RU2754819C2 - Система контроля взаимного ориентирования стволов скважин при кустовом бурении - Google Patents
Система контроля взаимного ориентирования стволов скважин при кустовом бурении Download PDFInfo
- Publication number
- RU2754819C2 RU2754819C2 RU2020122069A RU2020122069A RU2754819C2 RU 2754819 C2 RU2754819 C2 RU 2754819C2 RU 2020122069 A RU2020122069 A RU 2020122069A RU 2020122069 A RU2020122069 A RU 2020122069A RU 2754819 C2 RU2754819 C2 RU 2754819C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- antenna
- drilling
- drilled well
- drilled
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/02—Determining slope or direction
- E21B47/022—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
- G01V3/26—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with magnetic or electric fields produced or modified either by the surrounding earth formation or by the detecting device
Abstract
Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству скважин при кустовом бурении с использованием телеметрических систем для контроля направления бурения. Техническим результатом является повышение надежности контроля ориентирования стволов относительно друг друга и обеспечение безопасного сближения бурящейся скважины с ранее пробуренной. В частности, предложена система контроля взаимного ориентирования стволов скважин при кустовом бурении, содержащая в своем составе глубинную часть в виде забойной электромагнитной телесистемы пробуриваемой скважины и по меньшей мере одной эксплуатационной колонны, расположенной в ранее пробуренной скважине, и наземное оборудование. При этом в состав наземного оборудования входит линейный приемник электрического сигнала, содержащий последовательно соединенные между собой сумматор, на входы которого поступают сигналы от антенны бурящейся скважины и от второй антенны, функцию которой выполняет колонна эксплуатационной скважины, фильтр, линейный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер, подключенный через интерфейс к персональному компьютеру, а также датчик положения талевого блока. Причем контролируемыми параметрами при бурении служат точная глубина забоя, рассчитанная с помощью датчика положения талевого блока, а также напряжение принятого сигнала и информация о токе излучаемого сигнала в горную породу околодипольной области, принятые на поверхности с помощью линейного приемника между устьем бурящейся скважины, выполняющим функцию первой антенны, и эксплуатационной колонной, ранее пробуренной скважины, выполняющей функцию второй антенны сравнения. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству скважин при кустовом бурении с использованием телеметрических систем для контроля направления бурения.
В патенте РФ № 2232861 (МПК Е21В7/04, Е21В47/022, заявл. 25.04.2003) описан способ предупреждения пересечения стволов скважин при кустовом бурении, реализуемый с помощью системы, содержащей датчик вибрации, расположенный в эксплуатационной колонне, усилитель-преобразователь сигнала и технологический контроллер.
Недостатком этой системы является использование в качестве информационного параметра мощности упругих колебаний, поступающих от вибраций долота в процессе бурения. В результате гашения породой уровень сигнала, полученный на устье скважины после прохождения упругих колебаний от забоя будет слишком низок для идентификации.
Система контроля взаимного ориентирования стволов при кустовом бурении нефтяных и газовых скважин по патенту РФ 2405106, МПК Е21В47/022, заявл. 18.06.2009 содержит глубинную часть в виде установленного над долотом диполя, генерирующего электромагнитные колебания, и эксплуатационную колонну, и наземную часть, включающую преобразователь комплексного электрического сопротивления участка цепи, образованной бурильной колонной и горной породой околодипольной области в напряжение. А также преобразователь комплексного электрического сопротивления участка цепи, заключенной между долотом бурящейся скважины и эксплуатационной колонны ранее пробуренной скважины. В качестве контролируемого параметра используется комплексное электрическое сопротивление породы в зоне потенциального контакта долота и колонны ранее пробуренной скважины.
Недостаток указанной системы в том, что расчеты комплексного электрического сопротивления участка околодипольной области, из-за сильного шунтирования всей остальной частью горной породы, будут иметь сильную погрешность, а, следовательно, будет неточным выбор порогового напряжения для предупреждения об аварийном сближении стволов. Не учитывается в расчетах комплексного электрического сопротивления информация о токе излучаемого сигнала. Также не учитывается тот момент, что при кустовом бурении все ранее пробуренные скважины, особенно оснащенные забойными электрическими центробежными насосами, подключены в общий контур заземления. Поэтому из-за шунтирования сигнала контуром заземления невозможно контролировать п-количество данных скважин одновременно без учета их траектории.
Задачей изобретения является повышение надежности контроля ориентирования стволов относительно друг друга и обеспечение безопасного сближения бурящейся скважины с ранее пробуренной.
Поставленная задача решается тем, что система контроля взаимного ориентирования стволов скважин при кустовом бурении содержит в своем составе глубинную часть в виде забойной электромагнитной телесистемы пробуриваемой скважины и по меньшей мере одной эксплуатационной колонны расположенной в ранее пробуренной скважине, и наземное оборудование, при этом в состав наземного оборудования входит линейный приемник электрического сигнала, содержащий последовательно соединенные между собой сумматор, на входы которого поступают сигналы от антенны бурящейся скважины и от второй антенны, функцию которой выполняет колонна эксплуатационной скважины, фильтр, линейный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер, подключенный через интерфейс к персональному компьютеру, а также датчик положения талевого блока, при этом контролируемыми параметрами при бурении служат точная глубина забоя, рассчитанная с помощью датчика положения талевого блока, а также напряжение принятого сигнала и информация о токе излучаемого сигнала в горную породу околодипольной области, принятые на поверхности с помощью линейного приемника между устьем бурящейся скважины, выполняющим функцию первой антенны, и эксплуатационной колонной, ранее пробуренной скважины, выполняющей функцию второй антенны сравнения.
Поскольку диполь забойной электромагнитной телесистемы излучает в горную породу ток, то в этой породе образуются токи рассеяния, которые доходят до поверхности и наводят между двумя точками на поверхности сигнал напряжения. И чем дальше от поверхности находится диполь, тем слабее этот сигнал. Поэтому в качестве контролируемого параметра используется не только принятое линейным приемником напряжение между двумя колоннами, но информация о токе излучаемого сигнала в горную породу околодипольной области.
Забойная электромагнитная система в непрерывном режиме передает на поверхность эту информацию. Датчик талевого блока, используемый совместно с линейным приемником, необходимы для построения графика затухания сигнала на поверхности от глубины забоя и частоты, при бурении первой скважины. В дальнейшем, полученная информация о затухании электромагнитного сигнала используется при бурении соседней скважины, чтобы исключить возможное пересечение.
Линейный приемник на поверхности принимает сигнал напряжения между стволами двух скважин. Резкое повышение уровня напряжения сигнала на линейном приемнике, не связанное с увеличением тока (мощности) излучения, вследствие снижения комплексного сопротивления горной породы на участке между долотом и соседним стволом, свидетельствует об аварийном сближении стволов. В качестве порога напряжения, при котором распознается аварийное сближение, используется опорное напряжение, полученное из графика затухания сигнала от глубины и частоты.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая функциональная схема системы, а на фиг.2 - графики зависимости уровня напряжения сигнала от глубины забоя и тока от глубины забоя.
Система контроля (фиг.1.) взаимного сближения стволов при кустовом бурении скважин содержит телесистему 1 с диполем, излучающим электромагнитные волны, содержащие инклинометрические и каротажные данные, в том числе об уровне излучаемого тока, принимаемые на поверхности антенной 2, в качестве которой используется устье скважины, и по меньшей мере одну ранее пробуренную эксплуатационную колонну 3, выполняющую функцию второй принимающей антенны. На устье пробуриваемой скважины установлен технологический комплекс, содержащий датчик положения талевого блока 4 или любое другое оборудование для определения глубины забоя.
Линейный приемник содержит сумматор 5 на входы которого поступают сигналы от антенны бурящейся скважины и от второй антенны, функцию которой выполняет колонна эксплуатационной скважины, фильтр 6, линейный усилитель 7, аналого-цифровой преобразователь 8 и микроконтроллер 9 подключенный через интерфейс USB 10 к персональному компьютеру 11 со специализированным программным обеспечением. В расчетах используется также информация о текущей глубине забоя, полученная с помощью технологического оборудования, например, датчика положения талевого блока.
Система работает следующим образом. В качестве одной из антенн всегда применяется устье скважины 2. Опытным путем при бурении первой скважины в данной местности определяют зависимость уровня напряжения сигнала на поверхности от глубины забоя (фиг.2). Для этого с помощью линейного приемника принимают сигнал от устья скважины 2 и стандартной антенны 12, переданный с помощью диполя телеметрической системы, и измеряют его напряжение, а также используют показания талевого блока, для определения текущей глубины забоя. После этого полученные данные отображаются в виде зависимости напряжения от глубины и используются в качестве опорного значения.
Во время бурения следующей скважины происходит приём сигнала, принятого между её устьем и эксплуатационной колонной ранее пробуренной скважины. Полученный сигнал напряжения, совместно с информацией о глубине забоя, полученной с помощью датчика талевого блока, накладывают на уже построенный график зависимости уровня напряжения сигнала от глубины забоя. Эта зависимость имеет логарифмический характер и график выглядит как гипербола с монотонным убыванием уровня напряжения сигнала с увеличением глубины (кривая 1). При приближении к эксплуатационной колонне ранее пробуренной скважины сигнал от диполя станет проходить не только через породу, но и, в основном, по колонне ранее пробуренной скважины. В этом случае уровень сигнала начнет расти, несмотря на увеличение глубины (кривая 2).
Информация о токе (мощности) сигнала, передаваемая непрерывно забойной телесистемой, необходима для предотвращения ложных предупреждений сближения (кривая 3), вследствие роста тока излучения, вызванного возможным повышением скорости вращения генератора, напрямую связанным с возможным увеличением расхода бурового раствора. А также для снижения вероятности ложного срабатывания системы при прохождении долотом геологических слоёв с очень низким комплексным электрическим сопротивлением.
Предлагаемая система контроля взаимного ориентирования стволов скважин при кустовом бурении использует стандартное телеметрическое и технологическое оборудование, применяемое при бурении скважины без дополнительного оснащения.
Claims (1)
- Система контроля взаимного ориентирования стволов скважин при кустовом бурении, содержащая в своем составе глубинную часть в виде забойной электромагнитной телесистемы пробуриваемой скважины и по меньшей мере одной эксплуатационной колонны, расположенной в ранее пробуренной скважине, и наземное оборудование, отличающаяся тем, что в состав наземного оборудования входит линейный приемник электрического сигнала, содержащий последовательно соединенные между собой сумматор, на входы которого поступают сигналы от антенны бурящейся скважины и от второй антенны, функцию которой выполняет колонна эксплуатационной скважины, фильтр, линейный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и микроконтроллер, подключенный через интерфейс к персональному компьютеру, а также датчик положения талевого блока, при этом контролируемыми параметрами при бурении служат точная глубина забоя, рассчитанная с помощью датчика положения талевого блока, а также напряжение принятого сигнала и информация о токе излучаемого сигнала в горную породу околодипольной области, принятые на поверхности с помощью линейного приемника между устьем бурящейся скважины, выполняющим функцию первой антенны, и эксплуатационной колонной, ранее пробуренной скважины, выполняющей функцию второй антенны сравнения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020122069A RU2754819C2 (ru) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Система контроля взаимного ориентирования стволов скважин при кустовом бурении |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020122069A RU2754819C2 (ru) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Система контроля взаимного ориентирования стволов скважин при кустовом бурении |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020122069A RU2020122069A (ru) | 2021-08-11 |
RU2020122069A3 RU2020122069A3 (ru) | 2021-08-11 |
RU2754819C2 true RU2754819C2 (ru) | 2021-09-07 |
Family
ID=77336283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020122069A RU2754819C2 (ru) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Система контроля взаимного ориентирования стволов скважин при кустовом бурении |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2754819C2 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4372398A (en) * | 1980-11-04 | 1983-02-08 | Cornell Research Foundation, Inc. | Method of determining the location of a deep-well casing by magnetic field sensing |
RU2235844C1 (ru) * | 2003-02-25 | 2004-09-10 | Закрытое акционерное общество "Инженерно-производственная фирма АСУ-нефть" | Система предупреждения встречи стволов при кустовом бурении нефтяных и газовых скважин |
RU67635U1 (ru) * | 2007-05-17 | 2007-10-27 | ОАО НПО "Буровая техника" | Автоматизированная система управления проводкой наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин - "траектория" |
RU2405106C1 (ru) * | 2009-06-18 | 2010-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина | Система контроля процесса взаимного ориентирования стволов при кустовом бурении нефтяных и газовых скважин |
RU2459951C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Устройство для измерения зенитных и азимутальных углов скважин |
US20140035586A1 (en) * | 2010-03-31 | 2014-02-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Nuclear magnetic resonance logging tool having an array of antennas |
RU2541990C1 (ru) * | 2013-10-17 | 2015-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ГОРИЗОНТ" (ООО НПФ "ГОРИЗОНТ") | Система контроля процесса взаимного ориентирования стволов при кустовом бурении нефтяных и газовых скважин |
-
2020
- 2020-02-11 RU RU2020122069A patent/RU2754819C2/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4372398A (en) * | 1980-11-04 | 1983-02-08 | Cornell Research Foundation, Inc. | Method of determining the location of a deep-well casing by magnetic field sensing |
RU2235844C1 (ru) * | 2003-02-25 | 2004-09-10 | Закрытое акционерное общество "Инженерно-производственная фирма АСУ-нефть" | Система предупреждения встречи стволов при кустовом бурении нефтяных и газовых скважин |
RU67635U1 (ru) * | 2007-05-17 | 2007-10-27 | ОАО НПО "Буровая техника" | Автоматизированная система управления проводкой наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин - "траектория" |
RU2405106C1 (ru) * | 2009-06-18 | 2010-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина | Система контроля процесса взаимного ориентирования стволов при кустовом бурении нефтяных и газовых скважин |
US20140035586A1 (en) * | 2010-03-31 | 2014-02-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Nuclear magnetic resonance logging tool having an array of antennas |
RU2459951C1 (ru) * | 2011-01-12 | 2012-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Устройство для измерения зенитных и азимутальных углов скважин |
RU2541990C1 (ru) * | 2013-10-17 | 2015-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ГОРИЗОНТ" (ООО НПФ "ГОРИЗОНТ") | Система контроля процесса взаимного ориентирования стволов при кустовом бурении нефтяных и газовых скважин |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2020122069A (ru) | 2021-08-11 |
RU2020122069A3 (ru) | 2021-08-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9963963B1 (en) | Well ranging apparatus, systems, and methods | |
US10301926B2 (en) | Casing detection tools and methods | |
US10539001B2 (en) | Automated drilling optimization | |
RU2542026C2 (ru) | Способы определения особенностей пластов, осуществления навигации траекторий бурения и размещения скважин применительно к подземным буровым скважинам | |
US9638028B2 (en) | Electromagnetic telemetry for measurement and logging while drilling and magnetic ranging between wellbores | |
US10227863B2 (en) | Well ranging apparatus, methods, and systems | |
CA2960318C (en) | Well ranging apparatus, methods, and systems | |
US9863239B2 (en) | Selecting transmission frequency based on formation properties | |
US10669836B2 (en) | Surface excitation ranging methods and systems employing a ground well and a supplemental grounding arrangement | |
RU2754819C2 (ru) | Система контроля взаимного ориентирования стволов скважин при кустовом бурении | |
US20210388715A1 (en) | Method for determining a lithologic interpretation of a subterranean environment | |
US11434750B2 (en) | Determination on casing and formation properties using electromagnetic measurements |