RU2140537C1

RU2140537C1 - Method of drilling of inclined and horizontal wells

Info

Publication number: RU2140537C1
Application number: RU97121250A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Басарыгин; В.Ф. Будников; В.Г. Гераськин; С.Ф. Коновалов; П.П. Макаренко; В.М. Стрельцов; В.М. Сугак; А.М. Черненко; А.В. Полынков
Original assignee: Предприятие "Кубаньгазпром"
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1999-10-27

Abstract

FIELD: methods of drilling and measurement of current coordinates of bottom of inclined and horizontal wells in drilling process. SUBSTANCE: method includes drilling of vertical well bore and installation in drilling assembly from the depth of crookedness increase of downhole motor, bent sub and landing device. Drilling of inclined and horizontal parts of well is accomplished by alternating use of rotary drilling and drilling by downhole motor, and current coordinates of well bottom are controlled by indications of inclinometer. After lowering and fixing of inclinometer in landing device, mounted into drilling assembly is lower guide accommodating electronic unit. Unit lower input is connected to upper cable connector running from inclinometer, and upper input, to system of cableless transmission of information to surface. Used in the latter are drill pipes and ball cock with chokes installed in nipples and tool joint boxes and interconnected with wire laid over pipe bodies and ball cock. Upper sub is mounted above ball cock and accommodating electronic unit. Its lower input in connected to system of cableless transmission of information, and upper input is connected with cable running inside kelly. installed above kelly is outlet pipe sub accommodating electronic block. lower input of unit is connected with upper connector of cable running inside kelly, and upper input is connected with cableless system of information transmission mounted on swivel. EFFECT: higher reliability of drilling. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к способам проходки и измерения текущих координат забоя наклонных и горизонтальных скважин в процессе бурения. The invention relates to drilling wells, and in particular to methods of sinking and measuring the current coordinates of the bottom hole of deviated and horizontal wells during drilling.

Известен способ бурения наклонных и горизонтальных скважин (1). Способ заключается в бурении вертикального ствола скважины, установке в буровую компоновку с глубины набора кривизны кривого переводника, забойного двигателя и системы измерения профиля скважины в процессе бурения (MWD-системы), бурении наклонной и горизонтальной частей скважины поочередным использованием роторного бурения и бурения забойным двигателем и контроле текущих координат забоя скважины по показаниям инклинометра MWD-системы. A known method of drilling deviated and horizontal wells (1). The method consists in drilling a vertical wellbore, installing into the drilling assembly from a depth of set the curvature of the sub, the downhole motor and the system for measuring the profile of the well while drilling (MWD system), drilling the inclined and horizontal parts of the well by alternately using rotary drilling and downhole drilling and monitoring the current coordinates of the bottom of the well according to the readings of the inclinometer of the MWD system.

Этот способ имеет следующие основные недостатки:
- недостаточная скорость передачи информации (до 6-8 секунд на передачу одного параметра);
- невозможность работы в условиях применения аэрированных буровых растворов.This method has the following main disadvantages:
- insufficient speed of information transfer (up to 6-8 seconds to transmit one parameter);
- the inability to work in the conditions of use of aerated drilling fluids.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ бурения наклонных и горизонтальных скважин, заключающийся в бурении вертикального ствола скважины, установке в буровую компоновку с глубины набора кривизны забойного двигателя и кривого переводника, опускании внутри труб компоновки посредством геофизического кабеля инклинометра и фиксации его в нижней части буровой компоновки, бурении наклонной и горизонтальной частей скважины поочередным использованием роторного бурения и бурения забойным двигателем и контроле текущих координат забоя скважины по показаниям инклинометра (2). The closest in technical essence and the achieved result is a method of drilling deviated and horizontal wells, which consists in drilling a vertical wellbore, installing into the drilling assembly from the depth of the set of curvature of the downhole motor and the curve of the sub, lowering the layout inside the piping using a geophysical cable inclinometer and fixing it in the bottom parts of the drilling arrangement, drilling of the inclined and horizontal parts of the well by alternately using rotary drilling and downhole drilling Lemma and control current coordinates downhole inclinometer readings by (2).

Недостатками известного способа являются:
- необходимость вывода геофизического кабеля в затрубное пространство через кабельный переводник с этапа набора кривизны скважины, что создает опасность смятия и порыва кабеля;
- наличие кабеля в затрубном пространстве не позволяет осуществлять бурение роторным способом;
-наличие кабеля в затрубном пространстве не позволяет надежно герметизировать скважину с помощью превенторов на случай аварийного выброса газа или нефти.The disadvantages of this method are:
- the need for the output of the geophysical cable into the annulus through the cable sub from the stage of gaining the curvature of the well, which creates a risk of cable collapse and rupture;
- the presence of a cable in the annulus does not allow for rotary drilling;
- the presence of the cable in the annulus does not allow reliable sealing of the well with the help of preventers in case of an accidental release of gas or oil.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности бурения. The aim of the invention is to increase the reliability of drilling.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе бурения наклонных и горизонтальных скважин, включающим бурение вертикального ствола скважины, установку в буровую компоновку с глубины набора кривизны забойного двигателя, кривого переводника и посадочного устройства, опускании внутри труб компоновки посредством геофизического кабеля инклинометра и фиксации его в посадочном устройстве, бурении наклонной и горизонтальной частей скважины и контроле текущих координат забоя скважины по показаниям инклинометра, согласно изобретению, после спуска и фиксации инклинометра в посадочном устройстве в компоновку монтируют нижний трубный переводник с размещенным внутри электронным блоком, обеспечивающим прием и передачу сигналов, причем нижний ввод блока присоединен к верхнему разъему кабеля, идущего от инклинометра, а верхний ввод присоединен к системе бескабельной передачи информации на поверхность, в которой используют буровые трубы и шар-кран с электрическими дросселями, установленными в ниппелях и муфтах замков буровых труб и соединенных между собой проводом, проложенным по телу труб и шар-крана, а выше установленного в буровую компоновку шар-крана монтируют верхний трубный переводник с размещенным внутри электронным блоком, обеспечивающим прием и передачу сигналов, причем нижний его ввод подключен к системе бескабельной передачи информации, а верхний ввод соединен с кабелем, проходящим внутри квадрата, вмонтированного в буровую компоновку над верхним трубным переводником, выше которого установлен выходной трубный переводник с размещенным внутри электронным блоком, обеспечивающим прием и передачу сигналов, причем нижний ввод блока соединен с верхним разъемом кабеля, проходящего внутри квадрата, а верхний ввод соединен с системой бескабельной передачи данных, смонтированных на вертлюге. Кроме этого, в части буровой компоновки, осуществляющей бескабельную передачу сигналов устанавливают трубы-ретрансляторы, имеющие между дросселями муфты и ниппеля усилитель с источником питания. В процессе спуска в скважину бурильных труб перед установкой каждой последующей трубной свечи, состоящей из трех труб, осуществляют проверку функционирования электронного блока и инклинометра с помощью пробника, имитирующего сигналы опроса электронного блока и осуществляющего прием и индикацию информации от электронного блока. This goal is achieved by the fact that in the known method of drilling deviated and horizontal wells, including drilling a vertical wellbore, installing into the drilling assembly from a depth of set the curvature of the downhole motor, the curve of the sub and the landing device, lowering the layout inside the pipe using a geophysical cable inclinometer and fixing it in landing device, drilling the inclined and horizontal parts of the well and monitoring the current coordinates of the bottom of the well according to the readings of the inclinometer, according to the image According to the law, after lowering and fixing the inclinometer in the landing device, the lower tube sub is mounted in the layout with an electronic unit located inside that provides reception and transmission of signals, the lower input of the unit being connected to the upper connector of the cable coming from the inclinometer, and the upper input being connected to the cableless transmission system information to the surface in which drill pipes and ball valves are used with electric chokes installed in nipples and couplings of drill pipe locks and interconnected by wire laid on the body of the pipes and the ball valve, and above the ball valve installed in the drilling assembly, the upper pipe sub is mounted with an electronic unit inside that provides reception and transmission of signals, its lower input connected to a cableless information transmission system and the upper input connected with a cable running inside a square mounted in the drilling assembly above the upper pipe sub, above which an output pipe sub is installed with an electronic unit located inside signaling, the lower input unit is connected with the upper connector of the cable passing inside the square, and the top input is connected to the system cordless data transmission mounted on a swivel. In addition, in the part of the drilling arrangement, which provides signal-free transmission of signals, transponder pipes are installed that have an amplifier with a power source between the coupling and nipple inductors. In the process of lowering drill pipes into the well before installing each subsequent pipe candle, consisting of three pipes, they check the operation of the electronic unit and the inclinometer using a probe simulating the polling signals of the electronic unit and receiving and displaying information from the electronic unit.

Предлагаемый способ бурения поясняется на фиг. 1. The proposed drilling method is illustrated in FIG. 1.

Сущность способа заключается в следующем. На первом этапе бурения осуществляют бурение вертикального ствола скважины любым из известных способов (роторным с использованием турбобура или забойного винтового двигателя). The essence of the method is as follows. At the first stage of drilling, a vertical wellbore is drilled by any of the known methods (rotary using a turbodrill or a downhole screw motor).

Затем собирают компоновку для бурения наклонных и горизонтальных скважин. Она состоит из долота 1, забойного двигателя 2, кривого переводника 3 и посадочного устройства. Далее в состав компоновки входят обыкновенные бурильные трубы 4. Внутрь этих труб на геофизическом кабеле 5 спускают скважинный прибор (инклинометр) 6. Заканчивается участок компоновки, состоящий из обычных бурильных труб 4, нижним трубным переводником 7. Внутри нижнего трубного переводника 7 размещен блок электроники, обеспечивающий прием и передачу сигналов между инклинометром 6 и пультом оператора 8 на поверхности. Нижний ввод блока электроники переводника 7 присоединен к верхнему разъему геофизического кабеля 5, идущего от инклинометра 6. Верхний ввод блока электроники присоединен к системе бескабельной передачи информации на поверхности (3,4). Then assemble the layout for drilling deviated and horizontal wells. It consists of a bit 1, a downhole motor 2, a curved sub 3 and a landing device. Further, the assembly includes ordinary drill pipes 4. Inside these pipes, on the geophysical cable 5, a downhole tool (inclinometer) is lowered 6. The layout section, consisting of ordinary drill pipes 4, ends with the lower pipe sub 7. Inside the lower pipe sub 7 there is an electronics unit, providing reception and transmission of signals between the inclinometer 6 and the operator panel 8 on the surface. The lower input of the electronics block of the sub 7 is connected to the upper connector of the geophysical cable 5, coming from the inclinometer 6. The upper input of the electronics block is connected to the system of cableless transmission of information on the surface (3,4).

Выше трубного переводника 7 при бурении наклонного и горизонтального участков скважины буровую компоновку собирают из специальных бурильных труб 9 с антенными переводами, обеспечивающими бескабельную передачу информации на поверхность (3,4). Запирается скважина посредством шар-крана 10. Для осуществления роторного бурения в буровую компоновку монтируют квадрат 11. Above the pipe sub 7 during drilling of the inclined and horizontal sections of the well, the drilling assembly is assembled from special drill pipes 9 with antenna translations, which provide wireless transmission of information to the surface (3,4). The well is locked by means of a ball valve 10. To perform rotary drilling, a square 11 is mounted in the drilling assembly.

Для осуществления системы бескабельной передачи информации используют специальные буровые трубы 9 и шар-кран 10 с электрическими дросселями, установленными в ниппелях и муфтах замков и соединенных между собой проводом, проложенным по телу труб и шар-крана. To implement the system of cableless information transfer, special drill pipes 9 and a ball valve 10 are used with electric chokes installed in the nipples and clutches of the locks and interconnected by a wire laid along the body of the pipes and the ball valve.

В процессе монтажа специальных бурильных труб 9, обеспечивающих бескабельную передачу информации, перед установкой каждой последующей трубной свечи (трех соединенных бурильных труб) осуществляют проверку функционирования электронного блока в трубном переводнике 7 и инклинометра 6 с помощью пробника. Этот пробник имитирует сигналы опроса электронного блока и осуществляет прием и индикацию информации от электронного блока. In the process of installation of special drill pipes 9, providing cable-free transmission of information, before installing each subsequent pipe candle (three connected drill pipes), the operation of the electronic unit in the pipe sub 7 and the inclinometer 6 is checked using a probe. This probe simulates interrogation signals of the electronic unit and receives and displays information from the electronic unit.

В части буровой компоновки, состоящей из специальных бурильных труб 9 и осуществляющей бескабельную передачу сигналов, устанавливают трубы-ретрансляторы 12. In the part of the drilling arrangement, consisting of special drill pipes 9 and providing signal-free transmission of signals, pipe-relays 12 are installed.

Такая труба-ретранслятор имеет между дросселями муфты и ниппеля специальный усилитель с источником питания. Этот усилитель ретранслирует информацию, идущую по системе бескабельной передачи информации. Тем самым повышается надежность работы системы. Such a pipe-repeater has a special amplifier with a power source between the throttles of the coupling and the nipple. This amplifier relays information flowing through a cableless information transmission system. This increases the reliability of the system.

Выше установленного в буровую компоновку шар-крана 10 монтируют верхний трубный переводник 13 с размещенным внутри блоком электроники. Этот блок электроники обеспечивает прием и передачу сигналов, причем нижний ввод блока подключен к системе бескабельной передачи информации, а верхний ввод блока соединен с кабелем 14, проходящим внутри квадрата 11. Above the ball valve 10 installed in the drilling assembly, the upper pipe sub 13 is mounted with the electronics located inside. This electronics unit provides reception and transmission of signals, and the lower input of the unit is connected to a cableless information transmission system, and the upper input of the unit is connected to a cable 14 passing inside the square 11.

Выше квадрата 11 установлен выходной трубный переводник 15 с размещенным внутри блоком электроники, обеспечивающим прием и передачу сигналов. Нижний ввод блока электроники соединен с верхним разъемом кабеля 14, проходящего внутри квадрата 11, а верхний ввод блока соединен с системой бескабельной передачи данных 16, смонтированной на вертлюге 17. Above square 11, an output pipe sub 15 is installed with an electronics located inside, providing reception and transmission of signals. The lower input of the electronics block is connected to the upper connector of the cable 14, passing inside the square 11, and the upper input of the block is connected to the cableless data transmission system 16 mounted on the swivel 17.

Предлагаемое изобретение позволит повысить надежность бурения наклонных и горизонтальных скважин. The present invention will improve the reliability of drilling deviated and horizontal wells.

В предлагаемом способе нет необходимости вывода геофизического кабеля в затрубное пространство с этапа набора кривизны скважины после вертикального ствола. In the proposed method, there is no need to output the geophysical cable into the annulus from the stage of collecting the curvature of the well after a vertical wellbore.

Источники информации:
1. Teleco Oilfield Services Inc. 1990.Sources of information:
1. Teleco Oilfield Services Inc. 1990.

2. Патент РФ N 2078921, кл. E 21 В 47/ 022, 1997 -прототип
3. Патент США N 4806928, кл. G 01 V 1/00, 1989.2. RF patent N 2078921, cl. E 21 B 47/022, 1997 prototype
3. US patent N 4806928, CL. G 01 V 1/00, 1989.

4. Заявка ФРГ N 3912614, кл. E 21 В 47/12, 1989. 4. Application of Germany N 3912614, cl. E 21 B 47/12, 1989.

5. Патент РФ N 2040691, кл. E 21 В 47/12, 1992. 5. RF patent N 2040691, cl. E 21 B 47/12, 1992.

Claims

1. The method of drilling inclined and horizontal wells, including drilling a vertical wellbore, installing into the drilling assembly from the depth of the pump the curvature of the downhole motor, the curve of the sub and the landing device, lowering the layout inside the pipe using the geophysical cable of the inclinometer and fixing it in the landing device, drilling inclined and horizontal parts of the well and monitoring the current coordinates of the bottom of the well according to the testimony of an inclinometer, characterized in that after the descent and fixation of the inclinometer in the landing With the help of the device, a lower tube sub is mounted in the layout with an electronic unit located inside that provides reception and transmission of signals, the lower input of the unit being connected to the upper connector of the cable coming from the inclinometer, and the upper input being connected to the cableless system of transmitting information to the surface in which drilling pipes and ball valve with electric chokes installed in nipples and couplings of drill pipe locks and interconnected by a wire laid along the body of pipes and ball valve, and above installed When a ball valve is inserted into the drilling assembly, an upper pipe sub is installed with an electronic unit inside which provides reception and transmission of signals, the lower input being connected to a cableless information transmission system and the upper input connected to a cable passing inside a square mounted in the drilling assembly above the upper pipe sub, above which the output pipe sub is installed with an electronic unit located inside, providing reception and transmission of signals, the lower input of the connecting unit nen with the upper connector of the cable passing inside the square, and the upper input is connected to the cableless data system mounted on the swivel.

2. The method according to claim 1, characterized in that, in the part of the drilling assembly, which provides signal-free transmission of signals, pipe-relays are installed having an amplifier with a power source between the coupling chokes and the nipple chokes.

3. The method according to claim 1, characterized in that during the descent into the well of the drill pipe before installing each subsequent pipe candle, consisting of three pipes, they verify the functioning of the electronic unit and the inclinometer using a probe that simulates the interrogation signals of the electronic unit and receives and indication of information from the electronic unit.