Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для доставки оптоволоконного кабеля в горизонтальную скважину

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для доставки геофизических приборов в горизонтальный ствол скважины с целью ее исследования.

Известно устройство для исследования многоствольных скважин с помощью гибкой трубы, включающее: корпус с центральным проходным каналом и штифтом, нижней сферической выборкой и внутренней проточкой в средней части, в которую вставлен подпружиненный вверх поршень с возможностью осевого перемещения вниз с технологической проточкой на наружной поверхности и со штоком, оснащенным центральным проходным каналом и нижним косым срезом; отклоняющую головку с полусферой вверху, герметично взаимодействующую с возможностью поворота и отклонения в сферической выборке корпуса, при этом верхняя плоскость полусферы отклоняющей головки выполнена с возможностью взаимодействия с нижним косым срезом штока поршня при его перемещении вниз, а штифт корпуса выполнен с возможностью взаимодействия с технологической проточкой поршня, при этом поршень вставлен в корпус с возможностью вращения, а отклоняющая головка выполнена подпружиненной от корпуса, при этом технологическая проточка поршня выполнена в виде продольных направленных последовательно вверх и вниз пазов, соединенных фигурным пазом так, что при возвратно-поступательном перемещении поршня относительно корпуса штифт последовательно взаимодействует с каждым из них, при этом снизу отклоняющая головка оснащена насадкой с отверстиями; при этом снизу к насадке присоединена кабельная головка, снабженная снизу геофизическим прибором, при этом кабель геофизического прибора пропущен сквозь внутреннее пространство устройства и загерметизирован в кабельной головке (патент на полезную модель RU №60622, Е21B 47/01, 47/06, опубл. 27.01.2007, Бюл. №3).

Наиболее близким является устройство для исследования многоствольных скважин, включающее корпус со штифтом, центральным проходным каналом, нижней сферической выборкой и внутренней проточкой в средней части корпуса, в которую с возможностью осевого перемещения вниз вставлен подпружиненный вверх поршень и шток, оснащенный центральным проходным каналом и нижним косым срезом, отклоняющую головку с полусферой вверху, герметично взаимодействующую с возможностью поворота и отклонения в сферической выборке корпуса, причем верхняя плоскость полусферы отклоняющей головки выполнена с возможностью взаимодействия с нижним косым срезом штока при его перемещении вниз, а штифт корпуса выполнен с возможностью взаимодействия с технологической проточкой, при этом шток подвижно размещен на поршне, при этом шток имеет возможность вращательного и осевого перемещения относительно корпуса, а поршень имеет возможность осевого перемещения относительно корпуса, причем отклоняющая головка выполнена подпружиненной от корпуса, при этом технологическая проточка выполнена в штоке в виде продольных направленных последовательно вверх и вниз пазов, соединенных фигурным пазом так, что при возвратно-поступательном перемещении штока относительно корпуса штифт последовательно взаимодействует с каждым из них, причем нижний косой срез штока снизу оснащен плоским сегментом, при этом снизу отклоняющая головка оснащена насадкой с отверстиями, причем снизу к насадке присоединена кабельная головка, снабженная снизу геофизическим прибором, при этом кабель геофизического прибора пропущен сквозь внутреннее пространство устройства и загерметизирован в кабельной головке (патент на полезную модель RU №85192, Е21B 47/06, опубл. 27.07.2009, Бюл. №21).

Недостатками обоих устройств являются:

- сложность и дороговизна конструкции из-за наличия большого количества точно сопрягаемых подвижных деталей;

- размещение измерительного кабеля внутри колонны труб, а датчиков - только на конце насадки, что не позволяет вести измерение по всей длине горизонтального ствола скважины;

- высокая вероятность непрохождения устройства до забоя горизонтального ствола скважины из-за невозможности проведения промывки перед насадкой, особенно в открытом стволе скважины;

- высокие материальные затраты, связанные с необходимостью нахождения транспортной колонны труб все время измерений в скважине, то есть для каждой скважины и системы измерения необходима своя отдельная транспортная колонна труб.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение затрат за счет упрощения конструкции и возможности извлечения транспортной колонны труб из скважины после установки измерительных приборов, расширение функциональных возможностей за счет измерения параметров по всей длине горизонтального ствола скважины и исключения заклинивания устройства за счет возможности промывки при спуске перед устройством при перемещении в горизонтальном стволе, в том числе и в открытом.

Техническая задача решается устройством для доставки оптоволоконного кабеля в горизонтальную скважину, включающим корпус с конусным наконечником и промывочным каналами, узел фиксации геофизического кабеля и узел соединения с колонной технологических труб.

Новым является то, что оптоволоконный кабель пропущен снаружи колонны труб и оснащен равномерно по длине горизонтального ствола датчиками для измерения необходимых параметров, корпус снабжен снаружи по периметру жесткими центаторами, причем колонна труб на конце оснащена полым ниппелем, а узел соединения изготовлен в корпусе со смещением относительно узла фиксации кабеля и выполнен с возможностью герметичного скользящего ограниченного упором соединения ниппелем колонны труб, при этом промывочные гидромониторные каналы расположены в районе вершины конусного наконечника и сообщены с узлом соединения.

На фиг. 1 показано устройство, спускаемое в горизонтальный ствол скважины.

На фиг. 2 показан разрез А-А фиг. 1.

Устройство для доставки оптоволоконного кабеля в горизонтальную скважину включает корпус 1 с конусным наконечником 2 и промывочным каналами 3, узел фиксации 4 геофизического кабеля 5 (например, оптоволоконный кабель) и узел соединения 6 с колонной технологических труб 7. Оптоволоконный кабель 5 пропущен снаружи колонны труб 7 и оснащен равномерно по длине горизонтального ствола 8 датчиками 9 для измерения необходимых параметров (температура на заданном участке ствола, давление на заданном участке ствола, перепад температур от участка к участку, перепад давлений от участка к участку и т.п.). Корпус 1 снабжен снаружи по периметру жесткими центаторами 10 (фиг. 2). Количество центраторов 10 на корпусе 1 варьируется в основном от 3 до 6 штук (чем больше диаметр горизонтального ствола 8, тем больше центраторов 10). Колонна труб 7 (фиг. 1) на конце оснащена полым ниппелем 11. Узел соединения 6 изготовлен в корпусе 1 со смещением относительно узла фиксации 4 кабеля 5 и выполнен с возможностью герметичного скользящего ограниченного упором 12 соединения с ниппелем 11 колонны труб 7. Промывочные гидромониторные каналы 3 расположены в районе вершины конусного наконечника 2 и сообщены с узлом соединения 6.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском колонну технологических труб 7 (фиг. 1) на конце оснащают ниппелем 11. К корпусу 1 через узел фиксации 4 присоединяют геофизический кабель 5 с датчиками 9, а вузел соединения 6 герметично вставляют ниппель 11 колонны труб 7 до упора 12. После чего устройство под действием колонны труб 7 спускают в скважину вместе с оптоволоконным кабелем 5, который удерживают под натягом для исключения отсоединения корпуса 1 от колонны труб 7. Во время перехода от вертикальной части (не показан) скважины к горизонтальному стволу 8 сопротивление спуску увеличивается, что отмечается снижением веса колонны труб 7 на устьевом индикаторе веса (не показан). После уменьшения веса колонны труб 7 более чем наполовину через низ начинают нагнетать жидкость, которая проходя по колонне труб 7, выходит через ниппель 11 (фиг. 2) и промывочные гидромониторные каналы 3 (фиг. 1) перед корпусом. В результате жидкость промывает горизонтальный ствол 8 перед корпусом 1 и, проходя между центраторами 10 (фиг. 2), снижает сопротивление перемещения корпуса 1 по горизонтальному стволу 8 скважины. Так как корпус 1 оснащен центарторами 10, из-за этого площадь контакта устройства с горизонтальным стволом 8 уменьшается, уменьшая сопротивление скольжения корпуса 1 в горизонтальном стволе 3. При этом сопротивление потоку жидкости, протекающей между центраторами 10, тоже небольшое, исключая тем самым поршневание (выталкивание корпуса 1 из скважины потоком жидкости, поднимающейся вверх). В результате сопротивление перемещению корпуса 1 в горизонтальном стволе 8 будет небольшим. Промывка горизонтального ствола 8 (фиг. 1) через каналы 3 перед корпусом 1 исключает заклинивание устройства в горизонтальном стволе 8 до самого забоя (не показан). Натяжение геофизического кабеля 5 не позволяет вырваться ниппелю 11 из узла соединения 6 корпуса 1. По достижению забоя горизонтального ствола 8, что фиксируется резким падением веса колонны труб 7 на устье, в колонне труб 7 увеличивают давление жидкости с одновременным вытягиванием из горизонтального ствола 8, что приводит к выходу ниппеля 11 из узла соединения 6 корпуса 1. Выход ниппеля 11 фиксируется снижением давления закачки и интенсивной циркуляцией жидкости. После чего колонну труб 7 извлекают из скважины, герметизируют устье, а геофизический кабель 5 подсоединяют к пульту контроля параметров (не показан) для измерения параметров датчиками 9 пласта и скважины по всей длине горизонтального ствола 8. Колонну труб 7 с ниппелем 11 можно использовать неоднократно для спуска подобных устройств в другие скважины.

При необходимости извлечения устройства и оптоволоконного кабеля 5 устье скважины разгерметизируют, кабель 5 соединяют с подъемным механизмом и извлекают из скважины вместе с корпусом 1.

Предлагаемая конструкция устройства для доставки оптоволоконного кабеля в горизонтальную скважину простая и дешевая для изготовления и использования затрат за счет упрощения и возможности извлечения транспортной колонны труб из скважины после установки оптоволоконного кабеля с датчиками, позволяет расширить функциональные возможности за счет измерения параметров по всей длине горизонтального ствола скважины и исключить заклинивание устройства за счет возможности промывки при спуске перед устройством при перемещении в горизонтальном стволе, в том числе и в открытом.