Определение интервалов прихватов бурильного инструмента или НКТ в скважинах

Одним из главных факторов, обеспечивающих эффектив­ность освобождения бурильного инструмента или насосно-компрессорных труб от прихвата, является достаточно точ­ное определение места или глубины последнего. Для этой це­ли наиболее часто используются замеры в скважинах маг­нитным локатором муфт (ЛМ). Перед замерами ЛМ с помо­щью электромагнита, спускаемого в бурильный инструмент или НКТ, производится поточечное их намагничивание (ставятся магнитные метки) в интервалах возможного при­хвата или по всей длине колонны труб. Затем в этих интер­валах регистрируется контрольная диаграмма ЛМ, на кото­рой фиксируются по глубинам нанесенные на бурильный ин­струмент или НКТ магнитные метки. После регистрации маг­нитных меток производится натяжка или расхаживание ко­лонны труб. В результате деформации металла растягиваемых труб выше верхней глубины их прихвата магнитные метки, на­несенные в этом интервале, значительно уменьшаются по амплитуде или исчезают совсем. Ниже верхней глубины при­хвата колонны труб значение магнитных меток практически не изменяется. По этому признаку и определяется верхняя граница прихвата труб на зарегистрированной при их натяж­ке диаграмме ЛМ. Однако в результате применения этого

17

метода устанавливается лишь глубина верхней границы интер­вала прихвата колонны труб, а протяженность и нижняя его граница остаются неизвестными, что усложняет и снижает эффективность проведения работ по ликвидации прихватов.

С помощью метода акустического контроля цементирова­ния скважин (АКЦ) возможно определение глубин верхней и нижней границ интервала прихвата [86]. При образовании нескольких прихватов колонны труб с помощью этого мето­да определяются верхние и нижние границы всех интервалов прихватов, что нельзя установить путем применения ЛМ. Это обусловлено тем, что в интервалах прихватов, независимо от их количества, образуется контакт породы или цементного камня с колонной труб, отмечаемый на диаграммах АКЦ снижением кривой А_к и ЦАЁ~ДЁД If ДЁЕ i б. N1 ШЗ цели производится лишь один замер АКЦ без натяжки или расхаживания колонны труб.

О 25 50 75

1150

 

Рис. 7. Определение в скв. 1407 Уренгойской площади по данным локатора муфт и аппаратуры акустического контроля за цементированием интервала прихвата насосно-компрессорных труб (заштрихованный участок)

18

Эффективность применения интервала прихвата труб проиллюстрирована на примере скв. 1407 Уренгойской пло­щади (рис. 7), где приведено сопоставление зарегистрирован­ных в зацементированных НКТ кривых ЛМ1 и ЛМ2 соответ­ственно до и после натяжения колонны труб и кривой А,. АКЦ. По кривым ЛМ1 и ЛМ2 отмечается только верхняя граница прихвата НКТ, приблизительно на глубине 1225 м, а по кривой А_к АКЦ в интервалах: 1160—1240 м постепенное увеличение степени прихвата сверху вниз, 1240 — 1350 м при­хват с плотным контактом цементного камня с НКТ; 1350 — 1360 м ослабление прихвата в его нижней части до интервала незацементированных труб.

Возможность определения по данным АКЦ всех интерва­лов прихватов труб в скважине с дифференциацией степени прихвата позволяет считать, что применение этого метода должно значительно повысить эффективность работ по лик­видации таких осложнений.

Определение верхней и нижней границ интервала и диф­ференциация степени прихвата дают возможность для кон­кретных геолого-технических условий скважины выбрать наиболее оптимальный способ его ликвидации из применяе­мых для этой цели: способ освобождения от прихвата с по­мощью устройств типа яссов, установка нефтяной "ванны", создание специальных перфорационных отверстий для вос­становления циркуляции промывочной жидкости, встряхива­ние колонны труб, отвинчивание или обрыв ее над интерва­лом прихвата с помощью взрыва детонирующего шнура или торпеды и др.

10

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН В ПРОЦЕССЕ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

При строительстве горизонтальных скважин (ГС) приме­няются кабельные технологии "Горизонталь-1, -2, -3, -4", разработанные АО НПФ "Геофизика" и обеспечивающие проведение геофизических исследований комплексом мето­дов, не требующих непосредственного контакта измеритель­ных систем со стенками ствола (КС, ПС, БКЗ, БК, ИК, ГК, çÉä, ççä) [72].

Технология "Горизонталь-5" предназначена для проведения промыслово-геофизических и гидродинамических исследова­ний эксплуатационных ГС на геофизическом кабеле прибо­рами для контроля за разработкой нефтяных и газовых мес­торождений и технического состояния скважин.

При исследованиях ГС Кущевского ПХГ используется ка­бельный канал связи с боковым вводом через переводник (рис. 117). Применяемые методы исследования: инклиномет-рия, ГК и НГК.

Указанная технология, аналогичная технологии "Горизон-таль-1", имеет следующие основные недостатки:

очень часты повреждения и порывы каротажного кабеля, что приводит к значительному удорожанию таких исследова­ний и длительным простоям скважин;

при нередких нарушениях синхронности спуска бурового инструмента и кабеля в скважину возможны не только об­рывы кабеля, но и возникновение условий для травматизма и аварийных ситуаций;

определение глубин только по данным промера бурового

288

Рис. 117. Схема (применяемая) доставки геофизической аппаратуры в гори­зонтальную часть скважины:

1 — ротор буровой; 2 — элеватор; 3 — буровой инструмент; 4 — талевый блок; 5 — оттяжной и подвесной блочки; 6 — каротажный кабель; 7 — боковой переводник; 8 — легкая бурильная труба (ЛБТ); 9 — скважинный прибор; 10 — турбина; 11 — подъемник

инструмента может вносить значительные погрешности в привязку к глубинам регистрируемых параметров;

замедляется процесс спуска и подъема бурового инстру­мента в скважине.

Для устранения вышеперечисленных недостатков разрабо­тано технические решение усовершенствования технологии исследований ГС Кущевского ПХГ на основе применения аналогичного по принципу технологии "Горизонталь-3" спо­соба доставки скважинного прибора с кабелем в горизон­тальную часть скважины через буровой инструмент и ис­пользования компьютеров.

Сущность предлагаемого усовершенствования заключается в следующем (рис. 118).

При спущенном в ГС буровом инструменте на верх­нюю свечу наворачивается устройство для передачи давле­ния в буровой инструмент, в которое опускают на каро­тажном кабеле скважинный прибор с транспортным устрой­ством. На устройство для передачи давления устанавлива­ют разрезное устройство для герметизации кабеля под давле­нием.

Затем с помощью подсоединенного к устройству для пере­дачи давления тампонажного агрегата создают давление, ко­торое проталкивает в буровом инструменте транспортное устройство со скважинным прибором на забой. При этом подсоединенный к прибору кабель с магнитными метками сматывается с лебедки каротажного подъемника через об­тяжной и подвесной ролики под соответствующим натяжени­ем, синхронно вращая через сельсиновую передачу лентопро­тяжный механизм в каротажном регистраторе, что позволяет с помощью компьютера точно (с учетом поправок на изме­нение диаметров кабеля и роликов) определять глубины на­хождения прибора в скважине.

Транспортное устройство соединено со скважинным при­бором ослабленным, по сравнению с прочностью кабеля, креплением для отрыва и сохранения прибора и кабеля в случае заклинивания устройства. В транспортном устройстве предусмотрены два клапана, позволяющие производить через него прямую и обратную промывку скважины (циркуляцию бурового раствора).

При необходимости выталкивания скважинного прибора в открытый ствол из бурового инструмента транспортное уст­ройство устанавливается на кабеле выше скважинного при­бора. В этом случае для создания жесткости кабелю между прибором и поршневым устройством на него одевается гиб-

290

Рис. 118. Схема (предлагаемая) доставки геофизической аппаратуры в гори­зонтальную часть скважины:

1 — ротор буровой; 2 — элеватор; 3 — смесительный барабан; 4 — уплот-нительное устройство; 5 — каротажный кабель; 6 — оттяжной и подвесной блочки; 7 — подъемник каротажный; 8 — агрегат тампонажный; 9 — тур­бина; 10 — переводник; 11 — транспортное устройство; 12 — соединитель­ный трос; 13 — скважинный прибор; 14 — ЛЕТ; 15 — стрелочный мано­метр; 16 — электронный манометр; 17 — кран

Рис. 119. Варианты проведения ГИС в горизонтальной скважине:

t - с выходом в открНтый ствол; ■ — через электропрозрачные трубы;, — с использованием винтового электродвигателя; 1 - переводчик; 2^ — транс­портное устройство; 3 - соединительный трос; 4 — скважинный прибор; 5 - электропрозрачная труба; 6 - обсадная колонна; 7 - винтовой электро­двигатель

кий шланг или еще два-три слоя кабельной брони (рис. 119, ‡).

Остановка скважинного прибора одновременно регистри­руется с помощью компьютера по повышению, а затем стабилизации давления на манометре устройства для пере­дачи давления, уменьшению натяжения кабеля и прекраще­нию изменения регистрируемого геофизического параметра (рис. 120).

Регистрация геофизических параметров производится при подъеме скважинного прибора в буринструменте: при ин-клинометрии в таймерном режиме — в нижней его части из немагнитных труб, при регистрации ГК и НГК — по всему

а

Глубина, м

 

				1250	(
		2 \		1260	Г	4
				1270	L	г
	\	)			Т

Время

 

	\		1
	\		1					4-
	\		1
	1		\
		/	\

Рис. 120. Регистрация остановки скважинного прибора по глубине (:|} и вре­мени (·):

1 — кривая давления; 2 — кривая натяжения кабеля; 3 — кривая локатора муфт; 4 — кривая ГК

293

стволу. Глубины параметров определяются с помощью циф­рового вычислительного комплекса по магнитным меткам и с привязкой к стволу ротора.

Для исправления показаний ГК и НГК за экранирующее влияние бурового инструмента в процессе их регистрации с помощью компьютера вводятся поправки и одновременно регистрируются исправленные кривые:

 ИНСГ,

I ИСП _____    !

'гк ~~ "Vic¹ гк

 I ИНСТ

 ¹

I ИСП _____    !

¹ НГК ~~ "^НГК¹ НГК '

К ____  I ^тех-^кол /1 инст. [ S    ___________  I тех.кол / i инст, i тех.кол i тех.кол ______________

где г\_гк — I _гк / I _гк, г\_Нгк ~~ ' нгк ' ' нгк • ' гк • ' нгк показания соответственно ГК и НГК, зарегистрированные в верхнем интервале технической (промежуточной) колонны

без бурового инструмента; 1™^ст, \^" — показания соответ­ственно ГК и НГК, зарегистрированные в этом же интервале в буровом инструменте, спущенном в техническую (проме­жуточную) колонну.

В процессе углубления горизонтальной скважины путем сопоставления значений параметров ГИС, зарегистрирован­ных до и после углубления в одном и том же интервале, с помощью компьютера вводятся исправления кривых ГК и НГК и показаний инклинометрии, искаженных муфтовыми соединениями (рис. 121).

Для эффективного применения усовершенствованной тех­нологии исследований скважин необходимо использование цифровой программо-управляемой каротажной станции с полевым вычислительным комплексом (ПВК). Таким обра­зом, можно получать исправленные диаграммы ГК и НГК, показания инклинометрии, а также других методов контроля за техническим состоянием скважин с точными глубинами их регистрации.

В качестве дальнейших усовершенствований технологии исследований горизонтальных скважин намечаются следую­щие перспективные направления.

Использование (аналогично технологии "Горизонталь-3") в нижней части бурового инструмента "прозрачных" для элек­трических и радиоактивных методов ГИС стеклопластико-вых труб с целью осуществления исследований горизонталь­ного участка ствола скважины методами КС, ПС, БКЗ, БК, ИК, ГК, НГК, ННК и инклинометрии (рис. 119, •).

294

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Замер № 1

Замер № 2

Замер № 3

Глубина, м

v_

/200

1

t

Ш0

Г

ч

г

7220

г

ХХХХ>

!

)

7230

от»

г"

—«=

*——

7240

_ —=

1

/250

Рис. 121. Влияние бурового инструмента и его муфтовых соединений на результат измерений:

1 — кривая локатора муфт; 2 — кривая ГК; 3 — исправленная кривая ГК; 4 — зона влияния муфтовых соединений на результаты измерения

Для исследования горизонтальных участков стволов обса­женных скважин предлагаются технические решения достав­ки скважинного прибора на забои, базирующиеся на исполь­зовании в качестве движителей электромагнитных систем, например винтового или модифицированного линейного элек­тродвигателей (рис. 119,,).

Винтовой электродвигатель представляет собой двига­тель — насос с ротором в виде шнека, прокачивающего через внутреннюю полость насоса заполняющую ствол скважины жидкость и использующий ее реактивную отдачу.

Модифицированный линейный электродвигатель представ­ляет собой электрическую машину, в которой основным элементом конструкции является обсадная колонна (подобно монорельсу для скоростных железнодорожных экспрессов на воздушной подушке).

Кроме того, представляет интерес транспортное устройст­во, разработанное НПО "Тарис" (г. Москва) и имеющее сле­дующую техническую характеристику (по данным фирмы):

å‡ÒÒ‡, Í„, Ì ·ÓÎÂÂ.................. 20

Тяговое усилие, Í„...................................... 220

åÓ˘ÌÓÒÚ¸, ÇÚ........................................... 296

Скорость проходки, Ï/ÏËÌ............................... 3,51

Дальность проходки, Ï............................... 800

Напряжение питания, Ç............................. 96

295

Габариты, мм:

диаметр................................................... 100

‰ÎË̇...................................................... 500

Транспортное устройство может быть использовано в скважинах с диаметрами труб обсадных колонн 140 — 400 ÏÏ.

Другим направлением проведения геофизических исследо­ваний в ГС является технология с использованием гибких труб и автономной геофизической аппаратуры.

"Газпромгеофизика" предлагает осуществлять ГИС-конт-роль ГС с помощью автономной аппаратуры, спускаемой в скважину с помощью комплексной мобильной установки АРТ-800, предназначенной для ликвидации гидратных, пара­финовых и песчаных пробок при герметизированном устье, с использованием в качестве носителя геофизической аппа­ратуры длинномерной безмуфтовой стальной трубы. Для ре­ализации указанной технологии необходимы прежде всего выбор и адаптация параметров фондовых устройств и фор­мирование на их основе геофизических комплексов для ре­шения технических и геологических задач. Авторы отмечают, что несмотря на кажущуюся простоту, технология может быть реализована лишь после тщательного изучения кон­кретных геолого-промысловых условий и разработки мо­дульной автономной аппаратуры, обеспечивающей проведе­ние исследований с использованием установки АРТ-800.

По данным авторов, предлагаемая технология проведения геофизических исследований ГС обладает существенными недостатками:

невозможность точного определения глубины местополо­жения скважинного прибора;

малый срок службы гибких труб, используемых в качест­ве носителя автономной геофизической аппаратуры (по дан­ным разработчиков не более 30 спусков-подъемов);

высокая стоимость установки АРТ-800 и, следовательно, высокая стоимость проведения исследований.

Следует отметить, что горизонтальные скважины, особен­но на ПХГ, нуждаются в более эффективном контроле за их техническим состоянием, чем вертикальные в связи с более сложными условиями строительства и эксплуатации.

В НТЦ предприятия "Кубаньгазпром" разработан и ус­пешно испытан в вертикальных скважинах комплекс средств контроля за техническим состоянием крепи скважин, состо­ящий из: малогабаритного локатора муфт МЛМ-36, диффе­ренциального локатора магнитных аномалий ДЛМ-42, лока-

296

тора потери ЛПМ-42, аппаратуры механоакустического ка­ротажа СМАШ-42, индукционного дефектомера ИДК.

Указанная аппаратура создана для работы в скважинах, заполненных буровым раствором, водой, газом, нефтью, их смесями, и предназначена для определения местонахождения муфтовых соединений в обсадных колоннах и НКТ, привяз­ки диаграмм ГИС к их характерным элементам контроля за спуском скважинных приборов в нефтяных и газовых сква­жинах, выделения интервалов перфорации, измерения изме­нений внутреннего диаметра обсадных труб и НКТ, выявле­ния повреждений типа порывов и трещин с продольной и поперечной ориентацией, интервалов интенсивной коррозии и сквозных проржавлений, а также заколонных перетоков.

Начаты работы по адаптации данной аппаратуры к усло­виям проведения с ее помощью контроля за техническим состоянием ГС Кущевского ПХГ с использованием перечис­ленных вариантов технологии доставки приборов в горизон­тальную часть ствола скважин.

2

БЛОКИРОВАНИЕ

ПЛАСТОВ-КОЛЛЕКТОРОВ

ПРИ ПОГЛОЩЕНИЯХ ПРИ БУРЕНИИ

И ЦЕМЕНТИРОВАНИИ СКВАЖИН