Спосіб створення бурових свердловин у природній формації
Номер патенту: 42755
Опубліковано: 15.11.2001
Формула / Реферат
1. Спocoб создания буровых скважин в природной формации в выбранном направлении по отношению к прилегающей, сформированной в этой формации буровой скважины, отличающиеся тем, что он включает в себя:
- установку средств создания магнитного поля в первой буровой скважине во множестве мест вдоль ее длины так, чтобы они создавали электромагнитное поле, проходящее во вторую буровую скважину;
- установку средств измерения электромагнитного поля на определенной глубине di во второй буровой скважине так, чтобы они могли измерять указанное электромагнитное поле;
- приведение в действие средств измерения для измерения указанного электромагнитного поля;
- определение по измеренному электромагнитному полю компонент этого поля, в том числе по меньшей мере двух компонент в направлении, практически нормальном к продольной оси первой буровой скважины; и
- определение по вышеупомянутым двум компонентам параметра направления, указывающего направление буровой скважины относительно прилагающей буровой скважины.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первая буровая скважина является прилегающей, а вторая буровая скважина является скважиной, которую необходимо создать.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что направления вышеупомянутых двух компонент являются практически перпендикулярными друг другу, а параметр направления определяется путем определений отношения этих двух компонент.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что определение вышеупомянутого отношения двух компонент включает в себя применение соотношения В1,i/B2,I=S1,i/S2,i, где B1,i и B2,і - соответствующие компоненты напряженности электромагнитного поля вдоль указанных направлений на глубине di, a S1,i и S2,i - соответствующие компоненты вдоль указанных направлений расстояния меяду средствами измерения электромагнитного поля и первой буровой скважиной.
5. Способ по одному из пунктов 1-4, отличающийся тем, что средства создания электромагнитного поля устанавливаются во множестве мест вдоль длины указанной буровой скважины путем их перемещения через эту скважину.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что указанные средства создания электромагнитного поля содержат электромагнитную обмотку.
7. Способ по одному из пунктов 1-4, отличающийся тем, что указанные средства создания электромагнитного поля включают в себя обсадные трубы, установленные в первой буревой скважине и намагниченные в указанном множестве мест вдоль длины этой скважины.
8. Способ по одному из пунктов 1-7, отличающийся тем, что измененное электромагнитное поле корректируется c yчетом магнитного поля Земли в целях определения указанных компонент электромагнитного поля, создаваемого указанными средствами создания электромагнитного поля.
9. Способ по одноглу из пунктов 1-8, отличающийся тем, что вышеупомянутый параметр направления, указывающий направление буровой скважины относительно прилегающей буровой скважины, образует разницу между азимутальными углами этих буровых скважин.
10. Способ по одному из пунктов 1-9, отличающийся тем, что указанная буровая скважина создается таким образом, чтобы проходить практически параллельно прилегающей буровой скважине.
11. Способ по одному из пунктов 1-10, отличающийся тем, что указанные буровые скважины проходят практически в горизонтальной плоскости.
12. Способ по одному из пунктов 1-11, отличающийся тем, что этап определения компонент электромагнитного поля включает в себя определение компонент электромагнитного поля в декартовой системе координат ХYZ, где ось Z направлена вдоль продольной оси второй буровой скважины.
13. Способ по одному из пунктов 1-12, отличающийся тем, что параметр направления, указывающий направление буровой скважины относительно прилегающей буровой скважины, используется для определения направления, в котором должно проходить дальнейшее бурение указанной буровой скважины.
14. Система для создания буровой скважины в природной формации в выбранном направлении относительно сформированной в этом природной формации прилегающей буровой скважины, отличающаяся тем, что она содержит:
- средства создания электромагнитного поля, устанавливаемые в первой буровой скважине во множестве мест вдоль ее длины и создающие электромагнитное поле, проходящее во вторую буровую скважину;
- средства измерения электромагнитного поля, устанавливаемые на определенной глубине di в первой буровой скважине и способные измерять указанное электромагнитное поле;
- средства приведения в действие указанных средств измерения для измерения указанного электромагнитного поля;
- средства определения по измеренному электромагнитному полю компонент этого электромагнитного поля, включая по меньшей мере две компоненты в направлении, практически нормальном к продольной оси первой буровой скважины;
- средства для определения по вышеупомянутым двум компонентам параметра направления, указывающего направление буровой скважины относительно прилегающей буровой скважины.
Текст
1. Способ создания буровых скважин в природной формации в выбранном направлении по отношению к прилегающей, сформированной в этой формации буровой скважины, отличающийся тем, что он включает в себя: - установку средств создания магнитного поля в первой буровой скважине во множестве мест вдоль ее длины так, чтобы они создавали электромагнитное поле, проходящее во вторую буровую скважину; - установку средств измерения электромагнитного поля на определенной глубине di во второй буровой скважине так, чтобы они могли измерять указанное электромагнитное поле; - приведение в действие средств измерения для измерения указанного электромагнитного поля; - определение по измеренному электромагнитному полю компонент этого поля, в том числе по меньшей мере двух компонент в направлении, практически нормальном к продольной оси первой буровой скважины; и - определение по вышеупомянутым двум компонентам параметра направления, указывающего направление буровой скважины относительно прилагающей буровой скважины. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первая буровая скважина является прилегающей, а вторая буровая скважина является скважиной, которую необходимо создать. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что направления вышеупомянутых двух компонент являются практически перпендикулярными друг C2 (54) СПОСІБ СТВОРЕННЯ БУРОВИХ СВЕРДЛОВИН У ПРИРОДНІЙ ФОРМАЦІЇ 42755 системе координат ХYZ, где ось Z направлена вдоль продольной оси второй буровой скважины. 13. Способ по одному из пунктов 1-12, отличающийся тем, что параметр направления, указывающий направление буровой скважины относительно прилегающей буровой скважины, используется для определения направления, в котором должно проходить дальнейшее бурение указанной буровой скважины. 14. Система для создания буровой скважины в природной формации в выбранном направлении относительно сформированной в этом природной формации прилегающей буровой скважины, отличающаяся тем, что она содержит: - средства создания электромагнитного поля, устанавливаемые в первой буровой скважине во множестве мест вдоль ее длины и создающие электромагнитное поле, проходящее во вторую буровую скважину; - средства измерения электромагнитного поля, устанавливаемые на определенной глубине di в первой буровой скважине и способные измерять указанное электромагнитное поле; - средства приведения в действие указанных средств измерения для измерения указанного электромагнитного поля; - средства определения по измеренному электромагнитному полю компонент этого электромагнитного поля, включая по меньшей мере две компоненты в направлении, практически нормальном к продольной оси первой буровой скважины; - средства для определения по вышеупомянутым двум компонентам параметра направления, указывающего направление буровой скважины относительно прилегающей буровой скважины. Изобретение относится к способу и системе создания буровых скважин в природных формациях таким образом, что создаваемая скважина проходит в выбранном направлении относительно прилегающей к ней буровой скважины, сформированной в этой природной формации. В области осуществления изыскательских работ, пробной эксплуатации месторождений и добычи углероводородов часто возникает необходимость в бурении двух и более прилегающих друг к другу скважин с целью увеличения производства нефти по одной из скважин путем нагнетания пара или воды в формацию через другую скважину. В том случае, если производящая скважина проходит в горизонтальном направлении, желательно пробурить еще одну или более нагнетательных скважин параллельно ей и на некотором расстоянии под ней. В процессе производства нефти в формацию через нагнетательную скважину пускают пар, снижая тем самым сопротивление потоку нефти через формацию и продвигая нефть к производящей скважине. В [1] описан способ определения расстояния до скважины с обсаженным стволом и направления на нее с помощью измерений магнитного поля, проводимых из прилегающей буровой скважины. В случае, например, инициации выброса или в случае бурения множества скважин с одной морской платформы может возникнуть необходимость точного определения местонахождения существующей скважины. Предполагается, что такая скважина обладает периодически повторяющейся вдоль нее намагниченностью обсадных труб. Путем итерационного расчета определяется местонахождение предварительно пробуренной и закрепленной обсадными трубами скважины. Однако при этом получают лишь конечное приблизительное местонахождение существующей скважины. В [2] рассмотрен способ определения расстояний между прилегающими друг к другу буровыми скважинами. Этот способ применяется в случае выброса в предварительно пробуренной скважине, когда производится бурение так называемой разгрузочной скважины, пересекающей выбрасывающую скважину на определенной глубине с таким расчетом, чтобы можно было откачать в эту выбрасывающую скважину тяжелую жидкость. В этом способе должны точно определяться величины магнитных зарядов на полюсах отдельных участков обсадных труб. В результате сложных расчетов рядов Фурье свернутых функций полей монополя и диполя здесь выводятся амплитудные и волновые спектры, позволяющие определить вышеуказанные расстояния. Однако, на практике для получения таких спектров необходимо проводить большое количество измерений, дающих в итоге лишь усредненные значения расстояний. Известен такие способ [3], в котором используются две буровые скважины - одна в качестве производящей, а другая в качестве нагнетательной. Эти скважины являются параллельными друг другу, а в качестве решаемой проблемы рассматривается экономически осуществимое производство нефти из низкопроницаемых зон. Однако из представленного описания не ясно, каким способом осуществляется бурение и пространственная ориентация скважин. Настоящим изобретением решается совершенно другая проблема. Не возникает сомнений в том, что в системах с двумя буровыми скважинами, когда требуется пробурить новую скважину, желательно иметь в распоряжении все данные о пространственной ориентации прилегающей скважины. Однако, при этом возникает необходимость осуществления точного и одновременного контроля направления буровой скважины, что позволит исключить недостатки и избежать сложных операций, связанных с вышерассмотренными известными способами. Целью настоящего изобретения является улучшенный способ создания скважины в природной формации в выбранном направлении относительно прилегающей, уже имеющейся в этой формации буровой скважины. Другой целью изобретения является улучшенная система создания буровой скважины в природной формации, в направлении, выбранном 2 42755 относительно прилегающей, уже имеющейся в этой формации буровой скважины. Способ согласно изобретению включает в себя следующие операции: - установку средств создания электромагнитного поля в первой буровой скважине во множестве мест вдоль ее длины так, чтобы эти средства создавали электромагнитное поле, проходящее во вторую буровую скважину; - установку средств измерения электромагнитного поля на определенной глубине di во второй буровой скважине так, чтобы эти средства имели возможность измерять указанное электромагнитное поле; - приведение в действие средств измерения для измерения указанного электромагнитного поля; - определение по измеренному электромагнитному полю компонент этого поля, включая по меньшей мере две компоненты в направлениях, практически нормальных к продольной оси первой буровой скважины; и - определение по вышеупомянутым по меньшей мере двум компонентам параметра направления, указывающего направление буровой скважины относительно прилегающей скважины. Две компоненты электромагнитного поля могут быть представлены в форме функции расстояния меду первой и второй буровыми скважинами на глубине di. Это расстояние может быть выражено через его компоненты вдоль указанных направлений, практически нормальных к продольной оси первой буровой скважины. Комбинируя соответствующим образом выражения для этих двух компонент электромагнитного поля, можно вычислить компоненты расстояния между лежащими на глубине di средствами измерений и первой буровой скважиной. Определив эти компоненты на различных глубинах di во второй буровой скважине, можно вычислить параметр направления. Понятно, что электромагнитное поле, создаваемое вышеуказанными средствами, может иметь любую соответствующую длину волны и что соответствующее электромагнитное поле, используемое в данном способе, образует магнитное поле, создаваемое одним или более постоянными магнитами. Предлагаемая настоящим изобретением система содержит: - средства создания электромагнитного поля, устанавливаемые в первой буровой скважине во множестве мест вдоль ее длины так, чтобы они создавали электромагнитное поле, проходящее во вторую буровую скважину; - средства измерения электромагнитного поля, устанавливаемые на определенной глубине di во второй буровой скважине так, чтобы они имели возможность измерять вышеуказанное электромагнитное поле; - средства приведения в действие указанных средств измерения для измерения указанного электромагнитного поля; - средства для определения по измеренному электромагнитному полю компонент этого поля, включая по меньшей мере две компоненты в направлениях, практически нормальных продольной оси первой буровой скважины; и - средства для определения по вышеупомянутым по меньшей мере двум компонентам параметра направления, указывающего направление буровой скважины относительно прилегающей скважины. Эффективное создание буровой скважины может быть достигнуто, если первая буровая скважина является прилегающей, а вторая – создаваемой буровой скважиной. Желательно, чтобы вышеуказанные направления по меньшей мере двух компонент были практически перпендикулярны друг другу, а параметр направления определялся путем определения отношения этих двух компонент. Определение указанного отношения двух компонент включает в себя применение уравнения В1,i/В2,i=S1,i/S2,i, где В1,i и B2,i - соответствующие компоненты напряженности электромагнитного поля вдоль указанных направлений на глубине di, а S1,i и S2,i - соответствующие компоненты по указанным направлениям расстояния между средствами измерения электромагнитного поля и первой буровой скважиной. Высокая эффективность средств создания электромагнитного поля, устанавливаемых в вышеупомянутом множестве мест вдоль длины буровой скважины, может быть достигнута при наличии у них возможности перемещаться через эту буровую скважину. Желательно, чтобы средства создания электромагнитного поля включали в себя электромагнитную обмотку. Ниже изобретение рассматривается более подробно на примере его осуществления с пояснением на прилагаемых чертежах, где: - фиг. 1А и 1Б: схемы ориентации координатных систем, используемых в обычной практике бурения и выборе направления буровых скважин; - фиг. 2А и 2Б: примеры измерений для определения векторных компонент в двух различных плоскостях в земной системе координат. На фиг. 1А и 1Б показаны обычно используемые системы координат. В земных декартовых координатах NEV (North-East-Vertical: Север-ВостокВертикаль) на фиг. 1А показана часть буровой скважины 1. Направление N может быть как географическим, так и магнитным. Различия между двумя этими системами координат легко определяются для всех других точек на Земле. На фиг. 1Б в увеличенном изображении показана часть буровой скважины 1. Она имеет вид цилиндра вокруг центральной оси 2 скважины. В общем случае по этой оси отсчитываются значения глубины скважины, часто именуемые продольными глубинами. Глубина di в точке і определяется как расстояние от земной поверхности до этой точки вдоль оси 2 скважины. Таким образом, последовательность значений глубины можно представить рядом: ... di-2, di-1, di, di+1, di+2 ... На фиг. 1Б в качестве примера показан участок на глубинах di-1 и di. Соответствующие направления на продольной глубине di показаны в двух системах координат. Здесь вертикальная ось V является осью земной системы координат NEV, показанной на фиг. 1А. Декартова система координат XYZ привязывается обычно к месту измерительного аппара 3 42755 Измеренное в вертикальной плоскости расстояние 40 между какой-либо точкой во второй буровой скважине 20 и первой буровой скважиной 10 называется вертикальным расстоянием u. В качестве выбранного направления бурения второй буровой скважины 20 здесь показано направление, параллельное буровой скважине 10. Следовательно, ортогональные проекции 10а и 10b этого параллельного направления в плоскостях NE и НV соответственно будут параллельными ортогональным проекциям буровой скважины 10. Понятно, что для рассмотрения может быть выбрано любое другое направление. Для того, чтобы выдержать выбранное направление при бурении второй скважины 20, прилегающей к первой скважине 10, должны быть выполнены соответствующие измерения, расчеты и операции управления бурением. Так как буровая скважина 10 содержит намагничиваемые участки обсадных труб с магнитными зарядами полюсов, рассчитанными на возможность их измерения на протяжении всего расстояния между скважинами, компоненты BХ, ВY и BZ та в буровой скважине 1. В этой системе ось Z направляется вдоль оси 2 скважины вниз, а относительно нее соответствующим образом ориентируются оси Х и Y. Крое того, в соответствии с общепринятой практикой в данной области здесь показаны возвышение HS и правостороннее возвышение HSR. Направление HS лежит в вертикальной плоскости, проходящей через оси Z и V, где последняя совпадает с вектором g ускорения свободного падения. HSR перпендикулярно осям Z и V и, следовательно, является горизонталью. Понятно, что может быть выбрана любая другая система координат при математически адекватном определении ее компонент. Таким образом, в общем случае к расчетам привлекаются две координатных системы: первая (С), относящаяся к первой буровой скважине, и указанному выше заданному направлению, и вторая (D), относящаяся ко второй буровой скважине. В этих системах местоположения указываются параметрами S. Например, в системе С вторая буровая скважина имеет исходную точку S0. В общем случае компо вектора B магнитного поля могут быть измерены из второй скважины с помощью группы магнетометров, размещенных вдоль осей X, Y и Z вышеуказанной системы координат XYZ, привязанной к измерительному инструменту, установленному во второй буровой скважине 20. Эти компоненты магнитного поля в общем случае складываются из компонент магнитного заряда полюсов и компонент магнитного поля Земли. ненты B и g в системе D показаны на глубине di их измерения – ВD,i и gD,i, соответственно. В данном случае практического приложения, где переменная обозначается индексом і, она относится к рассматриваемой глубине dі. На фиг. 2А и 2Б показаны случаи измерений в обычных системах координат в применении к настоящему изобретению. На фиг. 2А показана плоскость NЕ системы координат NEV. Направленная вертикально вниз ось V показана на чертеже крестиком в точке начала координат NЕ. В плоскости NE показаны ортогональные проекции первой буровой скважины 10 и второй буровой скважины 20. Угол между направлением первой буровой скважины 10 и N-направлением известен под наименованием азимутального угла А. Например, если заданное направление второй буровой скважины 20 является параллельным направлением, обозначенным пунктирной линией 10а в плоскости NE, то на фиг. 2А скважина 20 отклоняется от этого направления под углом DА отклонения. Измеренное в горизонтальной плоскости расстояние 30 между какой-либо точкой во второй буровой скважине 20 и первой буровой скважиной 10 называется боковым расстоянием l . На фиг. 2Б рассматриваемый участок буровых скважин показан в проекции на вертикальную плоскость, проходящую через ось V системы координат NEV и вектор Н, лежащий в горизонтальной плоскости NE. Ось Е в точке начала координат показана точкой и направлена перпендикулярно вверх от плоскости НV. Здесь изображены ортогональные проекции первой буровой скважины 10 и второй буровой скважины 20 на плоскости HV. Угол между направлением первой буровой скважины 10 и направлением V называется углом наклона I. Если, например, заданное направление второй буровой скважины 20 является параллельным, как показано пунктирной линией 10b в плоскости HV, то на фиг. 2Б буровая скважина 20 отклоняется от данного направления вверх под углом DI. Измерение компонент gX, gY и gZ вектора g ускорения свободного падения при определении данных по наклону могут быть измерены с помощью обычных акселерометров в той или иной буровой скважине. Согласно изобретению для определения азимутальных углов и углов наклона достаточно иметь данные измерений по векторным компонентам ускорения свободного падения и магнитного поля, причем для определения последних достаточно иметь некалиброванные величины магнитного заряда полюсов, и по ним можно осуществлять точное управление направленным бурением второй скважины. При этом должна выдерживаться следующая процедура. По измеренным величинам BXi, ВYi, BZi, gXi, gYi и gZi на глубине di могут быть определены, например так, как описано в [4], углы наклона и азимутальные углы второй буровой скважины 20. В данном случае выражения для этих углов на глубине di второй буровой скважины 20 имеют вид: (I+DI)i и (А+DА)i. По величинам этих углов и компонентам магнитного поля можно определить величины DAi и DIi следующим путем. Углы наклона и возвышения, определенные указанным выше способом, позволяют непосредственно определить компоненты возвышения НS и правостороннего возвышения HSR, как показано на фиг. 1Б. Таким образом, компоненты магнитного поля, с которыми предстоит оперировать в расчетах, преобразуются из ВX, BY и ВZ в BHS, ВHSR и ВZ. 4 42755 и, таким образом, векторную компоненту u в вертикальном направлении. В выражениях (4) и (6) для векторов Bl и Вu соответственно первоначальные члены ВHS, ВHSR и ВZ могут быть замещены следующим образом: Так как операции бурения и измерения магнитного поля, со всей очевидностью, связаны с характеристиками первой буровой скважины, дальнейшие процедуры расчета будут сфокусированы на тесно связанных с ними векторных компонентах и расстояниях между скважинами. Это означает, что, помимо вышеупомянутых углов, должны определиться компоненты и расстояния в вертикальном и боковых направлениях по отношению к первой буровой скважине. Эти направления соответствуют направлениям НS и HSR первой буровой скважины и проходят они вдоль пунктирных линий 40 и 30 на фиг. 2Б и 2А соответственно. В случае произвольного направления бурения второй скважины 20, направление которой может быть близким к заданному, например параллельному направлению 10А и 10Б на фиг. 2А и 2Б соответственно, ни направление DА на фиг. 2А, ни направление DІ на фиг. 2Б, не будут, очевидно, совпадать в пространстве с соответствующей проекцией первой скважины в плоскости НV на фиг. 2Б или в плоскости NE на фиг. 2А соответственно. В связи с этим, для получения компонент в горизонтальной плоскости NЕ и обеспечения таким образом точной азимутальной системы отсчета осуществляется первый поворот на угол (90°(I+DI)), как показано на фиг. 2Б. Так как вектор BHSR лежит в плоскости NE, понятно, что на угол (90°-(I+DI)) поворачиваются только векторы BZ и BHS, как показано на фиг. 2Б, что дает следующие компоненты: B'Z = B Z sin(I + DI ) + BHScos(l + DI) + B HSR cos DA - B HSR sin DA}cos I + +{- B Z cos( I + DI ) + B HS sin( I + DI )}sin I (8) В рассматриваемом случае предполагаются лишь небольшие отклонения. Для дальнейшего анализа это означает, что DА является малым, позволяя использовать следующие приближения: cosDA=I и sinDА=DА. Проведя с учетом этих приближений соответствующие тригонометрические преобразования, получаем: Bl = [B Z sin( I + DI ) + B HS cos(I + DI)]DA + B HSR (9) Bu = B Z sin DI + B HS cos DI - B HSR cos IDA (10) Как обычно, измеренные компоненты, то есть ВX, ВY и BZ, преобразованные затем в систему координат ВHS, ВHSR, ВZ и образующие Вu, и Bl , включают в себя как магнитное поле BE Земли, так и магнитный заряд Bp полюсов части обсадных труб в соответствии с выражением: B = Bp + BE (2) Для получения точных компонент Вp,u, Bp,l должны быть скорректированы на величину B E магнитного поля Земли. Обычно магнитное поле Земли характеризуется его компонентами в северном и вертикальном направлениях - ВN и BV соответственно, которые является известными для большинства мест на Земле. С переводом компонент ВN и BV путем вращения их в координатную систему I-А получается следующие компоненты по направлениям НS, HSR и Z: BE,HS = -B V sin I + B N cos A cos I (12) кости, и вектор B'Z , в то время как вектор B'H предполагается направленным вверх от этой горизонтальной плоскости. В плоскости NE производится следующий поворот на угол DА, то есть от направления HSR второй скважины к направлению HSR или боковому направлению ( l ) первой скважины. Таким образом, будут получены следующие компоненты: ' BHSR BE,HSR = - B N sin A (3) (4) = Bl = sin DA + BHSR cos DA также показанные на фиг. 2А. На следующем этапе определяется наклонная система отсчета. Для совмещения с линией 10b на фиг. 2Б производится поворот на угол (90°-I), в то время как получаемые при этом компоненты совмещаются в пространстве с азимутальным на ными компонентами l и u поля B , 9 и 10 соответственно, также получаемые в системе координат I-А, и, таким образом, оперировать точными компонентами магнитного заряда полюсов. Следовательно, при использовании выражения правлением. Этот поворот векторов B " и B'HS Z дает следующие векторы: B" HS = Bu = B" Z cos I + B'HS sin I (13) BE, Z = B V cos I + B N cos A sin I (14) Компоненты в вертикальном (u, HS) и боковом ( l , HSR) направлениях, соответственно 12 и 13, могут быть легко скомбинированы с вышеуказан B'Z ' B'Z' = B" sin I - B'HS cos I Z (11) магнитного заряда полюсов в вертикальном и боковом направлениях измеренные компоненты где компоненты B'Z и B'HS также показаны на фиг. 2Б. Сложившаяся таким образом новая ситуация в плоскости NE показана на фиг. 2А. В соответствии с вышеизложенным, здесь показаны вектор BHSR, уже расположенный в горизонтальной плос B" = B'Z cos DA - BHSR sin DA Z (7) Bu = {[B Z sin( I + DI ) + B HS cos( I + DI)]cos DA (1) ' BHS = -BZcos(I + DI ) + BHS sin(I + DI ) Bl = [B Z sin( I + DI ) + B HS cos( I + DI )] sin DA + (11') Bp = B - BE получаются следующие компоненты магнитного заряда полюсов: (5) (6) 5 42755 Переписав выражения (15) и (16) для глубины di в более простой форме: Bp, u i = B u1 × DA + Bu 2 (15') Bp, u = B Z sin DI + B HS cos DI - B HSR cos IDA + + B V sin I - B N cos I cos A (15) + B HSR + B N sin A (16) Bp,l = [B Z sin(I - DI) + BHS cos( I + DI )]DA + Bp,l i = Bl1 × DA + Bl 2 (16') и используя выражения (19)-(21), получаем: Bu 2l i -1 - Bl 2 u i DA i = (22) Bl1u i - Bu1l i -1 - Bu 2 (d i - d i -1) Из вышеизложенного ясно, что теперь могут быть получены все касающиеся пространственной ориентации данные для второй буровой скважины на глубине di: - DI, определяемое из углов наклона I и (I+DI), измеряемых известными методами с помощью акселерометра; - DА, определяемое так, как описано выше. Следующим этапом предлагаемого способа является сравнение полученных данных пространственной ориентации с соответствующими заданными данными. Это означает, что полученные величины DІ и DА не должны выходить за установленные пределы DI0 и DA0. Желательно, чтобы DI0 и DА0 были менее 10°. По результатам этого сравнения бурение скважины может либо продолжаться в ранее установленном направлении, либо направление бурения должно быть скорректировано по боковому углу, углу возвышения или по обоим этим углам. Вместо рассмотренных систем координат С и D могут использоваться любые другие системы координат. Например, вместо системы С может быть взята обычная система координат NEV. Кроме того, вместо системы D может быть взята система XYZ или даже цилиндрическая система координат. Таким же образом могут быть выбраны параметры di направления, хотя, как было сказано выше, обычно используются параметры I, A, HS и HSR. В другом варианте осуществления изобретения предлагаемый способ позволяет определять напряженность магнитного поля и направление намагниченности частей обоймы скважины. Таким образом, значительные нарушения и/или отклонения в намагниченности могут дать очень ценную информацию о состоянии обсадных труб. Кроме того, если магнитные заряды на полюсах известны в самом начале бурения, то бурение может проводиться в тесной связи с этими зарядами, а предлагаемый способ позволит контролировать получаемые данные по направлению скважин. Вышерассмотренный способ может применяться также в том случае, если по той или иной причине выбранное направление второй буровой скважины не является параллельным направлению первой буровой скважины. При этом также для задания выбранного направления устанавливаются углы А и I, а при использовании выражения (19) предлагаемый способ будет обеспечивать достаточно высокие результаты. В этом случае необходимо помнить, что расстояние между буровыми скважинами не должно быть слишком большим с тем, чтобы можно было измерять магнитные заряды полюсов. В данной области техники известно, что в зависимости от обсадных труб можно получать маг В отношении магнитного заряда полюсов на участках обсадных труб первой буровой скважины необходимо заметить следующее. В большинстве случаев участки обсадных труб намагничиваются до установки их в производящую скважину в целях ее закрепления. В результате этого получается последовательность магнитных полюсов, которые, образовав пары, действуют подобно стержневым магнитам. Такая обойма приспосабливается для использования ее в качестве метки, например, когда для осуществления выброса должна быть пробурена разгрузочная скважина. Однако, как было сказано выше, при установке обоймы в буровую скважину, в результате небрежно выполненных работ могут возникнуть серьезные нарушения намагниченности обсадных труб. Кроме того, магнитный материал подвергается воздействию магнитного поля Земли, в результате чего, в зависимости от местонахождения и направления, происходит либо самонамагничивание материала либо изменение его намагниченности. Ввиду этого, во многих случаях на практике реальные величины намагниченности частей обсадных труб оказываются неизвестными. Крое того, участки обсадных труб, которые связываются подобно стержневым магнитам по прямой линии, можно, как известно из основ физики, аппроксимировать последовательностью магнитных монополей. Это означает, что на каждой глубине di величины магнитного заряда полюсов в боковом и верхнем направлениях могут быть представлены выражениями: N P li Bp,l i = å k (17) 32 4p 2 2 k =1 l i + u i + (z - z k )2 [ Bp, u i = N P å 4k p [ ] ui ] (18) 32 + + ( z - z k )2 В этих выражениях Рk - магнитный заряд полюсов в точке zk вдоль первой буровой скважины; (z-zk) - расстояние между zk и z=0, где z=0 - точка максимального сближения между первой буровой скважиной и измерительным прибором во второй буровой скважине. В соответствии с изобретением, справедливым является соотношение: Bp,l i Bp,u i = l i u i . (19) Это соотношение не зависит от величин Рk магнитного заряда полюсов. Обращаясь вновь к фиг. 2А и 2Б, боковое расстояние и расстояние по вертикали на глубине di можно выразить через углы DА и DІ следующим образом: l i = l i -1 + ( d i - d i -1) × DA (20) k =1 l2 i u2 i u i = u i -1 + (d i - d i -1 ) × sin DI (21) где DА является малой величиной, а l i -1 и ui-1 боковое расстояние и расстояние по вертикали в предшествующей точке измерений di-1. 6 42755 нитные заряды полюсов с магнитными потоками до 18000 мкВб, что позволяет измерять малые плотности магнитных потоков - до 2 мкТл. Это означает, что боковое расстояние и расстояние вверх по вертикали не должны превышать величины порядка 30 м. В предпочтительном варианте осуществления изобретения должно выполняться соотношение l i u i £ 1 . Как видно из выражения (19), это позволяет свести к минимуму влияние погрешности на определение DА. Кроме того, как говорилось выше, предлагаемый способ может использоваться для проверки направления и положения второй, не закрепленной обсадными трубами буровой скважины вблизи первой скважины, положение которой хорошо известно и которая снабжена намагниченной обоймой, части которой имеют магнитные заряды полюсов, измеряемые из первой буровой скважины. В этом случае измерения в процессе бурения могут быть заменены измерениями из уже пробуренной скважины. Кроме вышесказанного, способ согласно изобретению может использоваться для определения направления и положения первой, закрепленной обсадными трубами скважины с определенными положениями намагниченной обоймы, магнитные заряды полюсов которой могут быть измерены из второй, не закрепленной обсадными трубами скважины, положение которой определено с высокой точностью. Например, если вторая скважина пробурена с высокой точностью при использовании гироуправления, то может быть применен обратный порядок процесса. Предлагаемый способ может быть использован при бурении пар скважин в слоистых глинистопесчаных формациях, где часто для получения желаемых уровней производительности нефтедобычи требуется нагнетать пар. Приведенное выше описание предлагаемого способа не исключает различные модификации его, не выходящие за рамки объема и идеи изобретения, определенные формулой изобретения. Фиг. 1А Фиг. 1Б 7 42755 Фиг. 2А Фиг. 2Б __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 8
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for arrangement of drill wells in natural formation
Автори англійськоюHartmann Robin Adrianus, Mulder Elvira Khendrika
Назва патенту російськоюСпособ создания буровых скважин в природной формации
Автори російськоюХартманн Робин Адрианус, Мулдер Элвира Хендрика
МПК / Мітки
МПК: E21B 47/02, G01C 7/00, G01V 3/18, G01C 15/00
Мітки: свердловин, створення, формації, природній, бурових, спосіб
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-42755-sposib-stvorennya-burovikh-sverdlovin-u-prirodnijj-formaci.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб створення бурових свердловин у природній формації</a>
Попередній патент: Платформа бурильнозакладної машини
Наступний патент: Спосіб та система для здійснення різних процесів ідентифікації з використанням одного й того ж носія даних
Випадковий патент: Спосіб оцінки дефектності зерен порошкового матеріалу (варіанти)