливают соответствие заявляемого решения критерию "новизна". All of the above distinguishing features determine the compliance of the proposed solutions to the criterion of "novelty."

Наличие диаметрально противоположного магнита с противоположным полюсом позволит повысить точность замеров за счет расположения магнитной стрелки между двумя постоянными магнитами и соответственно усиления магнитного поля. The presence of a diametrically opposite magnet with the opposite pole will improve the accuracy of measurements due to the location of the magnetic needle between two permanent magnets and, accordingly, the amplification of the magnetic field.

Выполнение на внутренней поверхности втулки канавок позволит исключить гидравлический удар из-за резкого перекрытия проходного отверстия. Performing grooves on the inner surface of the sleeve will eliminate water hammer due to a sharp overlap of the passage opening.

Крепление реохорда перпендикулярно оси рамки позволит расширить диапазон измерения и определить положение отклонителя при углах от 50^о до 110^о.Mounting the rechord perpendicular to the axis of the frame will allow you to expand the measurement range and determine the position of the deflector at angles from 50 ^about 110 ^about .

Таким образом, у заявляемого решения появляются свойства, не совпадающие со свойствами известных решений, позволяющие повысить точность ориентирования отклонителя, на основании чего можно сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия". Thus, the proposed solution has properties that do not coincide with the properties of the known solutions, which can improve the orientation accuracy of the diverter, based on which we can conclude that the proposed solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - то же, в рабочем положении. Figure 1 shows the device, a General view; figure 2 is the same in the working position.

Устройство состоит из переводника 1 с размещенной в нем центрирующей втулкой 2, на внутренней поверхности которой выполнены канавки 3, а с диаметрально противоположной наружной поверхности втулки 2 установлены постоянные магниты, обращенные разными полюсами друг к другу: с одной стороны - магнитная вставка 4, обращенная северным полюсом к инклинометру, с другой - магнитный репер 5, обращенный южным полюсом к инклинометру, длина которого не менее диаметра реохорда 6. Инклинометр 7 с реохордом 6, магнитной стрелкой 8 и рамкой 9 установлен в патрубке 10, нижняя часть которого имеет гребенку с зубьями 11, причем расстояние от гребенки до магнитного репера 5 во втулке 2 равно расстоянию от торца печати наголовника инклинометра 7 до плоскости вращения магнитной стрелки 8. Реохорд 6 зафиксирован винтом перпендикулярно оси рамки 9 с возможностью вращения магнитной стрелки 8 в плоскости, параллельной плоскости реохорда 6. Втулку 2 с патрубком 10 устанавливают в ориентирующий переводник 1 с избирательным стопорением с помощью кольца 12 с прорезями и штифта 13. The device consists of a sub 1 with a centering sleeve 2 located on it, on the inner surface of which grooves 3 are made, and permanent magnets facing the different diameters of each other are installed on the diametrically opposite outer surface of the sleeve 2: on one side is a magnetic insert 4 facing the north pole to the inclinometer, on the other hand, a magnetic reference 5, facing the south pole to the inclinometer, the length of which is not less than the diameter of the rechord 6. The inclinometer 7 with reochord 6, magnetic arrow 8 and frame 9 is installed in the pipe ke 10, the lower part of which has a comb with teeth 11, and the distance from the comb to the magnetic reference 5 in the sleeve 2 is equal to the distance from the print end of the head of the inclinometer 7 to the plane of rotation of the magnetic arrow 8. Reochord 6 is fixed with a screw perpendicular to the axis of the frame 9 with the possibility of rotation of the magnetic arrows 8 in a plane parallel to the plane of reochord 6. A sleeve 2 with a pipe 10 is installed in the orienting sub 1 with selective locking using a ring 12 with slots and a pin 13.

Устройство работает следующим образом. Устанавливают ориентирующий переводник 1 на отклонитель и наносят на него метку, соответствующую плоскости действия отклонителя. Затем в переводник 1 устанавливают втулку 2 таким образом, чтобы метка на верхней части втулки 2, соответствующая установленному во втулке магнитному реперу 5, совпала с меткой плоскости действия отклонителя. Для этого втулка имеет кольцо 12 с прорезями по окружности, а переводник - штифт 13, позволяющие избирательно фиксировать положение втулки в переводнике. На переводник навинчивают диамагнитную бурильную трубу, после чего производят спуск бурильной колонны на забой. После завершения спуска бурильной колонны на верхней муфте устанавливают каротажный ролик с вращающейся втулкой и производят спуск инклинометра 7. При углах наклона ствола скважины до 50^о инклинометр 7 доходит до ориентирующего переводника 1 под тяжестью собственным весом. При углах более 50^о подачу инклинометра 7 производят принудительно с применением буровых насосов и уплотнительной головки. В процессе работы было установлено, что при принудительной подаче инклинометра в ориентирующий переводник при входе инклинометра 7 во втулку 2 создавался гидравлический удар из-за резкого перекрытия проходного отверстия во втулке инклинометра и выход из строя данного прибора. Для предотвращения явления на внутреннем отверстии втулки были выполнены проточки (каналы) 3 для выхода промывочной жидкости при принудительной подаче прибора. Для измерения при углах более 50^о и горизонтальных стволах. Фиксируют реохорд 6 относительно рамки инклинометра 7 под углом 90^о с помощью винта, что позволяет расширить диапазон измерений, определять положение отклонителя при углах 50-110^о.The device operates as follows. Install the orienting sub 1 on the diverter and put on it a label corresponding to the plane of action of the diverter. Then, the sleeve 2 is installed in the sub 1 so that the mark on the upper part of the sleeve 2, corresponding to the magnetic reference 5 installed in the sleeve, coincides with the mark of the plane of action of the deflector. For this, the sleeve has a ring 12 with slots around the circumference, and the sub - pin 13, which allows to selectively fix the position of the sleeve in the sub. A diamagnetic drill pipe is screwed onto the sub, after which the drill string is lowered to the bottom. After the completion of the descent of the drill string, a logging roller with a rotating sleeve is installed on the upper coupling and the inclinometer 7 is launched. At an angle of inclination of the borehole up to 50 °, ^the inclinometer 7 reaches the orienting sub 1 under its own weight. At angles of more than 50 °, ^the inclinometer 7 is supplied forcibly using mud pumps and a sealing head. In the process, it was found that when the inclinometer was forcedly fed into the orienting sub when the inclinometer 7 entered the sleeve 2, a hydraulic shock was created due to a sharp overlap of the passage opening in the inclinometer sleeve and the failure of this device. To prevent the phenomenon, grooves (channels) 3 were made on the inner hole of the sleeve for the outlet of the washing liquid during the forced supply of the device. For measurements at angles greater than ^about 50 and horizontal shafts. The reochord 6 is fixed relative to the frame of the inclinometer 7 at an angle of 90 ^about with a screw, which allows you to expand the measurement range, to determine the position of the deflector at angles of 50-110 ^about .

После предполагаемой посадки инклинометра в ориентирующем переводнике на гребенку 11 производят замер угла наклона и азимута. Замер повторяют трижды и, если результат повторяется, производят поворот с расхождением бурильной колонны до установки отклонителя в нужном направлении, затем производят контрольный замер. После этого инклинометр поднимают на поверхность и визуально по печати на нижней части инклинометра определяют был ли прибор в ориентирующем устройстве. После проведения ориентирования продолжают бурение скважины. After the alleged inclinometer landing in the orienting sub on the comb 11, the angle and azimuth are measured. The measurement is repeated three times and, if the result is repeated, a turn is made with the drill string diverging until the diverter is installed in the desired direction, then a control measurement is made. After that, the inclinometer is raised to the surface and visually, by printing on the bottom of the inclinometer, it is determined whether the device was in the orienting device. After orientation, the well continues to be drilled.

П р и м е р. При бурении горизонтальных скважин на Ярегском месторождении (1 ГС, 2 ГС) для измерения параметров ствола скважины в процессе бурения было проведено усовершенствование устройства для ориентирования отклонителя. Измерительный прибор (инклинометр) типа КИТ рассчитан для измерения в стволах скважин с углом наклона до 50^о. Для расширения диапазона измерений при углах свыше 50^о в инклинометре перед спуском его в скважину реохорд устанавливают перпендикулярно оси рамки и фиксируют винтом. Это позволяет проводить замеры ствола скважины с углом наклона до 110^о.PRI me R. When drilling horizontal wells at the Yaregskoye field (1 GS, 2 GS) to measure the parameters of the wellbore during drilling, an improvement was made to the device for orienting the diverter. Measuring device (inclinometer) type KIT calculated for measurements in boreholes with an angle of inclination ^to 50 °. To expand the measurement range at angles greater than 50 to ^about inclinometer before lowering it into the well slidewire mounted perpendicular axis and fixed frame screw. This allows you to measure the wellbore with an inclination angle of up to 110 ^about .

В процессе работы при бурении скв 1 ГС - Ярега было выявлено, что при принудительной подаче инклинометра в ориентирующий переводник из-за возникновения гидравлического удара (резкий перепад давления при перекрытии проходного канала втулки ориентирующего переводника инклинометром) измерительная система инклинометра выходила из строя. Для устранения этого недостатка в проходном отверстии (диаметром 65 мм) втулки были выфрезерованы пазы глубиной 6 мм, шириной 12 мм. In the process of drilling a well 1 GS-Yarega, it was revealed that when the inclinometer was forced to feed into the orienting sub due to a hydraulic shock (a sharp pressure drop when the bushing of the orienting sub sleeve of the orienting sub was blocked by an inclinometer), the inclinometer measuring system failed. To eliminate this drawback, grooves with a depth of 6 mm and a width of 12 mm were milled in the bore hole (65 mm in diameter).

Кроме того, для улучшения работы магнитной стрелки во втулке напротив магнитного репера установлены магниты противоположной полярности для усиления магнитного поля. In addition, to improve the operation of the magnetic needle in the sleeve opposite the magnetic reference mounted magnets of opposite polarity to enhance the magnetic field.

Предлагаемое устройство позволяет производить точное ориентирование при углах наклона скважины более 50^о в горизонтальных стволах.The proposed device allows for accurate orientation at angles of inclination of the well more than 50 ^about in horizontal shafts.

Claims

DEVICE FOR ORIENTING THE DEFLECTOR IN TILT AND HORIZONTAL WELLS, including a housing equipped with a permanent magnet and a supporting surface and placed in the bushing an inclinometer with a frame, a magnetic compass and a reochord, characterized in that, in order to increase the accuracy of orientation of the deflector, the recess is fixed perpendicular to the axis of the frame and the axis of the inclinometer.