RU2013532C1 - Adapter for passing a logging cable from the string-borehole annulus into the drill string - Google Patents

Abstract

FIELD: geophysical exploration. SUBSTANCE: channel is made in the adapter body for delivering a geophysical instrument suspended on a cable into the string. The channel is made on a section of the adapter body surface in the form of longitudinal groove 5. The channel is connected to central through channel 9. Channel 8 is made in the adapter body between its internal surface and the groove to deliver the wash. A sealing assembly, containing metal washer 12, elastic plug 13 and a clamping nut 14, is placed in the center axial through hole. EFFECT: enlarged operating capabilities. 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике исследования наклонно направленных и в особенности горизонтальных скважин неофизическими методами с доставкой геофизических зондов и приборов с помощью бурильных труб и передачей информации на поверхность по проводному каналу связи. The invention relates to techniques for researching directional and in particular horizontal wells using neophysical methods with the delivery of geophysical probes and instruments using drill pipes and transmitting information to the surface via a wired communication channel.

Известны различные устройства такого назначения. Одно из них используется в системе ЕYЕ фирмы "Sceintific Drilling Controls" (cм. Обзорную информацию "Системы контроля за траекторией ствола скважины за рубежом. М. : ВНИИОЭНГ, 1980, с. 35-36). Здесь передача информации осуществляется по каротажному кабелю, который на всем протяжении от устья скважины до исследуемой зоны находится в бурильных трубах и вводится в них через уплотнение на вертлюге буровой установки. Various devices of this purpose are known. One of them is used in the EYE system of Sceintific Drilling Controls (see Overview of "Wellbore Trajectory Control Systems Abroad. M.: VNIIOENG, 1980, pp. 35-36). Here, the information is transmitted via a logging cable, which throughout the entire length from the wellhead to the test area is located in the drill pipes and is inserted into them through the seal on the swivel of the drilling rig.

Достоинством системы является надежная защита кабеля от механических повреждений в скважине. Однако необходимость извлечения кабеля из скважины при каждом очередном наращивании бурильных труб серьезно осложняет процесс исследования, увеличивает его продолжительность и существенно повышает стоимость работ. The advantage of the system is the reliable protection of the cable from mechanical damage in the well. However, the need to remove the cable from the well with each subsequent extension of the drill pipe seriously complicates the research process, increases its duration and significantly increases the cost of work.

Известны также системы передачи забойной информации по силовому кабелю при бурении скважин электробуром (Нефтяное хозяйство, 1986, N 12. - М. : Недра, 1986, с. 10). В этом случае электрокабель вмонтирован в трубы отрезками, которые при свинчивании труб автоматически соединяются специальными контактными разъемами. Достоинством системы является надежная защита кабеля от механических повреждений, возможность наращивания бурильной колонны без подъема кабеля. Also known are systems for transmitting downhole information via a power cable when drilling wells with an electric drill (Oil Industry, 1986, N 12. - M.: Nedra, 1986, p. 10). In this case, the electric cable is mounted in pipes with segments that, when screwing up the pipes, are automatically connected by special contact connectors. The advantage of the system is the reliable protection of the cable from mechanical damage, the possibility of building up the drill string without lifting the cable.

Недостатки этой системы связаны с высокой сложностью и стоимостью труб, оснащенных встроенными отрезками кабеля, относительно низкой надежностью контактных разъемов и увеличением потерь мощности при циркуляции бурового раствора за счет увеличения гидравлического сопротивления внутреннего канала бурильных труб. The disadvantages of this system are associated with the high complexity and cost of pipes equipped with built-in cable lengths, the relatively low reliability of the connectors and the increase in power losses during the circulation of the drilling fluid by increasing the hydraulic resistance of the internal channel of the drill pipes.

Наиболее близким к предлагаемому является метод исследования горизонтальных скважин, предложенный французским институтом нефти JFP и фирмой ELF - Aquifaine (см. Экспресс-информацию "Разведочная геофизика". Зарубежный опыт. Вып. 1, М. : ВИЭМС, 1985, с. 10-12). Метод основан на применении переходника, имеющего монолитный корпус со сквозным осевым каналом для прокачки буровой жидкости и боковым отверстием для пропуска геофизического кабеля из затрубного пространства в бурильные трубы, выполненным в стенке корпуса под небольшим углом наклона к оси сквозного канала. Переходник содержит узел уплотнения кабеля, расположенный в боковом отверстии, и устанавливается в компоновку бурового инструмента между соседними секциями труб (свечами). Переходник такого типа подробно описан в патенте США N 4506729, кл. Е 21 В 17/00, 1985. Указанный переходник принят за прототип предлагаемого устройства. Closest to the proposed is the method of exploration of horizontal wells proposed by the French Institute of Petroleum JFP and the firm ELF - Aquifaine (see Express Information "Exploration Geophysics". Foreign Experience. Issue 1, Moscow: VIEMS, 1985, pp. 10-12 ) The method is based on the use of an adapter having a monolithic body with a through axial channel for pumping drilling fluid and a side hole for passing the geophysical cable from the annulus into the drill pipe, made in the wall of the body at a slight angle to the axis of the through channel. The adapter contains a cable seal assembly located in the side hole and is installed in the layout of the drilling tool between adjacent pipe sections (candles). An adapter of this type is described in detail in US patent N 4506729, CL. E 21 B 17/00, 1985. The specified adapter is taken as a prototype of the proposed device.

Недостатками переходника являются ограничения, которые он накладывает на технологические возможности проведения геофизических исследований горизонтальных скважин. Основным из них является тот факт, что через боковое отверстие (окно) можно пропустить только геофизический кабель со стыковочным электрическим разъемом, при этом сам геофизический прибор (зонд) следует устанавливать жестко на конце бурильной колонны в специальном защитном контейнере. Это связано с тем, что во-первых, диаметр бокового отверстия значительно меньше диаметра основных стандартных геофизических приборов и его в принципе невозможно намного увеличить, а во-вторых, наклонное расположение бокового отверстия в корпусе переходника не позволяет пропускать даже тонкие приборы из-за их сравнительно большой длины. Поэтому при каждой замене геофизического прибора необходимо производить полное извлечение бурового инструмента на поверхность, что существенно сокращает технологические возможности исследований и снижает производительность работ. The disadvantages of the adapter are the limitations that it imposes on the technological capabilities of conducting geophysical studies of horizontal wells. The main one is the fact that only a geophysical cable with a docking electrical connector can be passed through a side hole (window), while the geophysical device (probe) itself must be installed rigidly at the end of the drill string in a special protective container. This is due to the fact that, firstly, the diameter of the side hole is much smaller than the diameter of the main standard geophysical instruments and, in principle, it cannot be much increased, and secondly, the inclined location of the side hole in the adapter housing does not allow even thin instruments to pass through because relatively large length. Therefore, with each replacement of the geophysical instrument, it is necessary to completely remove the drilling tool to the surface, which significantly reduces the technological capabilities of research and reduces the productivity of work.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей при проведении исследований скважин за счет обеспечения пропуска через переходник любых существующих геофизических приборов стандартных габаритов (диаметра и длины). The aim of the invention is the expansion of technological capabilities when conducting well research by providing a pass through the adapter of any existing geophysical instruments of standard dimensions (diameter and length).

Указанная цель достигается тем, что в переходнике для пропуска геофизического кабеля из затрубного пространства в бурильную колонну, содержащем корпус со сквозным каналом для буровой жидкости, канал для ввода в колонну геофизических приборов на кабеле и узел уплотнения кабеля, канал для ввода в колонну выполнен в виде продольного паза на части наружной поверхности корпуса и отверстия, связывающего нижнюю часть паза с внутренним пространством бурильной колонны через нижний торец переходника, при этом угол уплотнения кабеля установлен в указанном отверстии, а канал для буровой жидкости расположен в теле переходника между его наружной поверхностью и каналом для ввода в колонну и имеет поперечное сечение в форме кольцевого сектора, частично охватывающего канал для ввода в колонну, или выполнен в виде ряда параллельных цилиндрических отверстий. This goal is achieved by the fact that in the adapter for passing the geophysical cable from the annulus into the drill string containing a body with a through channel for drilling fluid, a channel for input into the column of geophysical instruments on the cable and a cable seal assembly, the channel for input into the column is made in the form a longitudinal groove on the part of the outer surface of the housing and the hole connecting the lower part of the groove with the interior of the drill string through the lower end of the adapter, while the cable sealing angle is set to the specified hole, and the channel for drilling fluid is located in the body of the adapter between its outer surface and the channel for entering into the column and has a cross section in the form of an annular sector, partially covering the channel for entering into the column, or made in the form of a series of parallel cylindrical holes.

Такое техническое выполнение позволяет осуществлять непосредственный пропуск на кабеле в бурильную колонну геофизических приборов практически любой длины при диаметре, соизмеримым с внутренним диаметром бурильной колонны. Это обеспечивается тем, что канал для ввода в колонну выполнен на относительно большой длине, равной длине прибора, в виде продольного паза, расположенного в теле переходника соосно буровому инструменту, при этом канал для буровой жидкости гидравлически отделен от канала для ввода в колонну, а само отверстие для ввода прибора в бурильную колонну выполнено также соосно бурильной колонне, а его диаметр равен или больше внутреннего диаметра бурильных труб. This technical implementation allows direct passage on the cable into the drill string of geophysical instruments of almost any length with a diameter comparable to the inner diameter of the drill string. This is ensured by the fact that the channel for introducing into the column is made over a relatively large length equal to the length of the device in the form of a longitudinal groove located in the adapter body coaxially with the drilling tool, while the channel for drilling fluid is hydraulically separated from the channel for entering into the column, and the hole for introducing the device into the drill string is also made coaxially with the drill string, and its diameter is equal to or greater than the inner diameter of the drill pipe.

Такое решение может привести в крайнем случае лишь к незначительному увеличению наружного диаметра переходника, что практически не должно ухудшить его проходимость в стволе скважины. Such a solution can, in extreme cases, only lead to a slight increase in the outer diameter of the adapter, which should practically not impair its permeability in the wellbore.

Новым в предложенном устройстве является выполнение канала для ввода прибора в колонну в виде продольного паза в теле переходника на части его наружной поверхности и отверстия, связывающего нижнюю часть паза с внутренним пространством бурильной колонны через нижний торец переходника, при этом узел уплотнения кабеля установлен в указанном отверстии, а канал для буровой жидкости расположен в теле переходника между его наружной поверхностью и каналом для ввода в колонну, причем канал для буровой жидкости имеет поперечное сечение в форме кольцевого сектора, частично охватывающего канал для ввода в колонну, и представляет сплошную полость либо выполнен в виде ряда параллельных цилиндрических отверстий. Таким образом, данное изобретение соответствует критерию "новизна". New in the proposed device is the implementation of the channel for introducing the device into the column in the form of a longitudinal groove in the adapter body on a part of its outer surface and a hole connecting the lower part of the groove with the interior of the drill string through the lower end of the adapter, while the cable seal assembly is installed in the specified hole and the channel for drilling fluid is located in the body of the adapter between its outer surface and the channel for entering the column, and the channel for drilling fluid has a cross section in the form rotating arm sector partially covering the channel for entry into the column, and is solid or hollow is configured as a series of parallel cylindrical holes. Thus, this invention meets the criterion of "novelty."

Технические решения, содержащие сходные признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа не известны, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия". Technical solutions containing similar features that distinguish the claimed solution from the prototype are not known, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображен общий вид переходника, разрез по его продольной оси; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - переходник при спуске геофизического прибора на кабеле в бурильную колонну; на фиг. 4 - геофизический прибор с узлом уплотнения кабеля. In FIG. 1 shows a General view of the adapter, a section along its longitudinal axis; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - adapter when lowering the geophysical instrument on the cable into the drill string; in FIG. 4 - a geophysical instrument with a cable seal assembly.

Переходник 1 состоит из двух муфтовых наконечников - верхнего 2 и нижнего 3, жестко соединенных между собой продольным корпусом 4. Продольный корпус 4 имеет поперечное сечение в форме кольцевого сектора, частично охватывающего паз 5 для ввода прибора в колонну и представляет собой герметичный сосуд, ограниченный внутренней 6 и наружной 7 стенками, пространство между которыми служит каналом 8 для буровой жидкости, сообщающимися через верхний 2 и нижний 3 муфтовые наконечники с внутренним пространством бурильной колонны. В теле нижнего муфтового наконечника 3 выполнено продольное отверстие 9, сообщающееся с внутренним пространством бурильной колонны и предназначенное для ввода прибора 10 на кабеле 11 из паза 5 в бурильную колонну. В верхней части продольного отверстия 9 установлен узел уплотнения кабеля, состоящий из металлической шайбы 12, упругой эластичной пробки 13 и стягивающей гайки 14. В продольном отверстии 9 выполнен уступ 15 для упора на него шайбы 12. Верхний 2 и нижний 3 муфтовые наконечники снабжены стандартными замковыми резьбами для свинчивания с бурильными трубами. The adapter 1 consists of two coupling tips - the upper 2 and lower 3, rigidly interconnected by a longitudinal housing 4. The longitudinal housing 4 has a cross section in the form of an annular sector, partially covering the groove 5 for introducing the device into the column and is a sealed vessel bounded by an internal 6 and the outer 7 walls, the space between which serves as a channel 8 for drilling fluid, communicating through the upper 2 and lower 3 coupling tips with the inner space of the drill string. A longitudinal hole 9 is made in the body of the lower sleeve tip 3, which communicates with the interior of the drill string and is intended to enter the device 10 on the cable 11 from the groove 5 into the drill string. In the upper part of the longitudinal hole 9, a cable seal assembly is installed, consisting of a metal washer 12, an elastic elastic tube 13 and a tightening nut 14. A ledge 15 is made in the longitudinal hole 9 to abut the washer 12. The upper 2 and lower 3 coupling terminals are equipped with standard locking screwdriving threads.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В скважину опускают колонну бурильных труб, при этом к нижнему концу бурильных труб прикрепляют специальный электрорадиопрозрачный защитный контейнер. Колонну бурильных труб опускают на глубину, до которой геофизические приборы (зонды) на кабеле 11 могут доходить под действием собственного веса (обычно эта глубина соответствует углу наклона ствола скважины 50-55^о). Затем к верхнему концу бурильной колонны с помощью замкового соединения навинчивают корпус переходника 1. На корпусе переходника 1 временно устанавливают блок-баланс 16 (см. фиг. 3); геофизический прибор 10 с присоединенным к нему кабелем 11 вводят через продольный паз 5 и отверстие 9 в бурильную колонну, кабель перекидывают через блок-баланс 16 и производят с помощью каротажного подъемника дальнейший спуск прибора в бурильную колонну до размещения прибора (зонда) в полости электрорадиопрозрачного контейнера. После этого производят с помощью узла уплотнения кабеля герметизацию отверстия 9. Детали 12-14 узла уплотнения кабеля заранее устанавливаются на кабеле 11 (см. фиг. 4) либо выполняют боковую прорезь для кабеля и устанавливают их в верхней части отверстия 9 после спуска прибора (см. фиг. 1). Путем завинчивания стягивающей гайки 14 с помощью специального ключа производят герметизацию отверстия 9. При этом упругая эластичная пробка 13, упираясь в шайбу 12, распирается и герметизирует отверстие 9. Одновременно происходит зажатие и фиксация кабеля 11. Затем свободный конец кабеля немного припускают, снижая его натяжение, и снимают блок-баланс 16 с корпуса переходника 1. Далее производят дальнейший спуск колонны бурильных труб в скважину до момента достижения электрорадиопрозрачным контейнером глубины нижней части интервала исследования горизонтального ствола. При этом геофизический кабель 11 в интервале скважины выше переходника располагается в затрубном пространстве, перемещаясь синхронно с спуском-подъемом бурильной колонны. С целью защиты кабеля в затрубном пространстве от механических повреждений предусмотрены специальные защитные кольца, надеваемые на колонну бурильных труб через каждые 10-30 м и прижимаемые кабелем к трубе.A drill pipe string is lowered into the well, with a special electro-transparent protective container attached to the lower end of the drill pipe. The drill pipe is lowered to the depth to which the geophysical instruments (probes) on a cable 11 can reach by its own weight (usually this depth corresponds to the angle of inclination of the borehole ^50-55). Then, the adapter housing 1 is screwed to the upper end of the drill string using a locking connection. Block balance 16 is temporarily installed on the adapter housing 1 (see Fig. 3); the geophysical instrument 10 with the cable 11 connected to it is inserted through the longitudinal groove 5 and the hole 9 into the drill string, the cable is thrown through the block balance 16 and the tool is further lowered into the drill string using a logging elevator until the device (probe) is placed in the cavity of the electro-transparent container . After this, the hole 9 is sealed using the cable seal assembly. Parts 12-14 of the cable seal assembly are pre-installed on cable 11 (see Fig. 4) or they make a side slot for the cable and install them in the upper part of the hole 9 after the device is lowered (see Fig. 1). By tightening the tightening nut 14, a hole 9 is sealed using a special wrench. In this case, the elastic elastic plug 13 abuts against the washer 12 and bursts and seals the hole 9. At the same time, the cable 11 is clamped and fixed 11. Then the free end of the cable is slightly lowered, reducing its tension , and remove the block balance 16 from the adapter housing 1. Next, a further lowering of the drill pipe string into the well is performed until the depth of the lower part of the exploration interval reaches the electro-transparent container Mania horizontal trunk. In this case, the geophysical cable 11 in the interval of the well above the adapter is located in the annulus, moving synchronously with the descent of the drill string. In order to protect the cable in the annulus from mechanical damage, special protective rings are provided that are put on the drill pipe string every 10-30 m and pressed by the cable to the pipe.

Регистрация геофизических параметров производится, как правило, при подъеме бурового инструмента с последовательным отвинчиванием бурильных труб (свечей) и сматыванием кабеля с помощью каротажной лебедки. По окончании работ или смене геофизического прибора (зонда) производят подъем бурильной колонны до выхода переходника 1 на поверхность. После этого на корпусе переходника 1 устанавливают блок-баланс 16 и с помощью каротажной лебедки производят полный подъем прибора 10 из колонны бурильных труб. Для этого предварительно путем отвинчивания стягивающей гайки 14 производят разгерметизацию отверстия 9 и разуплотнение кабеля 11. По извлечении прибора 10 производят дальнейший полный подъем бурильной колонны. Geophysical parameters are recorded, as a rule, when lifting a drilling tool with sequential unscrewing of drill pipes (candles) and cable winding using a logging winch. At the end of the work or a change in the geophysical instrument (probe), the drill string is raised until the adapter 1 exits to the surface. After that, the block balance 16 is installed on the adapter housing 1 and, using the logging winch, the device 10 is completely lifted from the drill pipe string. To do this, first by unscrewing the tightening nut 14, the holes 9 are depressurized and the cable 11 is decompressed. After removing the device 10, the drill string is further fully lifted.

Предложенное устройство помимо основного назначения для исследования геофизическими методами наклонно направленных и горизонтальных скважин может быть использовано для контроля за траекторией стволов скважин в процессе бурения, а также в других случаях, когда необходимо передавать на поверхность информацию из скважин с высокой скоростью и надежностью. The proposed device, in addition to the main purpose for geophysical studies of directional and horizontal wells, can be used to control the trajectory of wellbores during drilling, as well as in other cases when it is necessary to transmit information from wells with high speed and reliability to the surface.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство имеет следующие преимущества:
позволяет производить замену геофизических приборов (зондов) без подъема всей колонны бурильных труб на поверхность;
повышает надежность спускоподъемных операций прибора на кабеле, поскольку канал для ввода прибора в переходнике расположен соосно бурильному инструменту;
уменьшается износ кабеля при спуске и подъеме прибора за счет исключения его изгиба.Compared with the prototype, the proposed device has the following advantages:
allows the replacement of geophysical instruments (probes) without lifting the entire string of drill pipes to the surface;
increases the reliability of tripping operations of the device on the cable, since the channel for inputting the device in the adapter is located coaxially with the boring tool;
cable wear during lowering and raising the device is reduced due to the exclusion of its bending.

Claims (2)

1. ПЕРЕХОДНИК ДЛЯ ПРОПУСКА ГЕОФИЗИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ ИЗ ЗАТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА ВНУТРЬ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ, содержащий корпус с центральным сквозным каналом, канал для ввода в колонну геофизического кабеля, узел уплотнения, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей при проведении исследований скважин, канал для ввода в колонну геофизического кабеля выполнен в теле переходника в виде продольного паза на части его наружной поверхности, который сообщается с центральным сквозным каналом, при этом в теле переходника между внутренней поверхностью корпуса и пазом выполнен канал для подачи промывочной жидкости в бурильную колонну, а узел уплотнения установлен в центральном сквозном канале. 1. ADAPTER FOR PASSING THE GEOPHYSICAL CABLE FROM AN EXTERNAL SPACE INSIDE THE DRILLING CORE, comprising a housing with a central through channel, a channel for input into the column of the geophysical cable, a seal assembly, characterized in that, in order to expand technological capabilities when conducting well research, a channel for input the geophysical cable column is made in the adapter body in the form of a longitudinal groove on a part of its outer surface, which communicates with the central through channel, while in the adapter body ezhdu inner surface of the housing and a slot passage is formed for supplying washing fluid into the drill string, and a seal assembly mounted in a central through-channel. 2. Переходник по п. 1, отличающийся тем, что в теле переходника выполнен ряд параллельных цилиндрических отверстий для подачи промывочной жидкости в бурильную колонну. 2. The adapter according to claim 1, characterized in that a series of parallel cylindrical holes are made in the adapter body for supplying flushing fluid to the drill string.

Images