RU2162520C1

RU2162520C1 - Method of drilling inclined and horizontal wells

Info

Publication number: RU2162520C1
Application number: RU99126149A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Басарыгин; В.Ф. Будников; В.Г. Гераськин; И.А. Дмитриев; В.М. Стрельцов; Н.Ф. Сычев; А.М. Черненко; С.Н. Шабров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Кубаньгазпром"
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2001-01-27

Abstract

FIELD: well drilling, particularly, methods of well making and measuring of running coordinates of bottom of inclined and horizontal wells in process of their drilling. SUBSTANCE: method includes drilling of vertical wellbore, installation into drilling assembly of bottom-hole motor from depth of well crookedness increase, curved sub of seating device; lowering inside assembly pipes of inclinometer by means of logging cable and its fixing in seating device with further mounting of lower pipe sub accommodating electronic unit ensuring reception and transmission of signals through system of cableless transmission of information to surface. Novelty consists in that mounted into drilling assembly between drilling bit and bottom-hole motor is additional seating device accommodating autonomous instrument allowing performance of gamma-ray logging operations and other measurements whose results obtained during given round-trip operation are used for correction of coordinates of inclined and horizontal sections of wellbore. EFFECT: increased accuracy in wellbore location of inclined and horizontal wells, higher reliability of drilling. 2 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 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 (1). A known method of drilling deviated wells, which consists in drilling a vertical wellbore, installing into the drilling assembly from a depth of set the curvature of the downhole motor and the curve of the sub, lowering the layout inside the assembly pipes using the geophysical cable of the inclinometer and fixing it in the lower part of the drilling assembly, drilling the inclined and horizontal parts of the well alternate use of rotary drilling and downhole motor drilling and monitoring the current well bottom coordinates according to the inclinometer (1).

Недостатками данного 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 и не позволяет надежно герметизировать скважину с помощью превенторов в случае 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 the cable in the annulus does not allow for rotary drilling and does not allow reliable sealing of the well with the help of preventers in the event of an accidental release of gas or oil.

Перечисленные недостатки снижают точность проводки наклонных и горизонтальных скважин и надежность бурения. These shortcomings reduce the accuracy of drilling of deviated and horizontal wells and the reliability of drilling.

Наиболее близким по технической сущности к 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, кривого переводника и посадочного устройства, опускании внутри труб компоновки посредством геофизического кабеля инклинометра и фиксации его в посадочном устройстве с дальнейшим монтажом нижнего трубного переводника с размещенным внутри электронным блоком, обеспечивающим прием и передачу сигналов через систему 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 также трубы-ретрансляторы с усилителем и источником питания, и монтажем верхнего трубного переводника с размещенным внутри электронным блоком, обеспечивающим прием и передачу сигналов по кабелю, проходящему внутри квадрата к системе бескабельной передачи данных, смонтированной на вертлюге, бурении наклонной и горизонтальной частей скважины и контроле текущих координат забоя скважины по показаниям инклинометра (2). The closest in technical essence to 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, the curve of the sub and the landing device, lowering inside the assembly pipes by means of a geophysical inclinometer cable and fixing it in the landing device with the further installation of the lower pipe sub with the electronic unit located inside, providing receiving and transmitting signals through a cableless information transmission system to a surface in which drill pipes and a ball valve are used with electric chokes installed in the nipples and couplings of the drill pipe locks and interconnected by a wire laid along the body of the pipes and ball valve, and repeater pipes with an amplifier and a power source, and the installation of an upper tube sub with an electronic unit located inside, which provides reception and transmission of signals through a cable passing inside the square to the cableless system data transmission mounted on swivel, 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 (2).

Недостатками известного способа являются:
- размещение измерительного прибора (инклинометра) значительно выше (до 10 м) долота, что приводит к погрешности в определении истинных координат наклонного и горизонтального участков скважины,
- прокладка провода, соединяющего электрические дроссели в пазу, выполненном по наружной поверхности тела буровой трубы, что ослабляет ее сечение и может служить источником аварии (порыв колонны бурильных труб).The disadvantages of this method are:
- the placement of the measuring device (inclinometer) is significantly higher (up to 10 m) of the bit, which leads to an error in determining the true coordinates of the inclined and horizontal sections of the well,
- laying a wire connecting the electric chokes in a groove made on the outer surface of the body of the drill pipe, which weakens its cross section and can serve as a source of accident (rupture of the drill pipe string).

Все это снижает точность проводки наклонных и горизонтальных скважин и надежность бурения. All this reduces the accuracy of drilling of deviated and horizontal wells and the reliability of drilling.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности проводки наклонных и горизонтальных скважин и повышение надежности бурения. The aim of the invention is to increase the accuracy of wiring deviated and horizontal wells and increase the reliability of drilling.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе бурения наклонных и горизонтальных скважин, заключающемся в бурении вертикального ствола скважины, установке 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 с дальнейшим монтажем нижнего трубного переводника с размещенным внутри электронным блоком, обеспечивающим прием и передачу сигналов через систему 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, а также трубы-ретрансляторы с усилителем и источником питания, и монтажем верхнего трубного переводника с размещенным внутри электронным блоком, обеспечивающим прием и передачу сигналов по кабелю, проходящему внутри квадрата к системе бескабельной передачи данных, смонтированной на вертлюге, бурении наклонной и горизонтальной частей скважины и контроле текущих координат забоя скважины по показаниям инклинометра, согласно изобретению в компоновку монтируют между долотом и забойным двигателем дополнительное посадочное устройство с установленным в нем автономным прибором, позволяющим проведение гамма-каротажных работ, измерение угла наклона бурильного инструмента, вибрации, давления и температуры, по показаниям которого, получаемым при очередной спуско-подьемной операции, производят корректировку координат наклонного и горизонтального участков скважины. This goal is achieved by the fact that in the known method of drilling deviated and horizontal wells, which consists in drilling a vertical wellbore, installing in the drilling arrangement from the depth of the set of curvature of the downhole motor, the curve of the sub and the landing device, lowering the layout inside the pipes using the geophysical cable of the inclinometer and fixing it in the landing device with the further installation of the lower pipe sub with the electronic unit located inside, which provides reception and transmission of h signals Through a system of cableless transmission of information to the surface, in which drill pipes and a ball valve with electric chokes are used, installed in nipples and couplings of drill pipe locks and interconnected by a wire, as well as relay pipes with an amplifier and a power source, and the installation of the upper pipe sub with an electronic unit located inside, providing reception and transmission of signals through a cable passing inside the square to a cableless data transmission system mounted on a swivel, inclined drilling and the horizontal parts of the well and monitoring the current coordinates of the bottom of the well according to the inclinometer, according to the invention, an additional landing device is mounted between the bit and the downhole motor with an autonomous device installed in it, allowing gamma-ray logging, measuring the angle of the drilling tool, vibration, pressure and temperature, according to the readings of which, obtained during the next round-trip operation, the coordinates of the inclined and horizontal coordinates are adjusted ASTK well.

Провод, соединяющий электрические дроссели, прокладывают внутри буровых труб и выводят через уплотняемые отверстия к замковым муфтам и ниппелям. The wire connecting the electric chokes is laid inside the drill pipes and led out through the sealing holes to the lock couplings and nipples.

Предлагаемый способ бурения поясняется на фиг. 1. Сущность способа заключается в следующем. The proposed drilling method is illustrated in FIG. 1. The essence of the method is as follows.

На первом этапе осуществляют бурение вертикального ствола скважины любым из известных способов (роторным, с использованием турбобура или забойного винтового двигателя). At the first stage, 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. Компоновка состоит из долота 1, посадочного устройства 2 с размещенным в нем автономным прибором 3, забойного двигателя 4, кривого переводника 5 и посадочного устройства 6. Далее в состав компоновки входят обыкновенные бурильные трубы 7, внутрь этих труб на геофизическом кабеле 8 спускают скважинный прибор (инклинометр) 9. Заканчивается участок компоновки, состоящий из обычных бурильных труб 7, нижним трубным переводником 10. Внутри нижнего трубного переводника размещен блок электроники 11, обеспечивающий прием и передачу сигналов между инклинометром 9 и пультом оператора 12 на поверхности. Верхний ввод блока электроники 11 присоединен к системе бескабельной передачи информации на поверхность (3,4). Then assemble the layout for drilling deviated and horizontal wells. The layout consists of a bit 1, a landing device 2 with a stand-alone device 3 placed in it, a downhole motor 4, a curved sub 5 and a landing device 6. Next, the assembly includes ordinary drill pipes 7, a downhole tool is lowered into these pipes on a geophysical cable 8 ( inclinometer) 9. The layout section, consisting of conventional drill pipes 7, ends with the lower pipe sub 10. Inside the lower pipe sub there is an electronics unit 11 that provides reception and transmission of signals between the inclin 9 meter and remote control operator 12 on the surface. The upper input of the electronics unit 11 is connected to a system for cableless transmission of information to the surface (3,4).

Выше трубного переводника 10 при бурении наклонного и горизонтального участков скважины буровую компоновку собирают из специальных бурильных труб 13 с антенными переводами, обеспечивающими бескабельную передачу информации на поверхность (3,4). Above the pipe sub 10, when drilling the inclined and horizontal sections of the well, the drilling assembly is assembled from special drill pipes 13 with antenna translations, which provide wireless transmission of information to the surface (3,4).

Запирается скважина посредством шар-крана 14. Для осуществления роторного бурения в буровую компоновку монтируют квадрат 15. The well is locked by means of a ball valve 14. To perform rotary drilling, a square 15 is mounted in the drilling assembly.

Для осуществления бескабельной передачи информации используют специальные буровые трубы 13 и шар-кран 14 с электрическими дросселями 16, установленными в ниппелях и муфтах замков и соединенных между собой проводом, проложенным внутри труб 13, выводимых к электрическим дросселям 16 через уплотняемое отверстие А в теле трубы. For the implementation of cableless information transfer, special drill pipes 13 and a ball valve 14 with electric chokes 16 installed in the nipples and clutches of the locks and interconnected by a wire laid inside the pipes 13 connected to the electric chokes 16 through the sealing hole A in the pipe body are used.

В части буровой компоновки устанавливают трубы-ретрансляторы 17. Такая труба-ретранслятор имеет между дросселями 16 муфты и ниппеля усилитель с источником питания. Этот усилитель ретранслирует информацию, идущую по системе бескабельной передачи информации, повышая надежность работы системы. In the part of the drilling assembly, relay pipes 17 are installed. Such a relay pipe has an amplifier with a power source between the inductors 16 of the clutch and the nipple. This amplifier relays information flowing through the cableless information transmission system, increasing the reliability of the system.

Выше установленного в буровую компоновку шар-крана 14 монтируют верхний трубный переводник 18 с размещенным внутри блоком электроники. Этот блок обеспечивает прием и передачу сигналов, причем верхний ввод блока соединен кабелем 19, проходящим внутри квадрата 15, с системой бескабельной передачи данных 20, смонтированной в вертлюге 21. Above the ball valve 14 installed in the drilling assembly, the upper pipe sub 18 is mounted with the electronics located inside. This unit provides reception and transmission of signals, and the upper input of the unit is connected by a cable 19, passing inside the square 15, with a cableless data transmission system 20 mounted in the swivel 21.

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.

При проведении очередной спуско-подьемной операции из компоновки извлекают автономный прибор 3, который заменяют аналогичным прибором (дубликатом). После расшифровки показаний прибора 3 производят корректировку координат наклонного и горизонтального участков скважины с учетом длины буровой компоновки до установки инклинометра 9, что позволяет повысить прочность проводки скважины. During the next round-trip operation, an autonomous device 3 is removed from the assembly, which is replaced by a similar device (duplicate). After deciphering the readings of the device 3, the coordinates of the inclined and horizontal sections of the well are adjusted taking into account the length of the drilling assembly before installing the inclinometer 9, which allows to increase the strength of the well wiring.

Расположение провода, соединяющего электрические дроссели, установленные в ниппелях и муфтах замков специальных бурильных труб, внутри этих труб, позволяет избежать ослабления сечения трубы и тем самым предотвращает возможность аварии (порыва колонны), что повышает надежность бурения. The location of the wire connecting the electric chokes installed in the nipples and couplings of the locks of special drill pipes inside these pipes avoids weakening the cross-section of the pipe and thereby prevents the possibility of an accident (rupture of the string), which increases the reliability of drilling.

Источники информации:
1. Патент РФ N 2078921, кл. E 21 В 47/022, 1997 г, БИ N 13.Sources of information:
1. RF patent N 2078921, cl. E 21 B 47/022, 1997, BI N 13.

2. Патент N 2140537, кл. E 21 В 47/022, 1999, БИ N 30 - прототип
3. Патент США N 4806928 кл. G 01 V 1/00, 1989 г.2. Patent N 2140537, cl. E 21 V 47/022, 1999, BI N 30 - prototype
3. US patent N 4806928 C. G 01 V 1/00, 1989

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

Claims

1. The method of drilling inclined 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 the geophysical cable of the inclinometer and fixing it in the landing device with the further installation of the lower a tube sub with an electronic unit located inside, which provides reception and transmission of signals through a cable-free information transmission system on a turn Pipes in which drill pipes and a ball valve are used with electric chokes installed in the nipples and couplings of the drill pipe locks and interconnected by a wire, as well as relay pipes with an amplifier and a power source and mounting of the upper pipe sub with an electronic unit located inside, providing reception and transmission of signals through a cable passing inside the square to a cableless data transmission system mounted on a swivel, drilling the inclined and horizontal parts of the well and monitoring current the bottom face of the well according to the inclinometer, characterized in that between the bit and the downhole motor an additional landing device is installed with an autonomous device installed in it, allowing gamma-ray logging, measuring the angle of inclination of the drilling tool, vibration, pressure and temperature, according to which, obtained during the next round-trip operation, the coordinates of the inclined and horizontal sections of the well are adjusted.

2. The method according to p. 1, characterized in that the wire connecting the electric chokes is laid inside the drill pipes and led out through the sealing holes to the lock couplings and nipples.