RU2109941C1

RU2109941C1 - Gear to examine horizontal holes

Info

Publication number: RU2109941C1
Application number: RU96112052A
Authority: RU
Inventors: В.А. Чесноков
Original assignee: Государственная акционерная научно-производственная фирма "Геофизика"
Priority date: 1996-06-14
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1998-04-27

Abstract

FIELD: drilling. SUBSTANCE: gear to examine horizontal holes is employed for determination of source of water encroachment in horizontal holes. This geophysical gear is manufactured in the form of multisectional sample-taking chamber with length equal to length of filtration part of hole. Each section of chamber is fitted with inlet hole with controlled valve. Gear is also provided with volumetric weighting materials. EFFECT: simplified design, improved functional reliability. 2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к эксплуатации нефтяных скважин, а именно к исследованию эксплуатирующихся горизонтальных скважин. The present invention relates to the operation of oil wells, namely, the study of operating horizontal wells.

Известно устройство для исследования горизонтальных скважин (Рапин В.А., Чесноков В. А. , Евдокимов В.И., Лежанкин С.И. Новая технология проведения промыслово-геофизических исследований горизонтальных скважин, Нефтяное хозяйство, N 9, 1993, с. 14-16). Оно включает спускаемые в скважину на каротажном кабеле геофизический прибор, толкатель и груз-движитель. В качестве толкателя и груза-движителя использованы стандартные глубинно-насосные штанги, закрепляемые на каротажном кабеле с помощью верхнего и нижнего кабельных зажимов. Длина толкателя составляет 357 м, а длина груза-движителя соответственно - 167 м. При проведении исследований сначала в скважину спускают на кабеле геофизический прибор. Далее к нему прикрепляют штанги толкателя и, наращивая их, спускают в скважину. Когда все штанги толкателя и груза-движителя опущены в скважину, верхний конец их закрепляют на кабеле с помощью верхнего кабельного зажима. Далее всю сборку на кабеле спускают в скважину. При достижении геофизическим прибором искривленной части скважины, он под действием силы тяжести штанг толкателя и груза-движителя соскальзывает по нижней стенке обсадной колонны, как по наклонной плоскости, и переходит в горизонтальный ствол. Далее за ним соскальзывают штанги толкателя и проталкивают геофизический прибор к забою скважины. Исследования проводят при спуске геофизического прибора через НКТ и возбуждении скважины от компрессора. По результатам исследований выделяют интервалы притока жидкости в ствол скважины. Известное устройство недорого и несложно в изготовлении, т.к. использует стандартные глубиннонасосные штанги, однако имеет ограничение по длине исследуемого горизонтального ствола и реально может быть применено при длине горизонтального ствола не более 200 м, т.к. при большей длине нагрузка на кабель при спуско-подъемных операциях близка к разрывному усилию кабеля. A device for the study of horizontal wells (Rapin V.A., Chesnokov V.A., Evdokimov V.I., Lezhankin S.I. New technology for conducting geophysical exploration of horizontal wells, Oil industry, N 9, 1993, p. 14-16). It includes a geophysical instrument, a pusher, and a mover loaded down into the well on a logging cable. As a pusher and mover load, standard deep pump rods are used, which are fixed to the logging cable with the help of the upper and lower cable clamps. The length of the pusher is 357 m, and the length of the mover load, respectively, is 167 m. When conducting research, a geophysical instrument is lowered into the well by cable. Next, the pusher rods are attached to it and, increasing them, are lowered into the well. When all the rods of the pusher and the mover load are lowered into the well, the upper end of them is fixed to the cable using the upper cable clamp. Next, the entire assembly on the cable is lowered into the well. When the geophysical instrument reaches the curved part of the well, it, under the action of gravity of the pusher rods and the mover load, slides along the bottom wall of the casing, as if on an inclined plane, and passes into a horizontal wellbore. Then the pusher rods slide behind it and push the geophysical instrument towards the bottom of the well. Research is carried out during the descent of the geophysical instrument through the tubing and excitation of the well from the compressor. According to the research results, intervals of fluid inflow into the wellbore are distinguished. The known device is inexpensive and not difficult to manufacture, because It uses standard deep-sucker rods, however, it has a restriction on the length of the horizontal trunk under study and can actually be used with a horizontal trunk length of not more than 200 m, because with a longer length, the load on the cable during tripping is close to the breaking strength of the cable.

Известно устройство для проведения исследований горизонтальных скважин (Чесноков В.А., Галин В.А. Совершенствование технологии промыслов ГИС в бурящихся эксплуатируемых и горизонтальных скважинах. Строительство скважин на суше и на море, ВНИИОЭНГ, 1995, N 6, с. 25-27), которое принято за прототип. Известное устройство представляет собой спускаемый в скважину на каротажном кабеле толкатель, выполненный из тонкостенных, воздухонаполненных, герметичных труб с токоподводящими жилами внутри. Длина толкателя равна суммарной длине горизонтальной и искривленной части скважины. Снизу к толкателю присоединен геофизический прибор, а сверху него на каротажном кабеле закреплен груз-движитель. Устройство в сборе спускают в скважину на каротажном кабеле. При достижении искривленной части скважины геофизический прибор под действием силы тяжести груза-движителя и труб толкателя и за счет жесткости последних, передаваемого на корпус прибора, начинает соскальзывать по нижней стенке скважины, как по наклонной плоскости, переходя в горизонтальный ствол. За ним соскальзывают трубы толкателя, перемещая прибор к забою скважины. Устройство позволяет исследовать горизонтальные действующие скважины. При этом благодаря тому, что толкатель выполнен из воздухонаполненных, герметичных труб, средняя плотность которых близка к плотности жидкости, заполняющей скважину, снижается усилие, необходимое для проталкивания его в горизонтальном стволе и обеспечивается возможность исследования скважин с длиной горизонтального ствола 300 м и более. A device for conducting research of horizontal wells is known (Chesnokov V.A., Galin V.A. Improving the technology of well logging in drilling exploited and horizontal wells. Construction of wells on land and at sea, VNIIOENG, 1995, N 6, pp. 25-27 ), which is taken as a prototype. The known device is a pusher lowered into a well on a wireline cable made of thin-walled, air-filled, sealed pipes with current-carrying conductors inside. The length of the pusher is equal to the total length of the horizontal and curved parts of the well. A geophysical instrument is attached to the bottom of the pusher, and a propulsive load is fixed on top of it to the wireline cable. The complete assembly is lowered into the well on a wireline cable. When the curved part of the well is reached, the geophysical instrument, under the action of gravity of the propulsive load and the pusher tubes and due to the rigidity of the latter transferred to the instrument body, begins to slide along the bottom wall of the well, as if on an inclined plane, turning into a horizontal wellbore. Pusher tubes slide behind it, moving the device to the bottom of the well. The device allows you to explore horizontal active wells. Moreover, due to the fact that the pusher is made of air-filled, airtight pipes, the average density of which is close to the density of the fluid filling the well, the force required to push it in the horizontal well is reduced and it is possible to study wells with a horizontal well of 300 m or more.

По результатам исследований, проводимых с помощью геофизических приборов (расходомеров, влагомеров, резистивиметров и т.п.) определяют интенсивность притока флюида в ствол скважины и его состав. Однако большая часть горизонтальных скважин имеет большую протяженность горизонтального ствола (300 м и более) и достаточно низкий дебит (средний дебит не более 10 т/сутки нефти). В связи с этим имеет место низкий удельный дебит (приток флюида с единицы длины фильтра) и как следствие-расслоение жидкостей в горизонтальном стволе по плотности. При этом нефть заполняет верхнюю часть, а вода скапливается в нижней части сечения обсадной колонны. Кроме этого необходимо учитывать возможность наличия застойной воды, которая при малых дебитах скапливается в пониженных участках горизонтального ствола. При проведении исследований в горизонтальном стволе нецентрированным малогабаритным прибором последний перемещается по нижней стенке обсадной колонны. Если в горизонтальном стволе имеется застойная вода, то прибор будет показывать наличие воды, как на самом деле там может иметь место приток нефти по верхней части колонны. Аналогично поток нефти может быть не зафиксирован и центрированным малогабаритным прибором, т.к. большая часть колонны может быть заполнена застойной водой, а нефть тонкой струей течет вдоль верхней стенки обсадной колонны. Таким образом, однозначно определить состав жидкости, а следовательно и интервал глубины, с которого она поступает, известными устройствами в низкодебитных скважинах не представляется возможным. According to the results of studies conducted using geophysical instruments (flow meters, moisture meters, resistivity meters, etc.), the intensity of fluid inflow into the wellbore and its composition are determined. However, most of the horizontal wells have a large horizontal wellbore (300 m or more) and a fairly low production rate (average production rate of no more than 10 tons / day of oil). In this regard, there is a low specific flow rate (fluid inflow per unit length of the filter) and, as a result, the separation of liquids in a horizontal well in density. In this case, oil fills the upper part, and water accumulates in the lower part of the casing string. In addition, it is necessary to take into account the possibility of the presence of stagnant water, which accumulates in low sections of the horizontal trunk at low flow rates. When conducting research in a horizontal bore with an off-center small-sized device, the latter moves along the bottom wall of the casing. If there is stagnant water in the horizontal well, the device will show the presence of water, as in fact there may be an influx of oil over the top of the column. Similarly, the oil flow may not be fixed by a centered small-sized device, because most of the casing can be filled with stagnant water, and oil flows in a thin stream along the upper wall of the casing. Thus, it is not possible to clearly determine the composition of the liquid, and therefore the depth interval from which it flows, using known devices in low-rate wells.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего однозначное определение источника обводнения в горизонтальных скважинах. The objective of the invention is to provide a device that provides an unambiguous determination of the source of watering in horizontal wells.

Поставленная задача решается следующим образом. Геофизический прибор выполнен в виде многосекционной пробоотборной камеры, по длине соответствующей длине фильтровой части скважины. Каждая секция камеры имеет входное отверстие с управляемым клапаном. В каждой секции имеется воздухонаполненный отсек, посредством которого средняя плотность заполненной жидкостью камеры меньше плотности нефти, откачиваемой из скважины. Устройство снабжено съемными утяжелителями, позволяющими увеличить среднюю плотность незаполненной камеры до значений, превышающих плотность воды, откачиваемой из скважины. The problem is solved as follows. The geophysical instrument is made in the form of a multi-section sampling chamber, the length corresponding to the length of the filter part of the well. Each section of the chamber has an inlet with a controlled valve. Each section has an air-filled compartment through which the average density of the fluid-filled chamber is less than the density of oil pumped out of the well. The device is equipped with removable weighting agents, allowing to increase the average density of the unfilled chamber to values exceeding the density of the water pumped out of the well.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что:
- геофизический прибор выполнен в виде многосекционной пробоотборной камеры по длине соответствующей длине фильтровой части скважины; каждая секция пробоотборной камеры имеет входное отверстие с управляемым клапаном;
- каждая секция пробоотборной камеры имеет воздухонаполненный отсек, посредством которого средняя плотность заполненной жидкостью пробоотборной камеры меньше плотности нефти, откачиваемой из скважины;
- устройство снабжено съемными утяжелителями, позволяющими увеличишь среднюю плотность незаполненной камеры до значений, превышающих плотность воды, откачиваемой из скважины.The proposed device differs from the known in that:
- the geophysical instrument is made in the form of a multi-section sampling chamber along the length corresponding to the length of the filter part of the well; each section of the sampling chamber has an inlet with a controlled valve;
- each section of the sampling chamber has an air-filled compartment through which the average density of the fluid-filled sampling chamber is less than the density of oil pumped out of the well;
- the device is equipped with removable weighting agents, allowing you to increase the average density of the unfilled chamber to values exceeding the density of the water pumped out of the well.

В связи с тем, что геофизический прибор выполнен в виде многосекционной пробоотборной камеры, по длине соответствующей длине фильтровой части скважины, каждая секция которой имеет входное отверстие с управляемым клапаном, обеспечивается возможность отбора проб жидкости по всей длине горизонтального ствола, что позволяет определить состав жидкости в каждой точке горизонтального ствола. Выполнение каждой секции пробоотборной камеры с воздухонаполненным отсеком (посредством которого средняя плотность заполненной жидкостью пробоотборной камеры меньше плотности нефти, откачиваемой из скважины) обеспечивает всплывание камеры в горизонтальном стволе и верхней стенке обсадной колонны и в случае потока нефти через застойную воду позволяет определить интервал притока нефти в скважину. Снабжение устройства съемными утяжелителями, позволяющими увеличить среднюю плотность незаполненной камеры до значений, превышающих плотность воды, откачиваемой из скважины, обеспечивает возможность отбора проб у нижней стенки обсадной колонны и соответственно - определение заполненных застойной водой участков горизонтального ствола скважины. Due to the fact that the geophysical instrument is made in the form of a multi-section sampling chamber, the length corresponding to the length of the filter part of the well, each section of which has an inlet with a controlled valve, it is possible to take fluid samples along the entire length of the horizontal well, which allows determining the composition of the fluid in each point of the horizontal trunk. The execution of each section of the sampling chamber with an air-filled compartment (whereby the average density of the fluid-filled sampling chamber is less than the density of oil pumped out of the well) allows the chamber to float in the horizontal well and the upper wall of the casing and, in the case of oil flow through stagnant water, can determine the interval of oil inflow into well. The supply of the device with removable weighting agents, which allows increasing the average density of the unfilled chamber to values exceeding the density of the water pumped out of the well, makes it possible to take samples from the bottom wall of the casing and, accordingly, the determination of sections of the horizontal wellbore filled with stagnant water.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет однозначно определить состав жидкости в горизонтальном стволе скважины, т.е. содержание воды в водонефтяной смеси и, соответственно интервал глубины, с которой она притекает в ствол скважины. Практическая реализация данного технического решения не требует специальных материалов и трудоемкие затраты. Thus, the proposed technical solution allows you to uniquely determine the composition of the fluid in the horizontal wellbore, i.e. the water content in the oil-water mixture and, accordingly, the depth interval with which it flows into the wellbore. The practical implementation of this technical solution does not require special materials and labor-intensive costs.

Предлагаемое устройство показано на фиг. 1.2. Оно содержит спускаемую в скважину на каротажном кабеле 1 многосекционную пробоотборную камеру 1. Длина камеры 1 соответствует длине фильтровой части скважины, т.е. длине горизонтального ствола скважины. Каждая секция имеет входное отверстие с управляемым клапаном 2, который открывается по команде с поверхности, когда камера 1 находится в точке измерений, т.е. в горизонтальном стволе. Секции камеры 1 выполнены из материала с низкой плотностью, например, из полиэтилена и имеют воздухонаполненные отсеки, благодаря которым средняя плотность заполненной жидкостью камеры меньше плотности нефти, откачиваемой из скважины. Устройство снабжено съемными утяжелителями 5 (фиг. 2), которые представляют собой металлические грузы и могут быть прикреплены к каждой секции при сборке камеры по устье скважины. Утяжелители 5 позволяют увеличить среднюю плотность незаполненной камеры до значений, превышающих плотность воды, откачиваемой из скважины. Верхняя секция пробоотборной камеры 1 прикреплена к толкателю 3 (фиг. 1, 2), представляющему собой колонну воздухонаполненных герметических труб с токоподводящими жилами внутри. Длина толкателя 3 равна длине искривленной части скважины. Верхним концом толкатель 3 прикреплен к грузу-движителю 4, который выполнен из утяжеленных труб и имеет токоподводящие жилы внутри. Груз-движитель верхним концом прикреплен к каротажному кабелю, на котором устройство в сборе спускают в скважину. The proposed device is shown in FIG. 1.2. It contains a multi-sectional sampling chamber 1. lowered into the well on a logging cable 1. The length of chamber 1 corresponds to the length of the filter part of the well, i.e. the length of the horizontal wellbore. Each section has an inlet with a controlled valve 2, which opens upon command from the surface when the camera 1 is at the measurement point, i.e. in a horizontal trunk. The sections of the chamber 1 are made of low-density material, for example, polyethylene and have air-filled compartments, due to which the average density of the chamber filled with liquid is less than the density of oil pumped out of the well. The device is equipped with removable weighting agents 5 (Fig. 2), which are metal loads and can be attached to each section when assembling the camera at the wellhead. Weighting agents 5 allow you to increase the average density of the unfilled chamber to values exceeding the density of the water pumped out of the well. The upper section of the sampling chamber 1 is attached to the pusher 3 (Fig. 1, 2), which is a column of air-filled hermetic tubes with current-carrying conductors inside. The length of the pusher 3 is equal to the length of the curved part of the well. The upper end of the pusher 3 is attached to the load-mover 4, which is made of weighted pipes and has current-carrying conductors inside. The propulsive load with its upper end is attached to the logging cable, on which the complete assembly is lowered into the well.

Работает устройство следующим образом. На устье скважины последовательно соединяют между собой секции пробоотборной камеры 1, спуская их в скважину. Далее к пробоотборной камере 1 прикрепляют толкатель 3, груз-движитель 4, и всю сборку на каротажном кабеле спускают в скважину. При достижении искривленной части скважины нижней секцией пробоотборной камеры 1, последняя под действием усилия, развиваемого грузом-движителем 4, соскальзывает по нижней стенке обсадной колонны, как по наклонной плоскости, и переходит в горизонтальный ствол. Далее последовательно соскальзывают все остальные секции пробоотборной камеры 1, проталкивая нижнюю секцию к забою скважины. При попадании в горизонтальный ствол пробоотборная камера 1, благодаря тому что ее средняя плотность меньше плотности, откачиваемой из скважины нефти, всплывает и прижимается к верхней стенке обсадной колонны (как показано на фиг. 1). Далее по команде с поверхности, передаваемой по кабелю, управляемые клапаны входных отверстий 2 открываются и жидкость наполняет пробоотборную камеру. При этом, благодаря тому, что пробоотборная камера 1 прижата к верхней стенке обсадной колонны, она заполняется той жидкостью, которая скапливается у верхней стенки обсадной колонны. После заполнения камеры 1 скважинной жидкостью, клапаны входных отверстий 2 закрываются, и устройство на кабеле поднимают на поверхность. При разборке устройство жидкость из каждой секции сливают в отдельную емкость и измеряют содержание воды. Далее устройство вновь собирают и опускают в скважину с утяжелителями 5, повторяя все перечисленные выше операции. При попадании в горизонтальный ствол пробоотборная камера 1, благодаря тому что ее средняя плотность с утяжелителями 5 превышает плотность воды, откачиваемой из скважины, тонет, прижимаясь к нижней стенке скважины, как показано на фиг. 2. По команде с поверхности, передаваемой по кабелю, управляемые клапаны входных отверстий 2 открываются, и жидкость заполняет пробоотборную камеру. Благодаря тому, что пробоотборная камера 1 прижата к нижней стенке обсадной колонны, она заполняется той жидкостью, которая скапливается у нижней стенки обсадной колонны. При этом в тех интервалах, где наблюдается поток нефти через застойную воду, секции будут заполнены водой. После заполнения камеры 1 скважинной жидкостью, клапаны входных отверстий закрываются, и устройство на кабеле поднимают на поверхность. При разборке устройства жидкость также из каждой секции сливают в отдельную емкость и измеряют содержание воды. Сопоставляя полученную информацию с данными по определению профиля притока, определяют интервалы глубины, из которых в скважину происходит приток воды. The device operates as follows. At the wellhead, sections of the sampling chamber 1 are sequentially interconnected, lowering them into the well. Next, a pusher 3, a mover 4 are attached to the sampling chamber 1, and the entire assembly on the wireline is lowered into the well. When the curved part of the well reaches the lower section of the sampling chamber 1, the latter, under the action of the force developed by the mover 4, slides along the bottom wall of the casing, as if on an inclined plane, and passes into a horizontal shaft. Next, all other sections of the sampling chamber 1 slide off sequentially, pushing the lower section toward the bottom of the well. When a sampling chamber 1 enters a horizontal wellbore, due to the fact that its average density is less than the density pumped out of the oil well, it floats up and is pressed against the upper wall of the casing (as shown in Fig. 1). Further, on command from the surface transmitted through the cable, the controlled valves of the inlet openings 2 open and the liquid fills the sampling chamber. Moreover, due to the fact that the sampling chamber 1 is pressed against the upper wall of the casing string, it is filled with the liquid that accumulates near the upper wall of the casing string. After filling the chamber 1 with the borehole fluid, the valves of the inlet openings 2 are closed and the device on the cable is lifted to the surface. When disassembling the device, the liquid from each section is poured into a separate container and the water content is measured. Next, the device is reassembled and lowered into the well with weighting agents 5, repeating all the above operations. When a sampling chamber 1 enters a horizontal wellbore, due to the fact that its average density with weighting agents 5 exceeds the density of the water pumped out of the well, it sinks, pressing against the bottom wall of the well, as shown in FIG. 2. On command from the surface transmitted through the cable, the controlled valves of the inlet openings 2 open and the liquid fills the sampling chamber. Due to the fact that the sampling chamber 1 is pressed against the bottom wall of the casing, it is filled with the liquid that accumulates at the bottom wall of the casing. Moreover, in those intervals where the flow of oil through stagnant water is observed, the sections will be filled with water. After filling the chamber 1 with the borehole fluid, the inlet valves are closed and the device on the cable is lifted to the surface. When disassembling the device, the liquid is also drained from each section into a separate container and the water content is measured. Comparing the information obtained with the data on determining the inflow profile, the depth intervals are determined from which water inflows into the well.

Применение предлагаемого устройства позволит оперативно и качественно проводить исследования скважин, т.к. спуск его в горизонтальный ствол может осуществляться через НКТ, а отбор проб может выполняться как в остановленной, так и в работающей скважине. The use of the proposed device will allow you to quickly and efficiently conduct well research, because its descent into the horizontal wellbore can be carried out through the tubing, and sampling can be performed both in a stopped well and in a working well.

Claims

1. A device for researching horizontal wells, including a geophysical instrument lowered into the well by a logging cable, a pusher and a mover load, characterized in that the geophysical instrument is made in the form of a multi-section sampling chamber, the length corresponding to the length of the filter part of the well, and each section of the chamber is provided inlet with controllable valve.

2. The device according to claim 1, characterized in that each section of the sampling chamber is equipped with an air-filled compartment.

3. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with removable weighting agents, allowing to increase the average density of the unfilled sampling chamber to values exceeding the density of the water pumped out of the well.