RU2327868C2 - Способ определения положения точки прихвата в бурильных трубах с использованием измерения магнитной проницаемости указанных труб - Google Patents
Способ определения положения точки прихвата в бурильных трубах с использованием измерения магнитной проницаемости указанных труб Download PDFInfo
- Publication number
- RU2327868C2 RU2327868C2 RU2006129375/03A RU2006129375A RU2327868C2 RU 2327868 C2 RU2327868 C2 RU 2327868C2 RU 2006129375/03 A RU2006129375/03 A RU 2006129375/03A RU 2006129375 A RU2006129375 A RU 2006129375A RU 2327868 C2 RU2327868 C2 RU 2327868C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- free point
- localisation
- emf
- electromagnetic field
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title abstract description 20
- 230000004807 localization Effects 0.000 title abstract 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 title description 6
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 abstract 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 22
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 21
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 230000005330 Barkhausen effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 229910000792 Monel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 231100000517 death Toxicity 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002907 paramagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/09—Locating or determining the position of objects in boreholes or wells, e.g. the position of an extending arm; Identifying the free or blocked portions of pipes
- E21B47/092—Locating or determining the position of objects in boreholes or wells, e.g. the position of an extending arm; Identifying the free or blocked portions of pipes by detecting magnetic anomalies
Landscapes
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к области исследования буровых скважин, и может быть использовано при определении свободных или прихваченных частей труб в скважине. Техническим результатом изобретения является повышение надежности, точности и упрощения процедуры определения местонахождения свободной точки (СТ) в колонне и уменьшение стоимости аварийных работ за счет сокращения времени его проведения. Для этого при реализации способа проводят регистрацию параметра, характеризующего состояние металла трубы, в качестве которого используют величину спада электромагнитного поля (СЭМП) от времени, генерированного приложением к трубе импульса прямоугольного электрического тока. Записывают кривые СЭМП от времени на равных интервалах вдоль длины трубы и по изменению величины указанного параметра делают вывод о положении СТ. Данные запоминают. Затем к колонне прикладывают натяжение либо скручивание и повторно измеряют СЭМП по всей длине трубы. Сравнивают полученные кривые СЭМП с данными, записанными ранее, и, используя зарегистрированные величины и применяя формулы Максвелла, рассчитывают положение СТ. 3 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к области исследования буровых скважин, и может быть использовано при определении свободных или прихваченных частей труб в скважине.
Во время бурения на нефтяных месторождениях часто происходит прихват бурильных труб в скважине. Основными причинами этой нежелательной ситуации являются следующие:
- Недостаточная циркуляция бурового раствора, что приводит к накоплению шлама в скважине;
- Недостаточный вес бурового раствора, что приводит к обвалу скважины;
- Избыточный вес бурового раствора, что приводит к залипанию;
- Особенности литологии породы, например гидрофильные глины, разбухающие в присутствии воды;
- Особенности структуры пород, например некоторые осадочные породы могут образовывать длинные узкие линзы;
- Касательные тектонические напряжения, приводящие к обвалу скважины;
- Неправильный состав бурового раствора, что приводит к неэффективной или легко расслаивающейся глинистой корке;
- Различные неисправности буровой установки, на вышке и подводном оборудовании, что приводит к длительным перерывам вращения трубы, в перемещении или циркуляции бурового раствора;
- Различные неисправности колонны труб;
- Последняя в списке, но не последняя по важности причина заключается в человеческих ошибках.
Факт прихвата трубы считается аварийной ситуацией и обычно включается во время простоя. На этапе предварительного (так называемого "разведочного") бурения почти в 1/3 скважин происходят прихваты труб.
Если стандартные меры освобождения от прихвата, например активация буровых ясов, повышение циркуляции бурового раствора, изменение веса бурового раствора и т.д., оказываются неэффективными, то начинается ремонтная операция под названием "аварийное извлечение части колонны". Типичная последовательность действий при подъеме трубы следующая:
1. Определение наиболее вероятного положения "свободной точки" - самого нижнего сечения трубной колонны, которое еще остается свободным.
2. Восстановление циркуляции бурового раствора - в некоторых случаях рекомендуется перфорировать трубу ниже свободной точки и восстановить циркуляцию бурового раствора от этой точки вверх. Интенсивный поток бурового раствора может вытеснить препятствие вверх.
3. Извлечение свободной трубы - труба выше свободной точки отделена от прихваченного нижнего участка и может быть извлечена на поверхность. Множество хитроумных механических, взрывающихся и химических устройств используются для разделения трубной колонны.
4. После извлечения бурильщики начинают так называемые "ловильные" работы, пытаясь захватить остаток трубной колонны и вытащить его из скважины. При условии надежного захвата задача, по существу, возвращается к вышеуказанному пункту 1, но теперь скважинная компоновка состоит из дополнительных буровых яс, плашки ловильного инструмента для захвата оставшейся части и разъединительного переходника для быстрого разъединения в случае дальнейших неисправностей.
5. Если ловильные работы пройдут удачно, то бурение скважины продолжается как обычно. Если ловильные работы будут частично неудачными, то бурильщик имеет выбор либо пробурить боковой ствол, который обходит остаток колонны, либо ликвидировать всю скважину. Важно понять, что без выполнения операции по подъему трубы (согласно вышеуказанному пункту 2) авария не может быть устранена путем обхода вторым стволом или ликвидирована безопасным и экологически приемлемым способом.
Как показано выше, процедура нахождения свободной точки важна для общего успеха операции по подъему трубы и даже может быть применена несколько раз во время одной попытки подъема трубы. Аварийное извлечение части колонны является одной из наиболее опасных операций на буровой и иногда приводит к производственному травматизму и даже гибели персонала.
В настоящее время в нефтедобыче существует три способа определения положения свободной точки:
1. Определение положения свободной точки, основанное на замере удлинения трубы с поверхности.
2. Скважинное определение свободной точки, основанное на закреплении датчиков напряжения и крутящего момента.
3. Скважинное определение свободной точки, основанное на магнитных метках.
Определение с поверхности является хорошо известным и легким способом определения места прихвата. Первое применение этого способа датируется началом 1880-х годов. Каждый квалифицированный бурильщик может провести такие замеры, и поэтому такие замеры проводятся после каждого прихватывания трубы. Сначала должна быть определена плавучесть бурильной трубы. Эта выталкивающая сила может быть рассчитана по специальным таблицам, основанным на удельном весе бурового раствора, типе бурильной трубы и ее длине. Расчеты проверяются при помощи индикатора веса на крюке путем сравнения рассчитанной выталкивающей силы со средними показаниями на крюке при перемещении вверх-вниз до определения равновесного положения - осреднение этих замеров на крюке снижает влияние ошибок на трение. После установки трубы в равновесное положение выполняют отметку мелом на бурильной колонне на уровне пола буровой. Бурильщик медленно прикладывает тяговое усилие, превышающее выталкивающую силу на заданную величину больше выталкивающей силы, и помощник бурильщика замеряет и записывает удлинение трубы - положение меловой отметки над уровнем пола буровой вышки. Линейная зависимость удлинения трубы от тягового усилия дает оценку положения места прихвата. Чем меньше удлинение трубы для фиксированного тягового усилия, тем меньше глубина нахождения свободной точки. Для большинства бурильных труб опубликованы таблицы коэффициентов удлинения труб и номограммы для определения положения свободной точки. В последнее время разработано специальное программное обеспечение для ноутбуков и карманных портативных компьютеров, позволяющее выполнить те же расчеты, даже если бурильная колонна составлена из различных труб. Общая точность этого способа ограничена разрешением индикаторов веса на крюке и общей конструкцией талевого блока и барабанов буровой лебедки. В искривленных скважинах на измерения также влияет трение между бурильными трубами и стенками скважины. Таким образом, наземное определение положения всегда проводится, но почти всегда дополняется и подкрепляется измерениями другого типа, которые описаны ниже.
Закрепленные датчики напряжения и крутящего момента начали применять для развития методов кабельных измерений с начала 1960-х годов. Самым последним примером таких приборов является индикатор положения свободной точки Free Point Indicator Tool™ (FPIT) компании Schlumberger. Прибор может быть установлен на обычный каротажный 7-жильный кабель. Прибор состоит из двух независимых электромеханических якорных секций, расположенных на расстоянии около 2 м друг от друга, и прецизионного датчика напряжения и крутящего момента, установленного между ними. Якорные двигатели могут быть включены от электронного блока, расположенного над верхним якорем. Тот же электронный блок выполняет оцифровку сигналов датчика и посылает их на поверхность в компьютеризированную систему управления и сбора результатов измерений. Измерения начинаются с определения равновесного положения, как было описано выше. Блочки каротажного кабеля расположены на буровой вышке - нижний в стандартном положении внизу, а верхний закреплен на конструкциях вышки. Верхний блочок не может быть установлен в обычное положение на талевом блоке, потому что это блок еще используется для приложения тягового усилия к трубам. Прибор затем опускается внутрь прихваченной бурильной колонны. Бурильщик прикладывает усилие, равное выталкивающей силе. В некоторой заранее определенной точке по команде с поверхности активизируют верхний якорь, и прибор закрепляют на трубе. Затем натяжение кабеля ослабляют для того, чтобы не влиять на результаты замеров случайным перемещением кабеля. После этого активизируют нижний двигатель. Сначала он "сбрасывает" блок датчика, устанавливая его в ненапряженное и незакрученное исходное состояние, потом он раздвигает нижний якорь. После этого бурильщик медленно прикладывает тяговое усилие с заданным превышением над выталкивающей силой, а оператор каротажной станции наблюдает за показаниями датчика. Если труба свободна в точке фиксации якоря, то датчик зарегистрирует осевое перемещение верхнего якоря относительно нижнего якоря. В зависимости от конструкции буровой вышки бурильщик может потом приложить крутящий момент к бурильной трубе с заданными шагами относительно нормального положения, а оператор считывает показания датчика. Если труба свободна в точке расположения якоря, то датчик зарегистрирует поворот верхнего якоря относительно нижнего якоря. После замера выбирают провисание кабеля, при этом якоря - сначала нижний, затем верхний - складываются и прибор может быть перемещен в следующую точку измерения, где всю процедуру повторяют. С использованием метода дихотомии (метода деления пополам) можно определить положение свободной точки с требуемой точностью после 10-15 измерений. Ограничения этого метода связаны с физикой измерений. Датчик должен быть очень чувствительным и регистрировать слабые относительные перемещения якорей. Таким образом, на измерения влияют трение кабеля внутри труб и положение кабеля на буровой вышке (особенно если он касается части движущегося блока). Далее на измерения может влиять скольжение якорей. Если внутренний диаметр трубы больше 80 мм, то изгиб ножек якоря снижает надежность измерений. Необходимость непрерывного перемещения трубы создает повышенную опасность для персонала на вышке, кроме того, замеры производятся довольно медленно. Измерения при помощи FPIT считаются "чувствительными к квалификации персонала" и требуют наличия опытного оператора-каротажника.
Метод магнитных меток (SU, авторское свидетельство 142242 Е21В 23/09, 1961) часто применяют промыслово-геофизические компании, возникшие из предприятий бывшего СССР/СНГ, и известен с начала 1960-х годов. Инструмент обычно состоит из диамагнитного кожуха с парамагнитным сердечником в виде катушки. На катушку намотана электрическая обмотка так, что образуется электромагнит с открытым сердечником. Чувствительную часть этого инструмента выпускают различных диаметров, так что щель между стенкой трубы и магнитным сердечником ограничена. Измерения начинают с определения равновесного положения, как было описано выше. Блочки каротажного кабеля устанавливают на буровой вышке - нижний блочок в обычном положении внизу, а верхний закрепляют на конструкции буровой вышки. Другой вариант - верхний блочок помещают в обычное положение на талевом блоке. В этом случае инструмент может быть на время извлечен из труб, пока талевый блок используют для приложения тягового усилия, которое потом удерживают с использованием клиньев бурового стола. В зависимости от конструкции буровой вышки этот вариант может быть значительно безопаснее и быстрее, чем в случае расположения верхнего блока на неподвижной конструкции буровой вышки. Бурильщик прикладывает усилие, равное выталкивающей силе. Каротажный инструмент опускают до дна трубы и выполняют "разметочный проход". На предварительно выбранном расстоянии, достижение которого определяют по кабельному одометру, на катушку подают ток большой величины и происходит намагничивание узкого кольца стенки бурильной трубы. После этого инструмент опускают еще раз и выполняют "основной проход". Катушка соединена с чувствительным электронным блоком, который измеряет электрическое напряжение в катушке и определяет намагниченность по длине стенок трубы. Затем катушку опускают еще раз вниз, и бурильщик с поверхности прикладывает тяговое усилие. Инструмент при этом выполняет "проход с нагружением" и записывает уровень намагниченности стенок трубы. На основе сравнения показаний "основного прохода" и "прохода с нагружением" делают вывод о положении свободной точки. На участке ниже свободной точки положение и интенсивность магнитных меток останутся неизменными, в то время как на участке выше свободной точки расстояние между метками немного увеличится, а их интенсивность уменьшится. Ограничения этого метода связаны с тем, что бурильная труба должна быть изготовлена только из стали с достаточной коэрцитивной силой, чтобы труба сохраняла намагниченность. Метод неприменим для парамагнитных колонн, например, выполненных из алюминия, нержавеющей стали или монеля. Отрицательно сказывается на методе тот факт, что положение метки связывается с показаниями каротажного одометра, поэтому точность определения расстояния между магнитными метками неизбежно ограничена погрешностями измерения глубины и связана с хорошо известной математической проблемой "малой разницы больших величин".
Известен способ (SU, авторское свидетельство 600287 Е21В 23/00, 1978) определения места прихвата колоны бурильных труб. Согласно известному способу при определении места прихвата на каротажном кабеле вовнутрь прихваченной колонны труб к месту прихвата опускают прихватоопределитель и в интервале предполагаемого прихвата в выбранном масштабе глубин производят контрольную запись изменения магнитных свойств вдоль колонны труб. Используемый при реализации способа прихватоопределитель содержит электроввод, приборную головку, немагнитный защитный кожух и катушку с сердечником, а также размещенные в изоляционном стакане конденсатор, диод и газоразрядную лампу, которая включена между электровводом и катушкой параллельно диоду, при этом конденсатор включен параллельно катушке и газоразрядной лампе.
Недостатком известного способа следует признать сильную зависимость результатов определения места прихвата от предыдущего намагничивания трубы и невозможностью его использования в парамагнитных колоннах.
Известен также (SU, авторское свидетельство 1420148 Е21В 47/09, 1988) способ определения границы зоны прихвата колонны бурильных труб в скважине. Согласно известному способу в заданном участке бурильной колонны создают стационарное магнитное поле, которое соответствует максимальной дифференциальной проницаемости материала колонны, при плавном механическом нагружении колонны в свободном от прихвата участке появляется эффект Баркгаузена, который регистрируют. Эффект Баркгаузена представляет собой появление импульсного электрического тока или напряжения в цепи катушки индуктивности, расположенной вблизи поверхности ферромагнитного объекта. О границе зоны прихвата судят по исчезновению эффекта Баркгаузена.
Недостатком известного способа следует признать низкую чувствительность метода и возможность получения ложной индикации свободной колонны при высокой коэрцитивной силе металла колонны, а также необходимость выполнения стационарных измерений, что значительно удлиняет время работ.
Наиболее близким аналогом разработанного способа можно признать (SU, авторское свидетельство 142242 Е21В 23/09, 1961) способ определения места прихвата бурильных труб. При реализации известного способа последовательно создают с использованием намагничивающей катушки дискретные магнитные метки на бурильной трубе. Затем посредством магнитомодуляционного датчика записывают кривую магнитной индукции (напряженности магнитного поля) вдоль колонны труб. Прилагают к прихваченной трубе механическое (растягивающее или крутящее) усилие определенной величины, не превышающей предела прочности трубы, и повторно записывают кривую магнитной индукции. В результате упругой деформации свободной части бурильной трубы магнитные метки на этой части трубы размагничиваются, а на зажатой части остаются, что четко видно на кривой магнитной индукции.
Недостатком известного способа следует признать его сложность, обусловленную необходимостью выполнения операции - создание дискретных магнитных меток, а также недостаточную точность, обусловленную дискретным характером расположения меток.
Техническая задача, решаемая посредством предлагаемого способа определения места положения свободной точки в прихваченных бурильных трубах, состоит в повышении надежности и упрощения процедуры определения местонахождения свободной точки в колонне.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного способа, состоит в уменьшении стоимости аварийных работ за счет сокращения времени его проведения, а также точности определения места прихвата.
Для достижения указанного результата предложено использовать разработанный способ определения положения свободной точки в прихваченных бурильных трубах, включающий регистрацию параметра, характеризующего состояние металла трубы, и определение положения свободной точки по изменению величины указанного параметра, причем в качестве указанного параметра используют величину спада от времени электромагнитного поля, генерированного приложением к трубе прямоугольного импульса электрического тока.
Для повышения точности определения дополнительно после измерения спада электромагнитного поля предпочтительно проводят нагружение трубы с последующей повторной регистрацией спада электромагнитного поля. Желательно нагружение проводить с усилием, близким, но неразрушающим материал трубы. В этом варианте реализации предпочтительно положение свободной точки рассчитывают с использованием измеренных величин и уравнений Максвелла.
В зависимости от условий на буровой к трубе прилагают скручивающее или растягивающее усилие.
При реализации способа предпочтительно используют скважинное устройство, состоящее из диамагнитного корпуса, внутри которого соосно расположенные возбуждающая катушка и два устройства для измерения электромагнитного поля (в частности, две соосные катушки) расположены по обеим сторонам от возбуждающей катушки. Метод регистрации ЭДС в принимающих катушках или других устройствах для регистрации электромагнитного поля является стандартным.
Разработанный способ основан на следующем физическом явлении. Если в возбуждающей катушке создать короткий (~200 мс) прямоугольный импульс электрического тока, то электромагнитное поле за пределами катушки с исчезновением тока мгновенно не исчезнет. Спад электромагнитного поля за пределами катушки описывается системой дифференциальных уравнений, которые могут быть напрямую выведены из уравнений Максвелла.
Предлагаемый способ основан на том, что существует строгое экспериментальное доказательство того, что магнитная проницаемость μ в парамагнитных и ферромагнитных материалах зависит от напряженного состояния указанного материала. После изменения напряженного состояния трубы магнитная проницаемость материала измеряется в пределах, достаточных для идентификации точки прихвата (изменение около 9.5% в допустимых пределах изменения нагружения колонны). Определение магнитной проницаемости методом становления поля не зависит от предварительной намагниченности материала колонны.
Математическое моделирование и результаты натурных экспериментов показывают, что скорость спада магнитного поля в предложенном методе зависит от четырех параметров: внутреннего диаметра буровой колонны r1, внешнего диаметра буровой колонны r2, удельной электропроводимости буровой колонны σ и магнитной проницаемости μ. Параметры r1 и r2 известны с хорошей точностью. Параметры r1, r2 и σ при нагружении колонны существенно не меняются (изменение не более 0.07% в допустимых пределах изменения нагружения). Таким образом, резкое изменение величины спада электромагнитного поля уже позволяет определить место нахождения свободной точки, а выполнение двух проходов скважинного прибора при ненагруженном и нагруженном состояниях колонны позволяет разрешить систему уравнений относительно изменения параметра μ по всей длине колонны, точно определив, таким образом, место прихвата.
Определение равновесного состояния колонны желательно, но не обязательно для применимости метода.
В ходе отработки способа было экспериментально доказано, что измеряемая величина μ не зависит от предшествующего намагничивания стальных труб, и эффект присутствует в разнообразных материалах труб, включая магнитомягкие ферромагнитные и парамагнитные сплавы, например сталь, углеродистая сталь, монель и алюминий, что делает способ применимым в любых буровых и обсадных колоннах, кроме «экзотических» случаев стеклопластиковых колонн.
В наиболее предпочтительном варианте реализации способ реализуют следующим образом.
1. Кабельные блоки располагают на буровой вышке так же, как при измерениях с использованием ранее описанного метода магнитных меток.
2. Предлагаемый скважинный прибор опускают до низа трубы и осуществляют "первый проход" с выполнением измерений спада электромагнитного поля по всей длине трубы. Прибор двигают по скважине и в возбуждающую катушку посылают импульсы тока (200 мс). Сразу после выключения тока записывают спад электромагнитного поля от времени в течение 500 мс. Таким образом, получается запись кривых спада электромагнитного поля от времени на равных интервалах вдоль длины трубы. Данные запоминают, например, на жестком диске компьютера.
3. К колонне прикладывают натяжение либо скручивание с использованием механизмов буровой установки.
4. Предлагаемый скважинный прибор опускают до низа трубы и осуществляют "второй проход" с выполнением измерений спада электромагнитного поля по всей длине трубы, точно так же, как было описано в п.2 выше. Сравнивая полученные кривые спада с данными, записанными ранее в п.2, получают значение относительного изменения μ вдоль колонны.
5. Делают вывод о точке прихвата: ниже нее μ существенно не меняется (Δμ≈0), а выше - меняется, тем больше, чем больше было приложенное усилие в п.3 выше.
Ниже приведен конкретный пример реализации предлагаемого способа на экспериментальной установке с использованием стальной обсадной колонны диаметром 155 мм. Длина обсадной колонны составляет 1840 м. После первого прохода скважинного прибора местонахождение свободной точки было определено как 1170 м от поверхности. Трубу нагрузили растяжением с усилием 0,95 от предела механической прочности. После второго прохода скважинного инструмента местонахождение свободной точки было уточнено до 1158 м от поверхности. Реально свободная точка находилась на глубине 1158,1 м.
Точность определения места прихвата по глубине соответствует точности системы определения глубины применяемого каротажного регистратора (т.е. ±0,15 м в приведенном примере).
Claims (4)
1. Способ определения положения свободной точки в прихваченных бурильных трубах, включающий регистрацию параметра, характеризующего состояние металла трубы, и определение положения свободной точки по изменению величины указанного параметра, отличающийся тем, что в качестве указанного параметра используют величину спада электромагнитного поля от времени, генерированного приложением к трубе прямоугольного импульса электрического тока.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно после измерения спада электромагнитного поля проводят нагружение трубы с последующей повторной регистрацией спада электромагнитного поля от времени.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что положение свободной точки определяют путем использования зарегистрированных величин и формул Максвелла.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что трубе прилагают скручивающее или растягивающее усилие.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129375/03A RU2327868C2 (ru) | 2006-08-15 | 2006-08-15 | Способ определения положения точки прихвата в бурильных трубах с использованием измерения магнитной проницаемости указанных труб |
| MX2007009612A MX2007009612A (es) | 2006-08-15 | 2007-08-09 | Metodo de determinacion del punto de adhesion en tuberias de perforacion midiendo la permeabilidad magnetica de las tuberias. |
| EP07114073A EP1890000A1 (en) | 2006-08-15 | 2007-08-09 | Method of determination of the stuck point in drill pipes by measuring the magnetic permeability of the said pipes |
| BRPI0703960-3A BRPI0703960A (pt) | 2006-08-15 | 2007-08-14 | método para determinação do ponto livre em tubos de perfuração encravados |
| CA2597829A CA2597829C (en) | 2006-08-15 | 2007-08-15 | Method of determination of the stuck point in drill pipes by measuring the magnetic permeability of the said pipes |
| US11/839,060 US8284074B2 (en) | 2006-08-15 | 2007-08-15 | Method of determination of a stuck point in drill pipes by measuring the magnetic permeability of pipes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129375/03A RU2327868C2 (ru) | 2006-08-15 | 2006-08-15 | Способ определения положения точки прихвата в бурильных трубах с использованием измерения магнитной проницаемости указанных труб |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006129375A RU2006129375A (ru) | 2008-02-20 |
| RU2327868C2 true RU2327868C2 (ru) | 2008-06-27 |
Family
ID=38562868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006129375/03A RU2327868C2 (ru) | 2006-08-15 | 2006-08-15 | Способ определения положения точки прихвата в бурильных трубах с использованием измерения магнитной проницаемости указанных труб |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8284074B2 (ru) |
| EP (1) | EP1890000A1 (ru) |
| BR (1) | BRPI0703960A (ru) |
| CA (1) | CA2597829C (ru) |
| MX (1) | MX2007009612A (ru) |
| RU (1) | RU2327868C2 (ru) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7591307B2 (en) * | 2006-09-07 | 2009-09-22 | Sondex Ltd | Method of and system for determining the free point in a drill pipe |
| US8280638B2 (en) * | 2009-02-19 | 2012-10-02 | Baker Hughes Incorporated | Multi-station analysis of magnetic surveys |
| US8079414B2 (en) | 2009-04-09 | 2011-12-20 | GE Oil & Gas, Inc. | Electromagnetic free point tool and methods of use |
| WO2012106348A2 (en) * | 2011-01-31 | 2012-08-09 | M-I Llc | Method of minimizing wellbore instability |
| US9151127B1 (en) * | 2011-12-27 | 2015-10-06 | Christopher A. Branton | On/off tool running and well completion method and assembly |
| US9255851B2 (en) * | 2012-12-21 | 2016-02-09 | Ge Oil & Gas Esp, Inc. | Enhanced device for determining the location of induced stress in stuck borehole tubulars |
| GB2574647B (en) | 2018-06-14 | 2021-01-13 | Ardyne Holdings Ltd | Improvements In Or Relating To Well Abandonment And Slot Recovery |
| CN110513102B (zh) * | 2019-09-17 | 2023-04-18 | 明柱平 | 一种石油工程作业过程中套管内卡点测定方法 |
| US11287545B2 (en) | 2019-12-26 | 2022-03-29 | Baker Hughes Oilfield Operations Llc | Magnetic freepoint indicator tool |
| GB202105602D0 (en) | 2021-04-19 | 2021-06-02 | Ardyne Holdings Ltd | Improvements in or relating to well abandonment |
| US11898410B2 (en) | 2021-09-08 | 2024-02-13 | Saudi Arabian Oil Company | Method and system for predicting locations of stuck pipe events |
| CN114856550B (zh) * | 2022-05-11 | 2023-04-04 | 西南石油大学 | 一种基于地磁异常标记的石油套管精确定位装置及方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2250703A (en) * | 1938-11-18 | 1941-07-29 | Phillips Petroleum Co | Apparatus for locating casing seats |
| SU142242A1 (ru) | 1960-12-10 | 1961-11-30 | А.К.М. Ахундов | Способ определени места прихвата бурильных труб |
| SU600287A1 (ru) | 1976-07-01 | 1978-03-30 | Полтавское отделение Украинского научно-исследовательского геологоразведочного института | Устройство дл определени места прихвата колонны бурильных труб |
| US4708204A (en) * | 1984-05-04 | 1987-11-24 | Nl Industries, Inc. | System for determining the free point of pipe stuck in a borehole |
| SU1420148A1 (ru) | 1987-02-04 | 1988-08-30 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин | Способ определени границы зоны прихвата колонны бурильных труб в скважине |
| US5520245A (en) * | 1994-11-04 | 1996-05-28 | Wedge Wireline Inc | Device to determine free point |
| US7389183B2 (en) * | 2001-08-03 | 2008-06-17 | Weatherford/Lamb, Inc. | Method for determining a stuck point for pipe, and free point logging tool |
| US7207396B2 (en) | 2002-12-10 | 2007-04-24 | Intelliserv, Inc. | Method and apparatus of assessing down-hole drilling conditions |
| US7246663B2 (en) | 2004-06-08 | 2007-07-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Positive engagement indicator for wireline fishing operations |
-
2006
- 2006-08-15 RU RU2006129375/03A patent/RU2327868C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-08-09 MX MX2007009612A patent/MX2007009612A/es active IP Right Grant
- 2007-08-09 EP EP07114073A patent/EP1890000A1/en not_active Withdrawn
- 2007-08-14 BR BRPI0703960-3A patent/BRPI0703960A/pt not_active IP Right Cessation
- 2007-08-15 CA CA2597829A patent/CA2597829C/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-08-15 US US11/839,060 patent/US8284074B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006129375A (ru) | 2008-02-20 |
| CA2597829A1 (en) | 2008-02-15 |
| EP1890000A1 (en) | 2008-02-20 |
| US8284074B2 (en) | 2012-10-09 |
| BRPI0703960A (pt) | 2008-04-01 |
| CA2597829C (en) | 2011-10-25 |
| MX2007009612A (es) | 2009-01-27 |
| US20080042870A1 (en) | 2008-02-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2327868C2 (ru) | Способ определения положения точки прихвата в бурильных трубах с использованием измерения магнитной проницаемости указанных труб | |
| US7591307B2 (en) | Method of and system for determining the free point in a drill pipe | |
| US6580268B2 (en) | Sucker rod dimension measurement and flaw detection system | |
| CA2332241C (en) | Wireless coiled tubing joint locator | |
| US4708204A (en) | System for determining the free point of pipe stuck in a borehole | |
| US6253842B1 (en) | Wireless coiled tubing joint locator | |
| US8079414B2 (en) | Electromagnetic free point tool and methods of use | |
| CN101353962A (zh) | 利用具有可移动段的井下仪器在井筒中作业的装置和方法 | |
| US20110227564A1 (en) | Probe for analysis of a string of rods or tubes in a well | |
| CN102782250A (zh) | 用于控制钻进过程的磁测距系统 | |
| EP2553218B1 (en) | Method and apparatus for determining the nature of a material in a cavity between one inner metal wall and one outer metal wall | |
| US20200370413A1 (en) | Wellbore Friction Measurement, Method and Apparatus | |
| WO2019215551A1 (en) | Well monitoring with magnetic tool | |
| CN105019884A (zh) | 筛管水平井生产剖面测试装置及其测试方法 | |
| US11287545B2 (en) | Magnetic freepoint indicator tool | |
| US7770639B1 (en) | Method for placing downhole tools in a wellbore | |
| CA1230377A (en) | System for determining the free point of pipe stuck in a borehole | |
| EP2752551A2 (en) | Enhanced device for determining the location of induced stress in stuck borehole tubulars | |
| RU2298646C1 (ru) | Способ измерения глубины скважины при геофизических исследованиях | |
| WO2009004336A1 (en) | Inertial position indicator | |
| SU1730451A1 (ru) | Способ определени деформаций массива горных пород и устройство дл его осуществлени | |
| EP0196829A2 (en) | Well tool | |
| CN117738650A (zh) | 一种落井放射性仪器打捞深度精确定位方法和装置 | |
| KHAIRUDIN | NOVEL APPROACHES FOR COST-EFFICIENT WIRELINE WELL INTERVENTION | |
| CA3173735A1 (en) | Magnetic freepoint indicator tool |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150816 |