ЗАБОЙНАЯ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ БУРЕНИЯ НА ДЕПРЕССИИ

Полезная модель относится к промысловой геофизике и предназначена для измерения забойных параметров в процессе бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин на депрессии.
Бурение на депрессии - это метод вскрытия продуктивного пласта, при котором гидростатическое давление бурового раствора на пласт меньше пластового давления. Таким образом предотвращается попадание фильтрата бурового раствора в пласт. (проникновение фильтрата бурового раствора в пласт значительно ухудшает коллекторские свойства пласта). А чтобы скважина не начала фонтанировать устье герметизируется специальным оборудованием (как один из вариантов). В общем и целом это передовой метод бурения, более сложный по сравнению с традиционным.
Во время вскрытия пласта на депрессии гидростатическое давление в призабойной зоне поддерживается ниже, чем пластовое давление вскрываемого объекта. В зависимости от горно-геологических характеристик вскрываемого пласта это условие может быть выполнено за счет использования в качестве промывочной жидкости различной плотности (в случае высоких пластовых давлений). Для вскрытия нефтяных пластов с давлением ниже гидростатического депрессия между забойным и пластовым давлением достигается за счет применения растворов на нефтяной основе различной плотности или путем аэрации нефти газом или воздухом. Наиболее распространенный газовый агент - это азот, который не образует с компонентами продуктивного пласта взрывоопасных соединений.
Преимущества бурения на депрессии и равновесии.
Бурение на депрессии позволяет:
- повысить продуктивность пластов в 4-6, а в отдельных скважинах в 8-10 и более раз;
- сохранить коллекторские свойства пласта;
- сократить затраты и время на освоение скважин;
- начать добычу в процессе бурения;
- повысить качество гидродинамической оценки продуктивных пластов
- повысить коэффициент извлечения продукции пластов;
- оценивать свойства продуктивных пластов в процессе бурения;
- повысить механическую скорость проходки и использование ресурса породоразрушающего инструмента;
- предотвратить поглощения бурового раствора и снизить вероятность прихватов бурильного инструмента при вскрытии продуктивных пластов с зонами поглощений;
- снизить негативное воздействие на окружающую среду, так как отпадает нужда в утилизации отработанного бурового раствора;
- вовлечь в активную разработку низко рентабельные нефтяные залежи и месторождения с трудно извлекаемыми запасами нефти.
Бурение на депрессии сопряжено с определенными техническими и технологическими трудностями. Успешное проведение буровых работ с депрессией на пласт зависит от наличия объема достоверной информации о свойствах пласта и его геологической характеристики, а также правильного подбора режима бурения при вскрытии пласта. Успех применения данной технологии зависит от поддержания отрицательного перепада давления на разбуриваемый пласт на протяжении всего процесса бурения и заканчивания скважины.
Известна забойная телеметрическая система по патенту РФ №2161701, 7 Е 21 В 47/022. Эта система содержит электрический разделитель, немагнитную вставку, глубинный блок с датчиками зенитного угла и азимута и источник питания, а также наземный приемный комплекс. Система использует для передачи информации с забоя на поверхность электромагнитный (электрический) канал связи.
Недостаток - снижение мощности излучаемого сигнала при его передаче через аэрированный буровой раствор или раствор на нефтяной основе из-за пониженной электрической проводимости между стенкой скважины и элементами низа компоновки бурильной колонны (КНБК) являющейся элементами излучающей антенны телесистемы.
Задачи создания полезной модели - повышение надежности передачи сигнала при бурении на депрессии.
Решение указанной задачи достигнуто за счет того, что в забойной телеметрической системе, работающей не депрессии, содержащей антенну, подключенную к наземной приемно-обрабатывающей аппаратуре, скважинный прибор с измерительными первичными преобразователями, передатчик, источник питания и электрический разделитель, выполняющий функции диполя, образованного в результате электрического разделения бурильной колонны, отличающейся тем, что ниже электрического разделителя установлен, по меньше мере один пружинный металлический центратор. Выше электрического разделителя может быть также установлен, по меньшей мере один пружинный металлический центратор. Металлические пружинные центраторы могут быть установлены на специальных переводниках, свинченных с забойной телеметрической системой.
Центраторы выполненные из металла с высокой электрической проводимостью обеспечивают передачу мощности от разделителя через стенки скважины в породу. Для уменьшения влияния магнитной массы центраторов на точность измерения азимута, они могут быть выполнены из немагнитной стали.
Предложенное техническое решение обладает новизной и промышленной применимостью, т.е. всеми критериями полезной модели. Новизна полезной модели подтверждается проведенными патентными исследованиями.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1 и 2, где:
На фиг.1 приведена схема бурения на депрессии,
На фиг.2 приведена конструкция специального переводника 23.
В состав компоновки (фиг.1) входят: колонна бурильных труб 1, к которой подключен насос 2 для подачи бурового раствора по магистрали подачи бурового раствора 3 и магистраль подачи газа 4, для аэрирования бурового раствора. В наземное оборудование входят антенна 5, кабель 6, соединяющий антенну 5 с приемным устройством 7, компьютер 8, монитор 9, принтер 10. Второй вход приемного устройства 7 соединен с колонной бурильных труб 1.
Обычно применяют персональный компьютер. Операционные системы: Windows-95, -98, -ХР, передача сигнала по протоколу RS-232 или USB.
В забойную часть телеметрической системы входят скважинный прибор 11, содержащий в свою очередь измерительные первичные преобразователи 12 и передатчик 13, установленные в немагнитном корпусе 14, источник питания 15, например, электрогенератор, подключенный к скважинному прибору 11, электрический разделитель 16, разделяющий колонну бурильных труб 1 на две части: верхнюю 17 и нижнюю 18, забойный двигатель 19 и породоразрушающий инструмент 20.
В компоновке ниже электрического разделителя 16 установлен, по меньшей мере один пружинный центратор 21. Возможна (но не обязательна) установка по меньшей мере одного верхнего пружинного центратора 22 выше электрического разделителя 16. Установка большего числа пружинных центраторов повышает уровень передаваемой мощности от разделителя в породу.
Специальные переводники 23 (фиг.2) предназначен для установки на нем металлического пружинного центратора 21 или 22 или обеих одновременно. Специальный переводник 23 содержит:
Корпус переводника 24 и металлический пружинный центратор 21 или 22
При работе собирают забойную телеметрическую систему в компоновке согласно фиг.1. При необходимости передать забойные параметры включают скважинный прибор
11 и сигнал с первичных датчиков преобразователей 12 передается на передатчик 13 и далее на верхнюю и нижнюю части колонны бурильных труб 17 и 18 соответственно. Далее сигнал по электромагнитному (электрическому) каналу связи передается на антенну 5 и по кабелю 6 на приемное устройство 7, где усиливается и преобразуется, далее сигнал поступает на компьютер 8, и при необходимости, на монитор 9 и принтер 10.
Применение пружинных центраторов 21 и 22 позволило, несмотря на низкую электрическую проводимость аэрированного или нефтяного бурового раствора передать сигнал с верхней и нижней частей колонны бурильных труб 17 и 18 на стенки скважины и в породу, по которой сигнал далее поступает на приемную антенну.
Применение полезной модели позволило:
1. Обеспечить бесперебойную передачу забойной информации при бурении на депрессии через буровой раствор, имеющий низкую проводимость, например аэрированный газом, воздухом или на нефтяной основе.
2. Повысить точность измерения навигационных параметров из-за центрирования телесистемы по оси скважины и снижения уровня вибрации телесистемы.
3. Повысить ресурс и улучшить эксплуатационные качества телеметрической системы.
4. Использовать телесистемы с электромагнитным (электрическим) каналом связи при роторном и турбороторным способе бурения скважин с вращением бурильной колонны.