RU2141562C1 - Method for azimuthal orientation of bottom-hole devices at drilling of directed wells - Google Patents
Method for azimuthal orientation of bottom-hole devices at drilling of directed wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2141562C1 RU2141562C1 RU97115862/03A RU97115862A RU2141562C1 RU 2141562 C1 RU2141562 C1 RU 2141562C1 RU 97115862/03 A RU97115862/03 A RU 97115862/03A RU 97115862 A RU97115862 A RU 97115862A RU 2141562 C1 RU2141562 C1 RU 2141562C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- angle
- drilling
- orientation
- deviation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для азимутального ориентирования забойных устройств, например сопел направленного размыва в скважине, при бурении направленных скважин и сооружении подземных резервуаров. The invention relates to mining and can be used for azimuthal orientation of downhole devices, for example, directional erosion nozzles in a well, while drilling directional wells and constructing underground tanks.
В процессе создания направленных скважин возникает необходимость азимутального ориентирования забойных устройств, для чего используют скважинные инклинометры [1]. Однако, их применение для ориентирования забойных устройств, выполненных из обычной стали, затруднено вследствие влияния магнитной массы устройств на показания приборов. Даже при использовании гироскопических инклинометров [1] пришлось бы вносить нежелательные изменения в конструкцию этих устройств. In the process of creating directional wells, there is a need for azimuthal orientation of downhole devices, for which downhole inclinometers are used [1]. However, their use for orienting downhole devices made of ordinary steel is difficult due to the influence of the magnetic mass of the devices on the readings of the devices. Even with the use of gyroscopic inclinometers [1], one would have to make undesirable changes in the design of these devices.
Известен способ ориентирования в скважине забойного устройства, изготовленного из обычной стали [2]. Сущность способа заключается в том, что забойное устройство ориентируют в нужном направлении на поверхности земли над устьем скважины. Затем наносят метку на навинчиваемую на забойное устройство колонну труб и проводят спуск первой свечи колонны, сохраняя отмеченную ориентацию. Затем метку спущенной свечи переносят на следующую и повторяют данную операцию на протяжении всего спуска колонны труб. A known method of orientation in the well of a downhole device made of ordinary steel [2]. The essence of the method lies in the fact that the bottomhole device is oriented in the desired direction on the surface of the earth above the wellhead. Then put a label on the pipe string screwed onto the bottomhole device and lower the first candle of the column, keeping the marked orientation. Then the label of a lowered candle is transferred to the next and this operation is repeated throughout the descent of the pipe string.
Недостатком способа является возможность самопроизвольного дозавинчивания или подразвинчивания резьбовых соединений из-за усилий, возникающих при спуске колонны. Вследствие этого возможно смещение меток на смежных свечах колонны. Так как число свечей колонны велико, то ошибка такого смещения может достигать существенной величины. Поэтому фактическое положение забойного устройства может резко отличаться от заданного. The disadvantage of this method is the possibility of spontaneous re-screwing or pounding of threaded joints due to the forces arising from the descent of the column. As a result, marks may be shifted on adjacent candlesticks of the column. Since the number of candles in the column is large, the error of such a displacement can reach a significant value. Therefore, the actual position of the downhole device can be very different from the set.
Известен также способ [3] ориентирования отклонителя в скважине посредством измерения магнитным инклинометром, заключающийся в том, что на отклонителе, выполненном из немагнитного материала, устанавливают дополнительный магнит и, посредством измерения суммарного воздействия на инклинометр магнитного поля земли и вспомогательного магнита, определяют фактическую ориентацию отклонителя. There is also known a method [3] for orienting a diverter in a well by measuring with a magnetic inclinometer, which means that an additional magnet is mounted on the diverter made of non-magnetic material and, by measuring the total effect of the earth's magnetic field and auxiliary magnet on the inclinometer, the actual orientation of the diverter is determined .
Однако использование указанного способа невозможно для ориентирования в скважине забойных устройств, изготовленных из обычной стали, вследствие влияния их магнитной массы на показания магнитного инклинометра. However, the use of this method is not possible for orienting downhole devices made of ordinary steel in the well due to the influence of their magnetic mass on the readings of a magnetic inclinometer.
При разработке заявляемого способа решалась задача повышения точности ориентирования забойных устройств при бурении направленных скважин в условиях влияния магнитной массы забойных устройств и колонны труб. When developing the proposed method, the problem was solved of increasing the accuracy of orientation of the downhole devices when drilling directional wells under the influence of the magnetic mass of the downhole devices and pipe string.
При этом достигаемая точность ориентирования забойного устройства в скважине определяется только погрешностью самого инклинометра. In this case, the achieved accuracy of the downhole device orientation in the well is determined only by the error of the inclinometer itself.
Решение указанной задачи осуществляется посредством замеров магнитным инклинометром. При этом, согласно заявляемому способу, в процессе бурения направленных скважин в интервале глубин размещения забойного устройства при проходке вертикального участка скважины производят отклонение ее ствола от вертикали на угол от 2 до 6o с последующим определением величины и направления этого отклонения магнитным инклинометром. Затем осуществляют спуск забойного устройства в скважину на колонне рабочих труб, после чего внутри колонны размещают инклинометр в фиксируемое под углом к продольной оси забойного устройства положение. Инклинометром измеряют углы наклона при различной азимутальной ориентации забойного устройства, достигаемой поворотами колонны рабочих труб с поверхности земли, после чего определяют фактическую азимутальную ориентацию забойного устройства, по которой устанавливают величину угла поворота колонны рабочих труб, достаточного для достижения заданного ориентирования забойного устройства, создающего направленную скважину.The solution to this problem is carried out by measurements with a magnetic inclinometer. Moreover, according to the claimed method, in the process of drilling directional wells in the interval of depths of placement of the downhole device when sinking a vertical section of the well, the barrel deviates from the vertical by an angle of 2 to 6 o with the subsequent determination of the magnitude and direction of this deviation by a magnetic inclinometer. Then, the downhole device is lowered into the well on the column of working pipes, after which the inclinometer is placed inside the column in a position fixed at an angle to the longitudinal axis of the downhole device. The inclinometer measures the tilt angles at different azimuthal orientations of the bottomhole device achieved by turning the casing string from the ground, then determine the actual azimuthal orientation of the casing device, which sets the angle of rotation of the casing string sufficient to achieve the specified orientation of the casing device, creating a directional well .
Отклонение ствола скважины от вертикали вызвано разрешающей способностью инклинометров. Они хорошо фиксируют малые зенитные углы, а азимут отклонения ствола скважины от вертикали начинают хорошо фиксировать при величине зенитных углов не менее 2-3o. Поэтому, для получения четкого опорного азимутального направления отклонения ствола скважины от вертикали отклонение необходимо довести до 2- 3o. Верхний предел отклонения не лимитирован, но его необходимо ограничивать, так как при значениях зенитного угла больше 6o геометрия скважины может отрицательно влиять на последующие технологические операции в ней.Deviation of the wellbore from the vertical is caused by the resolution of inclinometers. They well fix small zenith angles, and the azimuth of the deviation of the wellbore from the vertical begins to fix well at a zenith angle of at least 2-3 o . Therefore, to obtain a clear reference azimuthal direction of the deviation of the wellbore from the vertical, the deviation must be brought to 2–3 o . The upper limit of deviation is not limited, but it must be limited, since at values of the zenith angle greater than 6 o the geometry of the well can adversely affect subsequent technological operations in it.
Фиксируемое наклонное по отношению к продольной оси забойного устройства положение инклинометра необходимо для получения привязки азимутальной ориентиции забойного устройства в пространстве к отклонению ствола скважины без измерения магнитного азимута, который в условиях изготовления забойного устройства и рабочих труб из магнитных материалов оказывается искаженным. Независимость измерений от магнитного влияния обеспечивают тем, что используют измерения только зенитных углов, фиксируемых инклинометром, установленным на наклонной полке, при различных углах поворота колонны рабочих труб и, соответственно, жестко с ней связанного забойного устройства. Зенитный угол, фиксируемый инклинометром, достигает максимального значения при совпадении ориентации забойного устройства с направлением отклонения ствола скважины, так как при этом он равен сумме зенитного угла отклонения ствола скважины от вертикали и фиксированного угла наклона инклинометра к продольной оси забойного устройства. A fixed inclinometer position inclined with respect to the longitudinal axis of the downhole device is necessary to obtain a reference of the azimuthal orientation of the downhole device in space to the deviation of the wellbore without measuring the magnetic azimuth, which, under the conditions of manufacturing the downhole device and working pipes from magnetic materials, is distorted. The independence of measurements from magnetic influence is ensured by the fact that they use measurements of only zenith angles fixed by an inclinometer mounted on an inclined shelf at various angles of rotation of the column of working pipes and, accordingly, a hard bottomhole device. The zenith angle recorded by the inclinometer reaches its maximum value when the downhole device orientation coincides with the direction of the deviation of the wellbore, since it is equal to the sum of the zenith angle of deviation of the wellbore from the vertical and a fixed incline angle to the longitudinal axis of the downhole device.
Способ иллюстрируется фигурами 1, 2, 3. The method is illustrated by figures 1, 2, 3.
На фиг. 1 представлена схема осуществления способа азимутального ориентирования забойного устройства при бурении направленной скважины. In FIG. 1 shows a diagram of the implementation of the method of azimuthal orientation of a downhole device when drilling a directional well.
На фиг. 2 изображена векторная диаграмма результатов инклинометрических замеров величины и направления отклонения скважины от вертикали в интервале глубины установки забойного устройства. In FIG. 2 is a vector diagram of the results of inclinometric measurements of the magnitude and direction of the deviation of the well from the vertical in the interval of the installation depth of the bottomhole device.
На фиг. 3 - векторная диаграмма инклинометрических замеров углов наклона забойного устройства при различной азимутальной ориентации его в скважине. In FIG. 3 is a vector diagram of inclinometric measurements of the angles of inclination of the bottomhole device for various azimuthal orientations thereof in the well.
На схеме фиг. 1 изображен пробуренный вертикальный участок скважины 1 со спущенной в него колонной рабочих труб 2, на которой закреплено забойное устройство 3. В фиксированном положении относительно продольной оси забойного устройства 3 установлена наклонная полка 4. На полку 4 внутри колонны рабочих труб 2 спущен инклинометр 5 на кабеле 6. На оголовке 7 скважины 1 установлена круговая шкала 8, нулевое значение которой ориентировано на магнитный "север". К верхнему концу колонны рабочих труб 2 прикреплена стрелка-индикатор 9 поворота колонны 2. In the diagram of FIG. 1 shows a drilled vertical section of the well 1 with a string of working pipes 2 lowered into it, on which the
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
В процессе бурения вертикального участка скважины 1 в интервале глубины установки забойного устройства 3 производят отклонение ствола скважины 1 от вертикали на угол от 2 до 6o. В пробуренную скважину 1 спускают инклинометр 5 и в интервале глубины установки забойного устройства 3 проводят инклинометрию ствола скважины 1, определяя величину и направление ее отклонения от вертикали, которое характеризуется зенитным и азимутальным углами. После этого инклинометр 5 извлекают из скважины 1. Результаты инклинометрических измерений отражают в виде векторной диаграммы (фиг. 2), на которой угол α соответствует азимутальному углу искривления ствола скважины 1 в интервале глубины установки забойного устройства 3. На фиг. 2 длина вектора OA в выбранном масштабе соответствует зенитному углу δ отклонения ствола скважины 1 от вертикали. Перед спуском забойного устройства 3 (фиг. 1) в скважину 1 устанавливают наклонную полку 4 в фиксированном положении относительно рабочего органа забойного устройства 3. На оголовке 7 скважины 1 к верхнему фланцу обсадной колонны крепят круговую шкалу 8, нуль которой ориентируют на магнитный "север". На верхнем конце колонны рабочих труб 2 устанавливают стрелку-индикатор 9, фиксирующую угол поворота колонны рабочих труб 2 относительно нулевого значения на шкале 8. Затем внутри колонны рабочих труб 2 на кабеле 6 спускают инклинометр 5, который в скважине 1 располагают на наклонной полке 4 в фиксированное под углом к продольной оси забойного устройства 3 положение. После этого осуществляют последовательные повороты колонны рабочих труб 2 и с помощью инклинометра 5 измеряют значения зенитного угла для каждого отдельного поворота колонны рабочих труб 2 в скважине 1. Величину угла поворота определяют по положению стрелки-индикатора 9 относительно делений шкалы 8. По данным измерениям строят векторную диаграмму с индикатрисой (фиг. 3), которая представляет собой линию, огибающую концы векторов, отражающих значения зенитных углов, фиксируемых инклинометром 5 при различных углах поворота колонны рабочих труб 2.In the process of drilling a vertical section of the well 1 in the interval of the installation depth of the
Максимальному отклонению индикатрисы от начала координат "O" на фиг. 3 соответствует положение забойного устройства 3 в скважине 1, когда ориентация его рабочего органа совпадает с азимутальным направлением искривления ствола скважины 1 от вертикали (вектор OA на фиг. 2). При этом положении колонны труб 2 в скважине 1 инклинометр 5 фиксирует угол наклона, равный сумме угла наклона полки 4 по отношению к продольной оси забойного устройства 3 и угла отклонения ствола скважины 1 от вертикали, т.е. сумму углов φ+δ. При повороте колонны рабочих труб 2 на 180o вокруг вертикальной оси угол, фиксируемый инклинометром 5, будет соответствовать значению разности углов φ-δ. При промежуточных углах поворота колонны рабочих труб 2 фиксируемый угол будет иметь промежуточные значения. Таким образом, сумма углов будет максимальной, когда наклон полки 4 совпадает с азимутом искривления скважины 1. Поэтому, чтобы стрелка-индикатор 9 показывала азимутальный угол α (фиг. 2), шкалу 8 поворачивают так, чтобы стрелка 9 совпала с делением шкалы 8, соответствующим углу α. Затем шкалу 8 вновь закрепляют и, ориентируясь по стрелке-индикатору 9 и круговой шкале 8, колонну рабочих труб 2 поворачивают так, чтобы ориентируемый рабочий орган забойного устройства 3 был направлен по заданному азимуту. После этого ориентирование забойного устройства 3 завершают, а инклинометр 5 извлекают из скважины 1.The maximum deviation of the indicatrix from the origin "O" in FIG. 3 corresponds to the position of the
Пример
Бурят направленную скважину с азимутом 90o. После проходки вертикального участка ствола скважины 1 в интервале глубины размещения забойного устройства 3 делают отклонение ствола от вертикали в пределах от 2 до 6o. Инклометрическими замерами устанавливают азимутальный угол этого отклонения, например, α = 125o. Затем в скважину 1 на колонне рабочих труб 2 спускают забойное устройство 3, которое необходимо ориентировать по заданному азимуту, т. е. 90o. В забойном устройстве 3 под углом 20o к его продольной оси устанавливают наклонную полку 4, на которую на кабеле 6 спускают инклинометр 5. На фланце обсадной колонны скважины 1 закрепляют круговую шкалу 8 с нанесенными делениями в градусах. Нулевое деление шкалы 8 ориентируют на магнитный "север". На колонне рабочих труб 2 устанавливают стрелку-индикатор 9, по положению которой определяют угол поворота колонны рабочих труб 2 относительно нулевого деления шкалы 8. Производя повороты колонны 2, инклинометром 5 определяют зенитные углы наклона полки 4 относительно вертикали, а углы поворота - с помощью стрелки-индикатора 9. По полученным данным строят векторную диаграмму зависимости измеренных зенитных углов от углов поворота колонны рабочих труб 2 (фиг. 3) и по концам векторов проводят индикатрису. С помощью этой диаграммы устанавливают, что максимальное отклонение индикатрисы от начала координат составляет по отношению к нулевому направлению круговой шкалы 8 угол γ = 35o. Максимальному отклонению индикатрисы должно соответствовать значение угла на круговой шкале 8, равное азимутальному углу отклонения, т.е. угол γ = α = 125o. Чтобы привести в соответствие полученное и заданное значения угла γ, круговую шкалу 8 поворачивают вокруг вертикальной оси так, чтобы против стрелки-индикатора 9 располагалось деление шкалы 8, равное 125o. Привязка шкалы к истинной ориентации забойного устройства 3 в скважине 1 на этом заканчивают. Поворотом колонны рабочих труб 2 забойное устройство ориентируют по заданному азимуту 90o. Для этого рассчитывают угол поворота колонны труб 2, исходя из полученного (125o) и заданного (90o) значений азимутальных углов отклонения скважины 1, т.е. 125o - 90o = 35o. Следовательно, для того, чтобы сориентировать рабочий орган забойного устройства 3 по заданному азимуту 90o, колонну 2 поворачивают на угол, равный 35o. Величину этого угла контролируют по положению стрелки-индикатора 9 на круговой шкале 8.Example
A directional well is drilled with an azimuth of 90 o . After sinking the vertical section of the wellbore 1 in the interval of the depth of placement of the
Источники информации, принятые во внимание:
1. Померанц Л.И., Бондаренко М.Т., Гулин Ю.А. и др. Геофизические методы иследования нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1981, с. 241-249.Sources of information taken into account:
1. Pomerants L.I., Bondarenko M.T., Gulin Yu.A. and others. Geophysical methods for the study of oil and gas wells. M .: Nedra, 1981, p. 241-249.
2. Калинин А.Г., Васильев Ю.С., Бронзов А.С. Ориентирование отклоняющих систем в скважинах. М., Гостоптехиздат, 1963, с. 15- 48. 2. Kalinin A.G., Vasiliev Yu.S., Bronzov A.S. Orientation of deflecting systems in wells. M., Gostoptekhizdat, 1963, p. 15-48.
3. Юдин М. П. Устройство для ориентирования отклонителя в скважине с применением инклинометра. "Разведочная геофизика", вып. 65, М., Недра, 1974. 3. Yudin M. P. A device for orienting a diverter in a well using an inclinometer. Exploration Geophysics, vol. 65, M., Nedra, 1974.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97115862/03A RU2141562C1 (en) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | Method for azimuthal orientation of bottom-hole devices at drilling of directed wells |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97115862/03A RU2141562C1 (en) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | Method for azimuthal orientation of bottom-hole devices at drilling of directed wells |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97115862A RU97115862A (en) | 1999-06-27 |
RU2141562C1 true RU2141562C1 (en) | 1999-11-20 |
Family
ID=20197414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97115862/03A RU2141562C1 (en) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | Method for azimuthal orientation of bottom-hole devices at drilling of directed wells |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2141562C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107941108A (en) * | 2017-11-21 | 2018-04-20 | 贵州大学 | One kind is used for V-cut angle positioning device and localization method |
-
1997
- 1997-09-25 RU RU97115862/03A patent/RU2141562C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Юдин М.П. Устройство для ориентирования отклонителя в скважине с применением инклинoметра. /Разведочная геофизика, вып.65. - М.: Недра, 1974, с.169-171. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107941108A (en) * | 2017-11-21 | 2018-04-20 | 贵州大学 | One kind is used for V-cut angle positioning device and localization method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5934373A (en) | Apparatus and method for monitoring underground fracturing | |
JP3459646B2 (en) | How to drill holes in the formation | |
US7028772B2 (en) | Treatment well tiltmeter system | |
USRE36569E (en) | Method and apparatus for measuring distance and direction by movable magnetic field source | |
Wolff et al. | Borehole position uncertainty-analysis of measuring methods and derivation of systematic error model | |
US6631563B2 (en) | Survey apparatus and methods for directional wellbore surveying | |
CA1234870A (en) | Method for preventing the drilling of a new well into one of a plurality of production wells | |
CA2300550C (en) | Method for drilling under rivers and other obstacles | |
US11299979B2 (en) | Magnetic distance and direction measurements from a first borehole to a second borehole | |
GB2372765A (en) | Use of coiled tubing and jet drilling to install a casing | |
RU2141562C1 (en) | Method for azimuthal orientation of bottom-hole devices at drilling of directed wells | |
Nekut et al. | Rotating magnet ranging-a new drilling guidance technology | |
RU2066749C1 (en) | Method for determination of wellbore inclination and direction of cased well | |
US6076268A (en) | Tool orientation with electronic probes in a magnetic interference environment | |
CA1228639A (en) | Method for the magnetization of well casing | |
RU2160833C2 (en) | Method is cased well inclinometer surveying | |
Marsland et al. | Further development of multipoint magnetic extensometers for use in highly compressible ground | |
SU1276795A1 (en) | Method of locating borehole at predetermined depth | |
Bilham | Borehole inclinometer monument for millimeter horizontal geodetic control accuracy | |
Deryaev | BOTTOM-HOLE ASSEMBLY FOR DRILLING OF A DIRECTIONAL WELL WITH DUAL COMPLETION | |
Scott | Determining downhole magnetic interference on directional surveys | |
US3633280A (en) | Method and apparatus for determining the orientation of a borehole | |
SU1155764A1 (en) | Apparatus for determining counter characteristics of degassing wells | |
RU2094586C1 (en) | Method for determining positioning direction of magnetic anomalies in drilling bore-holes | |
Heinrich et al. | Ground freezing monitoring techniques |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040926 |