RU2202688C2

RU2202688C2 - Rig to drill directional and horizontal wells

Info

Publication number: RU2202688C2
Application number: RU2001118676/03A
Authority: RU
Inventors: Д.В. Фумберг; А.И. Кикоть; н С.А. Бабларь; С.А. Бабларьян
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Технобурсервис"
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2003-04-20

Abstract

FIELD: drilling of oil and gas wells. SUBSTANCE: rig includes drill bit, downhole motor, diverter, sub placed above it housing measurement module and power supply unit, drill pipes. In addition rig has shortened diamagnetic drill pipes, sub comes in the form of shortened diamagnetic drill pipe made heavier and is positioned between shortened diamagnetic drill pipes of heavier weight. EFFECT: raised operational efficiency thanks to elimination of effect of magnetic interference on readings of measurement module. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности для проводки наклонно-направленных и горизонтальных скважин. The invention relates to the drilling of oil and gas wells, in particular for wiring directional and horizontal wells.

Известна компоновка низа бурильной колонны для направленного бурения скважины (патент РФ 2148696, 7 МПК Е 21В 7/08, 2000 г.), включающая долото, отклонитель с забойным двигателем и над ним переводник с размещенными внутри него измерительным модулем и блоком питания, бурильные трубы. A known layout of the bottom of the drill string for directional drilling of a well (RF patent 2148696, 7 IPC E 21B 7/08, 2000), including a bit, a diverter with a downhole motor and above it an adapter with a measuring module and a power unit located inside it, drill pipes .

Известна также компоновка низа бурильной колонны для наклонно-направленного и горизонтального бурения ("Композит каталог нефтегазового оборудования и услуг (США)", 1993-1994 г.г., т. 3, ч. 2, с. 2012-2015), включающая долото, отклонитель с забойным двигателем и над ним измерительный модуль с блоком питания, бурильные трубы. Also known is the layout of the bottom of the drill string for directional and horizontal drilling ("Composite catalog of oil and gas equipment and services (USA)", 1993-1994, vol. 3, part 2, p. 2012-2015), including a bit, a diverter with a downhole motor and above it a measuring module with a power supply, drill pipes.

Недостатками этих технических решений являются большие погрешности измерений из-за магнитных и механических воздействий как от естественных источников, так и со стороны элементов компоновки. The disadvantages of these technical solutions are large measurement errors due to magnetic and mechanical influences both from natural sources and from the side of the layout elements.

Целью изобретения является повышение эффективности установки за счет устранения влияния магнитных помех на показания измерительного модуля, точное определение положения отклонителя и, как следствие, попадание в заданную точку продуктивного пласта с расчетной интенсивностью проводки наклонно-направленной и горизонтальной скважины, упрощение процесса ее монтажа, демонтажа и транспортировки. The aim of the invention is to increase the efficiency of the installation by eliminating the influence of magnetic interference on the readings of the measuring module, accurately determining the position of the deflector and, as a result, getting into the given point of the reservoir with the estimated intensity of the wiring of the directional and horizontal wells, simplifying the process of its installation, dismantling and transportation.

Поставленная цель достигается тем, что установка дополнительно содержит укороченные диамагнитные утяжеленные бурильные трубы, переводник выполнен в виде укороченной диамагнитной утяжеленной бурильной трубы и установлен между укороченными диамагнитными утяжеленными бурильными трубами. Эти технические решения позволяют надежно защитить измерительный модуль от воздействия магнитных полей, упростить процессы монтажа и демонтажа, а также транспортировки на новый объект без использования дополнительной тяжелой техники. This goal is achieved by the fact that the installation additionally contains a shortened diamagnetic weighted drill pipe, the sub is made in the form of a shortened diamagnetic weighted drill pipe and is installed between the shortened diamagnetic weighted drill pipe. These technical solutions allow you to reliably protect the measuring module from the influence of magnetic fields, simplify the processes of installation and dismantling, as well as transportation to a new facility without the use of additional heavy equipment.

Переводник выполнен с внутренней посадочной поверхностью и может быть установлен в середине колонны гладких и профильных укороченных диамагнитных утяжеленных бурильных труб и между профильными укороченными диамагнитными утяжеленными бурильными трубами. Такое решение позволяет установить и зафиксировать элементы внутри переводника, надежно защитить измерительный модуль от магнитных воздействий, увеличить гибкость колонны. The sub is made with an internal seating surface and can be installed in the middle of the column of smooth and profile shortened diamagnetic weighted drill pipes and between profile shortened diamagnetic weighted drill pipes. This solution allows you to install and fix the elements inside the sub, reliably protect the measuring module from magnetic influences, increase the flexibility of the column.

На фиг.1 изображена установка для наклонно-направленного и горизонтального бурения скважины. Установка включает в себя долото 1, забойный двигатель-отклонитель 2, бурильные трубы 3, гладкие 4 и профильные (гибкие) 5 укороченные диамагнитные утяжеленные бурильные трубы (УБТ), переводник 6 с размещенными внутри него пульсатором и электронным зондом, установленный между укороченными диамагнитными УБТ, в частности в середине колонны укороченных диамагнитных УБТ. При этом гладкие 4 и профильные (гибкие) 5 укороченные диамагнитные УБТ, переводник 6 выполнены из материала с заданными диамагнитными свойствами, например из стали аустенитовой структуры, и соединены между собой замковым, резьбовым, шарнирным соединениями, захватом и прочим способом. Далее переводник 6 (фиг.2) состоит из корпуса 7 и замка 8, образующих клиновое замковое соединение с посадочной поверхностью 9. Такая конструкция переводника позволяет установить и зафиксировать измерительную систему внутри переводника 6 в посадочном месте 9 в определенном положении. Figure 1 shows the installation for directional and horizontal drilling of the well. The installation includes a bit 1, a downhole motor diverter 2, drill pipes 3, smooth 4 and profile (flexible) 5 shortened diamagnetic heavy drill pipes (UBT), an adapter 6 with a pulsator and an electronic probe placed inside it, installed between the shortened diamagnetic UBT , in particular, in the middle of the column of shortened diamagnetic drill collars. In this case, smooth 4 and profile (flexible) 5 shortened diamagnetic drill collars, sub 6 are made of a material with predetermined diamagnetic properties, for example, austenitic steel structure, and are interconnected by locking, threaded, hinged joints, gripping and other means. Next, the sub 6 (figure 2) consists of a housing 7 and a lock 8, forming a wedge lock connection with the seating surface 9. This design of the sub allows you to install and fix the measuring system inside the sub 6 in the seat 9 in a certain position.

Режим работы установки для наклонно-направленного и горизонтального бурения скважины следующий. The operating mode of the installation for directional and horizontal well drilling is as follows.

Измерительный модуль (система), находящийся в переводнике 6 и ниже расположенной укороченной диамагнитной УБТ, производит замеры и передает их на поверхность в виде пульсаций бурового раствора. The measuring module (system), located in sub 6 and below the shortened diamagnetic drill collar, takes measurements and transmits them to the surface in the form of mud pulsations.

Когда в процессе бурения через статор и рабочие лопатки пульсатора протекает поток бурового раствора достаточной мощности, ротор пульсатора начинает вращаться и приводит в движение внутренний вал. Нижний конец внутреннего вала соединен с синхронным генератором, который вырабатывает электрическую энергию для электронного зонда. Верхний конец вала соединен с гидравлическим насосом, вырабатывающим гидравлическую мощность. When a sufficient flow of drilling fluid flows through the stator and rotor blades of the pulsator during drilling, the pulsator rotor begins to rotate and drives the internal shaft. The lower end of the inner shaft is connected to a synchronous generator that generates electrical energy for the electronic probe. The upper end of the shaft is connected to a hydraulic pump generating hydraulic power.

Во время бурения по мере протекания бурового раствора через компоновку под действием гидравлической мощности клапан пульсатора выдвигается и замирает на какое-то время в верхнем положении, а затем возвращается в исходное положение. Выдвижение клапана создает препятствие потоку и поэтому образуется принудительный импульс давления раствора. На поверхности датчик давления фиксирует эти импульсы в напорной линии и обращает их в электрические сигналы. Затем эти сигналы посылаются на компьютер и далее дешифрируются в инклинометрические данные, данные о положении отклонителя, измерения температуры, скорости вращения генератора и пр. По сравнению проектных и фактических пространственных данных траектории ствола скважины производят управление процессом бурения с поверхности без подъема компоновки из скважины. В компоновке могут быть использованы толстостенные бурильные трубы, которые по своим характеристикам имеют меньшую площадь контакта со стенками скважины и поэтому позволяют бурить при повышенных оборотах с намного меньшим крутящим моментом и меньшей тенденцией к дифференциальному прихвату. During drilling, as the drilling fluid flows through the assembly under the influence of hydraulic power, the pulsator valve extends and freezes for a while in the upper position, and then returns to its original position. The extension of the valve obstructs flow and therefore a forced pulse of solution pressure is generated. On the surface, a pressure sensor captures these pulses in the pressure line and converts them into electrical signals. Then these signals are sent to a computer and then decrypted into inclinometric data, data on the position of the diverter, temperature measurements, generator rotation speed, etc. Comparing the design and actual spatial data of the wellbore path, the drilling process is controlled from the surface without raising the layout from the well. The layout can be used thick-walled drill pipes, which in their characteristics have a smaller contact area with the walls of the well and therefore allow drilling at higher speeds with much lower torque and less tendency to differential sticking.

Работа электронного зонда основана на измерении магнитных величин: магнитного поля, гравитационного поля, магнитной индукции и пр. Поэтому использование диамагнитных УБТ 4, 5 и переводника 6 позволяет устранить влияние магнитных помех как со стороны естественных источников, так и со стороны элементов компоновки. При этом длина колонны укороченных диамагнитных УБТ выше и ниже переводника должна быть необходимой и достаточной, чтобы устранить влияние магнитных помех. Также длина колонны укороченных диамагнитных УБТ определяется характеристиками и условиями бурения. The operation of the electronic probe is based on the measurement of magnetic quantities: magnetic field, gravitational field, magnetic induction, etc. Therefore, the use of diamagnetic UBT 4, 5 and sub 6 can eliminate the influence of magnetic interference from both natural sources and layout elements. At the same time, the length of the column of shortened diamagnetic drill collars above and below the sub should be necessary and sufficient to eliminate the influence of magnetic interference. Also, the length of the column of shortened diamagnetic drill collars is determined by the characteristics and drilling conditions.

Расположение переводника 6 между двумя профильными (гибкими) укороченными диамагнитными УБТ позволяет увеличить гибкость компоновки при прохождении пологого, горизонтального участка скважины и участка с большой интенсивностью искривления ствола скважины. The location of sub 6 between two profile (flexible) shortened diamagnetic drill collars allows increasing layout flexibility when going through a shallow, horizontal section of a well and a section with a high intensity of borehole bending.

Использование укороченных диамагнитных УБТ и переводника (длина которых менее длины, принятой по ГОСТУ, в частном случае менее 4,5 м) позволяет мобильно и быстро осуществлять монтаж и демонтаж компоновки, при необходимости менять укороченные диамагнитные УБТ между собой местами (например, в случае промыва внутреннего диаметра), при этом сохранив технологический размер, необходимый для защиты от источников магнитных помех. Использование укороченных диамагнитных УБТ и укороченного диамагнитного переводника также позволяет мобильно транспортировать их на новое место бурения. Поскольку на данном этапе в Западной Сибири в основном идет разбуривание удаленных малых месторождений или отдаленных участков, расположенных на болотах, то транспортировку компоновки можно осуществлять, погрузив ее на борт вертолета. Такой компоновкой пробурено уже более 10 скважин. The use of shortened diamagnetic drill collars and an adapter (the length of which is less than the length accepted in accordance with GOST, in the particular case less than 4.5 m) allows for quick and easy assembly and disassembly of the layout, and if necessary, change the shortened diamagnetic drill collars to each other (for example, in case of washing inner diameter), while maintaining the technological size necessary to protect against sources of magnetic interference. The use of shortened diamagnetic drill collars and a shortened diamagnetic sub also allows mobile transportation to a new drilling site. Since at this stage in Western Siberia, drilling of remote small deposits or remote areas located in swamps is mainly ongoing, the layout can be transported by loading it on board a helicopter. Such an arrangement has already drilled more than 10 wells.

Предлагаемая компоновка низа бурильной колонны позволяет успешно бурить скважины, не нанося вреда окружающей среде, и повышать нефтеотдачу пласта. The proposed layout of the bottom of the drill string allows you to successfully drill wells without harming the environment, and to increase oil recovery.

Claims

1. Installation for directional and horizontal drilling of a well, including a bit, a downhole diverter motor and a sub above it with a measuring module and a power unit located inside it, drill pipes, characterized in that it additionally contains shortened diamagnetic weighted drill pipes, the sub is made in the form a shortened diamagnetic weighted drill pipe and is installed between the shortened diamagnetic weighted drill pipe.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the sub is made with an internal landing surface.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the sub is installed in the middle of the column of smooth and profile shortened diamagnetic weighted drill pipes.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the sub is located between the profile shortened diamagnetic weighted drill pipes.