[RU]

Изобретение относится к зонду для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины и к соответствующему способу. Изобретение также относится к внутрискважинному устройству для выполнения операции в скважине, содержащему зонд для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины и блок для выполнения операции. В варианте осуществления раскрыт внутрискважинный зонд (42) для определения глубины и ориентации элемента (24, 26, 28) в стволе (12) скважины, содержащем систему (14) труб из ферромагнитного материала, зонд содержит по меньшей мере один датчик (44) магнитного поля для мониторинга собственного магнитного поля системы труб из ферромагнитного материала, которым обнаруживается присутствие элемента; и по меньшей мере один датчик (48) ориентации для определения ориентации зонда в стволе скважины. Выходной сигнал по меньшей мере с одного датчика магнитного поля коррелируется с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации так, что можно определять ориентацию элемента, обнаруженного по меньшей мере одним датчиком магнитного поля в стволе скважины.

(57) Реферат / Формула:

Изобретение относится к зонду для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины и к соответствующему способу. Изобретение также относится к внутрискважинному устройству для выполнения операции в скважине, содержащему зонд для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины и блок для выполнения операции. В варианте осуществления раскрыт внутрискважинный зонд (42) для определения глубины и ориентации элемента (24, 26, 28) в стволе (12) скважины, содержащем систему (14) труб из ферромагнитного материала, зонд содержит по меньшей мере один датчик (44) магнитного поля для мониторинга собственного магнитного поля системы труб из ферромагнитного материала, которым обнаруживается присутствие элемента; и по меньшей мере один датчик (48) ориентации для определения ориентации зонда в стволе скважины. Выходной сигнал по меньшей мере с одного датчика магнитного поля коррелируется с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации так, что можно определять ориентацию элемента, обнаруженного по меньшей мере одним датчиком магнитного поля в стволе скважины.

---

2420-519649ЕА/045 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ И ОРИЕНТАЦИИ ЭЛЕМЕНТА В СТВОЛЕ СКВАЖИНЫ
Настоящее изобретение относится к зонду для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины и к соответствующему способу. Настоящее изобретение также относится к внутрискважинному устройству для выполнения операции в скважине, содержащему зонд для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины и зонд выполнения операции. В частности, но не исключительно, настоящее изобретение относится к зонду для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины, в котором применяется по меньшей мере один магнитный датчик.
В промышленности для разведки и добычи нефти и газа бурят ствол скважины с поверхности и крепят системой труб, называемой обсадной колонной. Ствол скважин может иметь длину несколько тысяч футов (фут=0,3м). Обсадная колонна выполняет ряд функций, в том числе крепления пробуренных пластов горных пород и создания канала для прохода текучей среды, инструментов и систем труб в ствол скважины и из ствола. Во время бурения и заканчивания скважины, а также после заканчивания, например, в геотехнических мероприятиях, часто требуется вводить инструмент или систему труб в скважину для выполнения конкретной функции. В нормальных условиях стандартным требованием является установка инструмента или системы труб на точной глубине в скважине, и/или с конкретной ориентацией или 'азимутом'. Азимут инструмента или системы труб является их угловым положением в скважине относительно направления на север на компасе.
Одна ситуация, где данное является очень важным, является строительство многоствольной скважины. В такой скважине основной ствол скважины бурят с поверхности, и бурят один или несколько боковых стволов, ответвляющихся от основного ствола скважины. Боковые стволы проходят от основного ствола скважины в одну или несколько скважин, которые смещены в боковом направлении от основного ствола скважины. Боковой ствол скважины бурят из основного ствола скважины, прорезая фрезой элемент, называемый 'окном' в стенке обсадной колонны,
установленной в основном стволе скважины. Окно обычно выполняется с применением компоновки отклоняющего клина, которую устанавливают на требуемой глубине и ориентируют для отклонения вбок фрезерующего инструмента из основного ствола скважины в окружающий пласт. Боковой ствол скважины затем крепят системой труб, называемой хвостовиком, которая проходит назад в обсадную колонну в основном стволе скважины.
Глубина и ориентация окна в системе труб в общем известна. Впоследствии может потребоваться повторный вход в боковой ствол, например, для выполнения обработки или операции по интенсификации притока в горизонтальной скважине, или для установки сдвоенного пакера в боковом хвостовике для изоляции участка отвода трубы или даже закрытия отвода. Последнее может потребоваться в случае, если горизонтальная скважина начинает производить воду. Данные процедуры требуют установки внутрискважинного оборудования на глубине окна в обсадной колонне основного ствола скважины с правильной ориентацией для механического отклонения дополнительного оборудования в боковой ствол скважины.
Могут возникать ситуации, где глубина и ориентация окна недостаточно хорошо известна, усложняющие данную процедуру. Кроме того, может существовать несколько окон в обсадной колонне основного ствола скважины, которые часто разнесены на незначительные расстояния. Правильная идентификация нужного окна является критической для операции в стволе скважины, которую следует проводить. Спуск и установка в рабочее положение внутрискважинного оборудования в ненадлежащий отвод может обойтись чрезвычайно дорого вследствие потери времени и даже полной потери добычи из отвода.
Аналогичные проблемы могут возникать при установке внутрискважинных элементов другого типа в стволе скважины. Такие элементы могут включать в себя профиль под фиксатор или выемку в стенке трубного изделия ствола скважины.
В прошлом применялись механические зонды для определения местоположения внутрискважинных элементов, таких как окно в обсадной колонне. Зонды обычно содержат взаимодействующий
элемент некоторой формы, который может выдвигаться в окно для определения, что окно достигнуто. Вместе с тем, данное не решает проблемы правильной идентификации нужного окна среди нескольких близко разнесенных окон, которые могут располагаться на много тысяч футов ниже поверхности. Также, инструменты не обеспечивают индикации ориентации окна.
Поверхности длинных трубопроводов текучей среды из ферромагнитного материала давно обследуют для обнаружения аномалий с использованием наведенных магнитных полей. Устройства данного типа известны, как 'трубопроводные снаряды', и в общем предназначены для обнаружения аномалий, например, небольших трещин в трубопроводе из ферромагнитного материала. Устройства генерируют мощное магнитное поле, и затем осуществляют мониторинг остаточных полей для определения, имеется ли трещина. Устройства имеют высокое энергопотребление и требуют мощных источников электропитания. Поэтому они не подходят для внутрискважинного применения. Кроме того, устройства не обеспечивают индикации угловой ориентации в трубопроводе, и не собирают данные угловой ориентации аномалии.
Локаторы муфт обсадной колонны применяются для обнаружения муфт обсадной колонны в стволе скважины, которая имеет крепление обсадной колонной из ферромагнитного материала, данные муфты соединяют обсадные трубы вместе в колонну. Локатор муфт обсадной колонны обеспечивает индикацию глубины муфты обсадной колонны, которую обнаруживает, когда локатор проходит через ствол скважины. Вместе с тем, локаторы муфт обсадной колонны не обеспечивают индикацию ориентации. Также, в новейших обсадных колоннах не применяются соединительные муфты, поэтому локаторы муфт обсадной колонны в таких ситуациях не действуют.
К задачам настоящего изобретения относится устранение или ослабление по меньшей мере одного из указанных выше недостатков.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, создан внутрискважинный зонд для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины, содержащем систему труб из ферромагнитного материала, зонд содержит:
по меньшей мере один датчик магнитного поля для мониторинга собственного магнитного поля системы труб из ферромагнитного материала, который обнаруживает присутствие элемента; и
по меньшей мере один датчик ориентации для определения ориентации зонда в стволе скважины;
при этом выходной сигнал по меньшей мере с одного датчика магнитного поля можно коррелировать с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации, при этом можно определять ориентацию элемента, обнаруженного по меньшей мере одним датчиком магнитного поля в стволе скважины.
Настоящее изобретение создает преимущества над зондами известной техники, поскольку обеспечивает определение как глубины, так и ориентации (азимута) элемента в стволе скважины. Данное обеспечивает точное определение местоположения элемента, позволяющее проводить последующие операции в скважине. Например, элемент может являться окном, выполненным в системе труб крепления в основном стволе скважины, которое обеспечивает доступ в горизонтальную скважину. Окно может являться одним из множества таких окон, разнесенных друг от друга вдоль длины основного ствола скважины и если необходимо, имеющих отличающуюся ориентацию (азимуты). Изобретение может обеспечивать точное определение местоположения одного из окон.
Изобретение может также создавать преимущества над зондами известной техники, использующими магнитные датчики, поскольку содержит по меньшей мере один датчик магнитного поля, который может осуществлять мониторинг собственного магнитного поля системы труб из ферромагнитного материала, и не генерирует магнитного поля, которое применяется для обследования системы труб. Потребляемая зондом электроэнергия, таким образом меньше, чем в известных зондах, что подходит для применения в скважине.
По меньшей мере один датчик магнитного поля может являться пассивным датчиком магнитного поля, и может содержать индукционную катушку. Электрический ток наводится в индукционной катушке при ее перемещении через собственное магнитное поле системы труб из ферромагнитного материала.
Зонд может содержать множество датчиков магнитного поля. Датчики магнитного поля могут быть разнесены вокруг периферии зонда. Данное может обеспечивать обнаружение элемента и/или определение формы элемента. По меньшей мере один датчик магнитного поля может быть отнесен аксиально вдоль длины зонда от по меньшей мере одного другого датчика. Датчики магнитного поля можно оборудовать в расстановке, проходящей вокруг периферии зонда, расстановка может проходить вокруг всей периферии зонда. Зонд может содержать множество расстановок датчиков магнитного поля, где каждая расстановка содержит множество датчиков магнитного поля. Каждая расстановка может быть отнесена аксиально вдоль длины зонда от по меньшей мере одной другой расстановки. Каждая расстановка может быть отнесена вокруг периферии зонда от по меньшей мере одной другой расстановки.
Зонд может содержать по меньшей мере один датчик для измерения зенитного угла, который может являться инклинометром. Данное может обеспечивать определение правильности входа в боковой ствол скважины с возможностью получения по обратной связи зенитного угла ствола скважины (который является известным). По меньшей мере один датчик ориентации может являться или может содержать магнитометр или гироскоп. Зонд может содержать множество датчиков зенитного угла и/или датчиков ориентации.
Система труб из ферромагнитного материала может являться одной из разнообразных систем труб нефтепромыслового сортамента, которую можно спускать в ствол скважины, и которая может содержать без ограничения этим систему труб крепления ствола скважины (обсадную колонну, хвостовик), гибкую насосно-компрессорную трубу, эксплуатационную насосно-компрессорную трубу и колонну насосно-компрессорных труб для развертывания инструмента или компоновки в скважине.
Элемент может являться профилем в стволе скважины, который может быть выполнен в системе труб из ферромагнитного материала или в отдельной детали, соединенной с системой труб из ферромагнитного материала. Профиль может являться окном,
выполненным в системе труб из ферромагнитного материала, которое может являться окном горизонтальной скважины. Профиль может являться выемкой, пазом или каналом, выполненным во внутренней поверхности стенки системы труб из ферромагнитного материала, который может являться профилем под фиксатор для приема элемента фиксатора, который должен взаимодействовать с профилем под фиксатор. Элемент может являться корпусом, имеющим собственное магнитное поле, напряженность которого меньше, чем у ферромагнитного материала системы труб, или который может являться не ферромагнитным или немагнитным, или который может иметь собственное магнитное поле пренебрежительно малой напряженности. Корпус может являться трубчатым компонентом и может являться муфтой или т.п., установленной в и/или соединенной с системой труб из ферромагнитного материала.
Корреляция выходного сигнала по меньшей мере с одного датчика магнитного поля и выходного сигнала по меньшей мере с одного датчика ориентации может обеспечивать определение данных по форме элемента. Например, если элемент является профилем, таким как окно, периферическая ширина окна должна в общем изменяться вдоль длины ствола скважины. Зонд может обеспечивать определение формы окна, поскольку выполнен с возможностью распознавания изменений в периферической ширине по обнаруженным изменениям количества ферромагнитного материала.
По меньшей мере один датчик магнитного поля может ориентироваться относительно базовой линии на зонде, которая может являться разметочной линией. Зонд может спускаться в ствол скважины так, что ориентация базовой линии относительно направления на север на компасе является известной. При этом можно определить ориентацию элемента, присутствие которого обнаруживается по меньшей мере одним датчиком магнитного поля, поскольку ориентация датчика относительно базовой линии является известной, и ориентация базовой линии относительно направления на север на компасе является известной. В случае спуска зонда в наклонно-направленный ствол скважины зонд можно спускать так, что базовая линия совмещается с верхней стороной ствола скважины. Верхняя сторона является участком наклонно
направленного ствола скважины, расположенным ближе к поверхности. Часть зонда, несущая базовую линию может называться передней поверхностью инструмента.
Зонд может содержать процессор для корреляции выходного сигнала по меньшей мере с одного датчика магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации. Процессор может заранее программироваться данными, относящимися к ориентации базовой линии на зонде относительно направления на север на компасе, так, что выходные сигналы с датчиков магнитного поля и ориентации можно коррелировать. Процессор может быть выполнен с возможностью передачи данных, относящихся к глубине и ориентации элемента, на поверхность. Альтернативно, зонд может выполняться с возможностью передачи данных, относящихся к выходным сигналам, на процессор, оборудованный на поверхности.
Зонд можно развертывать в скважине на колонне насосно-компрессорных труб, каротажном кабеле или канате. Развертывание на насосно-компрессорной трубе может являться предпочтительным, поскольку может обеспечивать применение в наклонно-направленной скважине. Если имеется множество датчиков магнитного поля, процессор может принимать выходные сигналы со всех датчиков. С помощью корреляции выходного сигнала конкретного датчика магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере одного датчика ориентации можно получить определение ориентации элемента, обнаруженного датчиком магнитного поля (которому выходной сигнал принадлежит).
Зонд может содержать связное устройство для передачи на поверхность данных, которые могут относиться к глубине и/или ориентации элемента. Связное устройство может быть выполнено с возможностью передачи данных на поверхность в режиме реального времени. Данное может обеспечивать обратную связь, относящуюся к положению зонда в стволе скважины, а также глубине и ориентации элемента, что может обеспечивать последующее выполнение операций в скважине. Связное устройство может являться гидравлическим и может представлять собой генератор импульсов давления текучей среды для передачи импульсов
давления текучей среды, представляющих данные на поверхность. Одно такое подходящее устройство раскрыто в патентной публикации International Patent Publication No. WO-2011/004180 заявителя, которая включена в данном документе в виде ссылки. Связное устройство может иметь электродистанционное управление и может передавать данные на поверхность по кабелю связи, проходящему на поверхность, по системе труб из ферромагнитного материала или другой системе труб в стволе скважины. Можно применять другие связные устройства, например, устройства акустической связи или радиосвязи.
Глубина зонда в стволе скважины должна в общем быть известной, когда устройство спускается в скважину, поскольку длина насосно-компрессорных труб, каротажного кабеля или каната, спускаемого в скважину, должна быть известна. Глубину элемента, обнаруженного по меньшей мере одним датчиком магнитного поля можно поэтому определять с помощью корреляции длины насосно-компрессорных труб, каротажного кабеля или каната, спущенного в ствол скважины, с данными, относящимися к обнаружению элемента. В данном документе дается ссылка на глубину зонда и элемента в стволе скважины. Понятно, что такие ссылки относятся к расстоянию до зонда/элемента вдоль ствола скважины от поверхности, с учетом, что ствол скважин может являться наклонно-направленным, и вертикальная глубина может отличаться от расстояния вдоль ствола скважины от поверхности.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения создано внутрискважинное устройство для выполнения операции в скважине, содержащее:
зонд для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины, содержащем систему труб из ферромагнитного материала;
и блок для выполнения операции в скважине, который выполнен с возможностью совместной работы с элементом;
при этом зонд для определения глубины и ориентации элемента содержит:
по меньшей мере один датчик магнитного поля для мониторинга собственного магнитного поля системы труб из
ферромагнитного материала, для обнаружения присутствия элемента; и
по меньшей мере один датчик ориентации для определения ориентации устройства в стволе скважины;
при этом выходной сигнал по меньшей мере с одного датчика магнитного поля может коррелировать с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации, так что можно определять ориентацию элемента, обнаруженного по меньшей мере одним датчиком магнитного поля в стволе скважины;
и при этом, следом за определением глубины и ориентации элемента, можно проводить операции в скважине.
Изобретение может обеспечивать определение глубины и ориентации элемента в одном рейсе с блоком для выполнения операции в скважине. Другими словами, изобретение обеспечивает определение глубины и ориентации элемента, за которыми следует выполнение операций в скважине, в одном рейсе оборудования (зонда для определения глубины и ориентации элемента и блока для выполнения операции в скважине), и/или исключая требование удаления зонда для определения глубины и ориентации элемента из ствола скважины перед выполнением операции в скважине.
Дополнительные признаки зонда для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины определены выше для первого аспекта изобретения.
Операция в скважине может являться любой операцией в скважине, которая требует знания глубины и/или ориентации элемента в стволе скважины для своего выполнения. Изобретение имеет конкретную полезность, вместе с тем, в определении глубины и ориентации элемента в виде профиля в стволе скважины, с которым блок для выполнения операции работает совместно для выполнения операции. Например, элемент может являться профилем в форме окна, выполненного в системе труб крепления ствола скважины, расположенных в основном стволе скважины, и которое обеспечивает доступ в горизонтальную скважину. Окно может являться одним из множества таких окон, отнесенных друг от друга вдоль длины основного ствола скважины и если необходимо с отличающейся ориентацией (азимутами). Изобретение может
обеспечивать точное определение местоположения одного из окон и последующий вход в отвод через окно, при котором можно выполнять операцию в скважине. Операция в скважине может являться установкой сдвоенного пакера в боковом стволе скважины для изоляции участка бокового ствола скважины, спуском пакера в боковой ствол скважины для закрытия ствола скважины или выполнением обработки пласта для интенсификации притока в горизонтальной скважине, например, нагнетанием текучей среды обработки. Альтернативно, профиль может являться выемкой, пазом или каналом, выполненным во внутренней поверхности стенки системы труб из ферромагнитного материала, который может являться профилем под фиксатор для приема элемента фиксатора, который должен взаимодействовать с профилем. Блок для выполнение операции в скважине может совместно работать с профилем при фиксации в профиле, при котором можно выполнять операцию в скважине. Операция в скважине может включать в себя расположение компонента в системе труб из ферромагнитного материала, который может являться любым из широкой номенклатуры внутрискважинных компонентов.
Элемент может являться корпусом, имеющим собственное магнитное поле, напряженность которого меньше, чем у ферромагнитного материала системы труб, или который может являться не ферромагнитным или немагнитным, или который может иметь собственное магнитное поле с пренебрежительно малой напряженностью. Корпус может являться трубчатым компонентом и может являться трубой, трубкой, муфтой или т.п., установленной в и/или соединенной с системой труб из ферромагнитного материала.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, создан способ определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины, содержащем систему труб из ферромагнитного материала, способ содержит следующие этапы:
спуск внутрискважинного зонда, содержащего по меньшей мере один датчик магнитного поля, через систему труб из ферромагнитного материала и мониторинг собственного магнитного поля системы труб из ферромагнитного материала с применением по
меньшей мере одного датчика магнитного поля для обнаружения присутствия элемента;
определение ориентации зонда в стволе скважины с применением по меньшей мере одного датчика ориентации внутрискважинного зонда;
и определение ориентации элемента, обнаруженного по меньшей мере одним датчиком магнитного поля в стволе скважины с помощью корреляции выходного сигнал по меньшей мере с одного датчика магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации.
Способ может содержать определение формы элемента. Элемент может являться профилем в стволе скважины. Профиль может являться окном, выполненным в системе труб из ферромагнитного материала, которое может являться окном горизонтальной скважины. Корреляция выходного сигнала по меньшей мере с одного датчика магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации может обеспечивать определение данных по форме элемента. Например, если элемент является профилем, таким как окно, периферическая ширина окна должна в общем изменяться вдоль длины ствола скважины. Способ может включать в себя определение формы окна с помощью оценки изменений в периферической ширине окна при мониторинге изменений количества ферромагнитного материала, когда устройство проходит вдоль ствола скважины.
По меньшей мере один датчик магнитного поля может ориентироваться относительно базовой линии на зонде, которая может являться разметочной линией, и способ может содержать спуск зонда в ствол скважины так, что ориентация базовой линии относительно направления на север на компасе является известной. При этом может определяться ориентация элемента, присутствие которого обнаруживается по меньшей мере одним датчиком магнитного поля, поскольку ориентация датчика относительно базовой линии является известной, и ориентация базовой линии относительно направления на север на компасе является известной. В случае спуска зонда в наклонно-направленный ствол скважины, зонд может спускаться так, что
базовая линия совмещается с верхней стороной ствола скважины.
Способ может содержать корреляцию выходного сигнала по
меньшей мере с одного датчика магнитного поля с выходным
сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации с
применением процессора. Способ может содержать предварительное
программирование процессора данными, относящимися к ориентации
базовой линии на зонде относительно направления на север на
компасе, так что выходные сигналы с датчиков магнитного поля и
ориентации можно коррелировать. Способ может содержать
предварительное программирование процессора данными,
относящимися к ориентации по меньшей мере одного датчика магнитного поля относительно базовой линии. Способ может содержать передачу данных, относящихся к глубине и ориентации элемента на поверхность. Альтернативно способ может содержать передачу данных, относящихся к выходным сигналам, на процессор, оборудованный на поверхности.
Способ может содержать спуск зонда в скважину на колонне насосно-компрессорных труб, каротажном кабеле или канате. Спуск на насосно-компрессорной трубе может являться предпочтительным, поскольку данное может обеспечивать использование в наклонно-направленной скважине. Зонд может содержать множество датчиков магнитного поля, и способ может содержать корреляцию выходных сигналов всех датчиков магнитного поля по меньшей мере с одним датчиком ориентации. С помощью корреляции выходного сигнала с конкретного датчика магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации, можно определять ориентацию элемента, обнаруженного датчиком магнитного поля (которому выходной сигнал принадлежит).
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения создан способ выполнения операции в стволе скважины, содержащем систему труб из ферромагнитного материала, способ содержит следующие этапы:
спуск в скважину внутрискважинного устройства, содержащего зонд для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины, содержащем систему труб из ферромагнитного материала, и блок для выполнения операции в скважине, который работает
совместно с элементом, через систему труб;
мониторинг собственного магнитного поля системы труб из ферромагнитного материала с применением по меньшей мере одного датчика магнитного поля зонда для определения глубины и ориентации элемента для обнаружения присутствия элемента;
определение ориентации зонда в стволе скважины с применением по меньшей мере одного датчика ориентации зонда для определения глубины и ориентации элемента;
определение ориентации элемента, обнаруженного по меньшей мере одним датчиком магнитного поля в стволе скважины с помощью корреляции выходного сигнала по меньшей мере с одного датчика магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации; и
следом за определением глубины и ориентации элемента подготовку блока для выполнения операции для совместной работы с элементом для выполнения операции в скважине.
Способ может содержать определение формы элемента. Элемент может являться профилем в стволе скважины. Профиль может являться окном, выполненным в системе труб из ферромагнитного материала, которое может являться окном горизонтальной скважины. Корреляция выходного сигнала по меньшей мере с одного датчика магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации может обеспечивать определение данных по форме элемента. Например, если элемент является профилем, таким как окно, периферическая ширина окна должна в общем изменяться вдоль длины ствола скважины. Способ может включать в себя определение формы окна с помощью оценки изменений в периферической ширине окна при мониторинге изменений количества ферромагнитного материала, когда устройство проходит вдоль ствола скважины.
Когда глубина и ориентация окна определена, может выполняться операция в скважине. Способ может включать в себя установку пакера в боковом стволе скважины для закрытия притока в основной ствол скважины. Отклоняющий инструмент может спускаться на каротажном кабеле внутри системы труб, которую используют для спуска зонда в ствол скважины и его работы в
скважине, и использоваться для отклонения пакера в боковой ствол скважины. Ориентация и/или зенитный угол бокового ствола скважины могут верифицироваться по ожидаемым параметрам с использованием датчика ориентации/зенитного угла.
Альтернативно компоновка содержащая зонд, пакер бокового ствола скважины и искривленный переводник может спускаться в основной ствол скважины. Следом за определением глубины и ориентации требуемого окна, конец искривленного переводника может устанавливаться смежно с окном, и конец искривленного переводника направляется в окно. При этом, пакер и зонд можно направлять в боковой ствол скважины с наведением искривленным переводником. Ориентацию и/или зенитный угол бокового ствола скважины можно верифицировать по ожидаемым параметрам с использованием датчика ориентации/зенитного угла. Пакер можно затем активировать для закрытия бокового ствола скважины. Зонд можно затем извлекать на поверхность, оставляя пакер и искривленный переводник в боковом стволе скважины. Настоящее изобретение предпочтительно обеспечивает проведение данной операции в одном рейсе.
В альтернативном варианте компоновку, содержащую отклоняющий инструмент, можно спускать в основной ствол скважины, устанавливать отклоняющий инструмент в рабочее положение в основном стволе скважины и использовать для отклонения пакера и зонда в боковой ствол скважины. Пакер и устройство можно освобождать от отклоняющего инструмента для направления в боковой ствол скважины. Ориентацию и/или зенитный угол бокового ствола скважины можно верифицировать по ожидаемым параметрам с использованием датчика ориентации/зенитного угла. Пакер можно затем установить в рабочее положение и освобождать зонд от пакера. Устройство можно использовать для извлечения отклоняющего инструмента из основного ствола скважины. При этом можно исключить необходимость дополнительного спуска в ствол скважины для извлечения отклоняющего инструмента. Вместе с тем, может требоваться извлечение зонда на поверхность и затем извлечение отклоняющего инструмента.
Дополнительные признаки способа выполнения операции в
стволе скважины описаны выше для третьего аспекта изобретения, или могут выводиться из или в отношении к первому или второму аспектам изобретения.
Варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее.
На Фиг. 1 схематично показано продольное сечение системы многоствольной скважины.
На Фиг. 2 показано с увеличением окно в системе труб крепления основного ствола скважины многоствольной системы Фиг. 1, как вид справа на Фиг. 1.
На Фиг. 3 показано в изометрии окно Фиг. 2.
На Фиг. 4 показан частично с продольным сечением внутрискважинный зонд для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины, содержащем систему труб из ферромагнитного материала, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
На Фиг. 5 показан с увеличением вид сбоку зонда Фиг. 4.
На Фиг. б показан зонд Фиг. 4 во время спуска в ствол скважины Фиг. 1, расположенный на позиции со стороны устья скважины от окна.
На Фиг. 7 аналогичной Фиг. б показан тот же зонд, спущенный дальше к забою.
На Фиг. 8 аналогичной Фиг. б, показан тот же зонд, спущенный еще дальше к забою и расположенный на средней точке окна.
На Фиг. 9 весьма схематично показана установка пакера в одном из боковых стволов скважины, показанной на Фиг. 1.
На Фиг. 10 весьма схематично показан другой способ установки пакера в одном из боковых стволов скважины, показанной на Фиг. 1.
На Фиг. 11 (на одной странице с Фиг. 3) показан альтернативный внутрискважинный элемент в виде выемки, выполненной во внутренней поверхности стенки обсадной колонны Фиг. 1.
На Фиг. 12 (на одной странице с Фиг. 3) схематично
показана в изометрии измененная деталь Фиг. 10 с несколькими аксиально разнесенными выемками.
На Фиг. 1 схематично показано продольное сечение системы многоствольной скважины, в общем указанной позицией 10, система содержит наклонно-направленный основной ствол 12 скважины пробуренный с поверхности и снабженный креплением в виде системы труб, образующих обсадную колонну 14. Обсадная колонна 14 установлена в основном стволе 12 скважины и зацементирована по месту, как указано позицией 22 на чертеже. Несколько боковых стволов скважины пробурены от основного ствола 12 скважины, и три таких отвода 16, 18 и 2 0 показаны на чертеже. Боковые стволы 16, 18 и 2 0 скважины разнесены вдоль длины обсадной колонны 14 и могут также быть разнесены по периметру обсадной колонны и иметь отличающуюся ориентацию (или азимуты). Боковые стволы 16, 18 и 2 0 скважины выполнены обычным способом, с применением отклоняющего инструмента, называемого отклоняющим клином (не показано). Отклоняющий клин устанавливается в нужное положение в обсадной колонне 14, и имеет цементированную поверхность, которая отклоняет бурильный или фрезерный инструмент вбок наружу для прохода через стенку обсадной колонны. Таким способом несколько окон 24, 2 6 и 2 8 выполнены в обсадной колонне 14. Одно из данных окон, а именно, окно 24, показано более детально с увеличением на Фиг. 2 так, как выглядит, если смотреть справа на Фиг. 1, а также показано в изометрии на Фиг. 3.
Боковые стволы 16, 18 и 2 0 скважины проходят от основного ствола 12 скважины в горизонтальные скважины (не показано), которые смещаются вбок от основного ствола скважины. Система труб крепления стволов скважины в виде хвостовиков 30, 32 и 34 может устанавливаться в боковых стволах скважины и цементироваться по месту, позиции 36, 38 и 40, как показано на чертеже. Обсадная колонна 14, и хвостовики 30, 32 и 34 являются ферромагнитными и значит магнитными, и поэтому все имеют присущие магнитные поля. Вместе с тем, и как понятно специалисту в данной области техники, один или несколько боковых стволов 16, 18 и 2 0 скважины могут иметь заканчивание
без крепления ствола скважины системой труб, установленных в пробуренном боковом стволе скважины. Настоящее изобретение направлено на использование собственного магнитного поля обсадной колонны 14 для последовательного определения глубины и ориентации окон 24, 26 и 28, которые в контексте настоящего изобретения, являются элементами, в частности профилями в основном стволе 12 скважины.
Ниже описано изобретение. На Фиг. 4, показано частичное продольное сечение внутрискважинного зонда для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины, содержащего систему труб из ферромагнитного материала, зонд показан в общем позицией 42. Зонд 42 также показан с увеличением на Фиг. 5. В данном примере система труб из ферромагнитного материала является обсадной колонной 14, показанной на Фиг. 1. Зонд 42 в общем содержит по меньшей мере один датчик магнитного поля и в показанном варианте осуществления содержит множество таких датчиков 44. Датчики 4 4 служат для мониторинга собственного магнитного поля обсадной колонны 14 из ферромагнитного материала для обнаружения элемента в стволе 12 скважины. В данном случае и как рассмотрено выше, элемент является одним или несколькими окнами 24, 26 и 28 горизонтального ствола.
Датчики 4 4 расположены в расстановке 4 6, проходящей вокруг периметра зонда 42. Датчики 44 являются пассивными датчиками, которые могут обнаруживать собственное магнитное поле обсадной колонны 14 при перемещении зонда 42 вдоль ствола 12 скважины. Такие датчики серийно производятся и имеются в продаже, и содержат индукционную катушку (или индукционные катушки), в которых наводится электрический ток, когда индукционная катушка перемещается в магнитном поле обсадной колонны 14. Датчики 4 4 магнитного поля при этом генерируют на выходе электрический ток, который меняется в зависимости от напряженности магнитного поля, обнаруженного датчиками. В частности, удаление материала из стенки обсадной колонны 14 во время выполнения окон 24, 26 и 2 8 влияет на магнитное поле локально в окрестности окон. Конкретно, магнитное поле в зоне обсадной колонны 14 в которой выполнены окна, слабее на окне, чем по окружности обсадной
колонны где металл остается. Данное отсутствие материала, и соответственно более слабое магнитное поле обнаруживается магнитными датчиками 44, когда зонд 42 проходит вдоль ствола 12 скважины. Ослабление лучше обнаруживается датчиками 44, которые расположены вблизи окна 24, 2 6 или 28.
Зонд 42 также содержит по меньшей мере один датчик ориентации для определения ориентации устройства в стволе скважины и в показанном варианте осуществления содержит один такой датчик 48. Можно вместе с тем создавать любое требуемое число датчиков 4 8 ориентации. Выходные сигналы с датчиков 4 4 магнитного поля коррелируются с выходными сигналами датчика 4 8 ориентации так, что можно определить ориентацию окна 24, 2 6 или 28, обнаруженную по меньшей мере одним датчиком магнитного поля в стволе 12 скважины. Датчик ориентации в общем имеет форму магнитометра или гироскопического датчика. Такие датчики также серийно производятся и имеются в продаже. Зонд 42 также содержит инклинометр 4 9, который может измерять зенитный угол. Данное может обеспечивать определение правильности входа в боковой ствол 16, 18, 2 0 скважины, поскольку можно получить данные обратной связи по зенитному углу ствола скважины (который является известным).
Зонд 42 также содержит процессор 50 для корреляции выходного сигнала с датчика 4 4 магнитного поля с выходным сигналом с датчика 4 8 ориентации. Корреляцию выходных сигналов получают следующим образом. Датчики 4 4 магнитного поля ориентируются относительно базовой линии на зонде, которая в показанном варианте осуществления является разметочной линией 52 (Фиг. 5) . Зонд 42 спускается в ствол 12 скважины так, что ориентация разметочной линии 52 относительно направления на север на компасе является известной. При этом можно определить ориентацию окна 24, 2 6 или 28, присутствие которых обнаруживается датчиком 44 магнитного поля. Указанное происходит поскольку ориентация датчиков 44 относительно разметочной линии 52 является известной, и ориентация разметочной линии 52 относительно направления на север на компасе является известной. Зонд 42 спускается в наклонно
направленный ствол 12 скважины так, что разметочная линия 52, которая определяет 'переднюю поверхность инструмента' зонда, выставляется по верхней стороне 54 ствола скважины (Фиг. 1) . Верхняя сторона является участком наклонно-направленного ствола 12 скважины, расположенным ближе к поверхности.
Процессор 50 принимает выходные сигналы с датчиков 4 4 магнитных полей и датчика 4 8 ориентации, и заранее программируется данными с учетом ориентации разметочной линии в стволе 12 скважины, и ориентации датчиков 44 магнитного поля относительно разметочной линии. Таким способом и с применением подходящего программного обеспечения, которое серийно производится и имеется в продаже, процессору 50 можно придать способность определения ориентации (азимута) датчика 44 магнитного поля, передающего выходной сигнал измерения напряженности конкретного поля. Датчик 4 4 магнитного поля самый близкий к окну 24, 2 6 или 2 8 и обращенный в него, должен обнаруживать магнитное поле с напряженностью значительно ниже, чем датчик, самый удаленный от окна и обращенный к стенке обсадной колонны 14. Выходные сигналы со всех датчиков 44 магнитного поля можно обрабатывать, получая данные ориентации окна 24, 2 6 или 28, которое обнаружено.
Что касается глубины окна 24, 26 или 28, которое обнаружено, глубина определяется следующим образом. Зонд 42 можно спускать в скважину на колонне насосно-компрессорных труб, или альтернативно на каротажном кабеле или канате (не показано). Спуск колонны насосно-компрессорных труб может, вместе с тем, являться предпочтительным, поскольку может обеспечивать работу в наклонно-направленной скважине, такой как показанная на Фиг. 1. Глубина зонда в стволе скважин является известной, поскольку длина колонны насосно-компрессорных труб, каротажного кабеля или каната, спускаемого в скважину, является известной. Глубина окна 24, 2 6 или 28, обнаруженного датчиком 44 магнитного поля, может при этом определяться корреляцией длины колонны насосно-компрессорных труб, каротажного кабеля или каната, спущенного в ствол 12 скважины, с данными, относящимися к обнаружению окна. Например, когда один из
датчиков 4 4 магнитного поля первым обнаруживает уменьшение напряженности магнитного поля, это указывает, что данный датчик достиг окна 24, 2 6 или 28, где ферромагнитный материал удален из стенки обсадной колонны 14.
Корреляция выходного сигнала с датчиков 4 4 магнитного поля с выходным сигналом датчика 4 8 ориентации также обеспечивает определение данных по форме окна 24, 2 6 или 28. Указанное получается, поскольку периферическая ширина окна 24, 26, 28 изменяется по длине ствола 12 скважины. Зонд 42 обеспечивает определение формы окна, поскольку выполнен с возможностью распознавать изменения периферической ширины по обнаруженным изменениям в количестве ферромагнитного материала. Данное показано на Фиг. 6-8. На Фиг. 6 зонд показан во время спуска в ствол 12 скважины, установленным в положении со стороны устья скважины от окна 24. В данный момент времени датчик 44 магнитного поля обнаруживает полную напряженность магнитного поля обсадной колонны 14 из ферромагнитного материала. На Фиг.
7 показан зонд 42, прошедший дальше к забою скважины, здесь два датчика 44а и 44Ь магнитного поля обращены в окно 24 и при этом обнаруживают значительно уменьшенную напряженность магнитного поля вследствие отсутствия ферромагнитного материала. Дополнительный датчик 44с перекрывает кромку 55 окна 24 и обнаруживает уменьшенную напряженность магнитного поля, которая больше напряженности, обнаруженной датчиками 44а и 44Ь. На Фиг.
8 показан зонд 42 установленный в средней точке 57 окна 24 с максимальной шириной, где гораздо больше датчиков 4 4 магнитного поля обнаруживают уменьшенную напряженность магнитного поля.
Процессор 50 выполнен с возможностью передачи данных, относящихся к глубине и ориентации окна 24, 2 6 или 2 8 на поверхность. Для этого зонд 42 содержит связное устройство 56 для передачи данных на поверхность, такие данные могут относиться к глубине и/или ориентации окна 24, 26 или 28. Связное устройство 5 6 выполнено с возможностью передачи данных на поверхность в режиме реального времени для обеспечения обратной связи, относящейся положению устройства в стволе скважины, то есть глубине и ориентации окна 24, 2 6 или 28. Как
описано ниже, указанное обеспечивает последующее выполнение операции в скважине. В показанном варианте осуществления связное устройство является гидравлическим и имеет форму генератора 56 импульсов давления текучей среды для передачи импульсов давления текучей среды, представляющих данные на поверхность. Один такой подходящий генератор импульсов давления текучей среды раскрыт в патентной публикации International Patent Publication No. WO-2011/004180 заявителей, включена в данном документе в виде ссылки. Генератор 56 импульсов расположен в стенке 58 основного корпуса 60 зонда 42, так что не дросселирует основной канал 62 устройства.
Когда глубина и ориентация окна 24, 26 или 28 определена, и получено подтверждение, что окно правильное, можно проводить требуемую операцию в скважине. В показанном варианте осуществления горизонтальная скважина, которая поддерживает связь с основным стволом 12 скважины через боковой ствол 16 скважины, начала производить воду. Операция в скважине включает в себя установку пакера в хвостовике 30, расположенном в боковом стволе 16 скважины для закрытия притока в основной ствол 12 скважины. На Фиг. 9 весьма схематично показана установка пакера 66 в боковом стволе 16 скважины. Следом за определением глубины и ориентации окна 2 4 отклоняющий инструмент 68 спускается на каротажном кабеле (не показано) вниз внутри колонны 7 9 насосно-компрессорных труб, которая используется для спуска зонда 42 в ствол 12 скважины. Отклоняющий инструмент несет замковые фиксаторы 72, которые фиксируются снаружи в выемке 7 4 в стенке колонны насосно-компрессорных труб 70. Положение выемки 7 4 относительно датчика 44 магнитного поля является известным, так что отклоняющий инструмент отводится надлежащим образом и устанавливается для отклонения пакера 66 в боковой ствол 16 скважины. Затем пакер 6 6 спускается в скважину на колонне 7 6 инструмента и отклоняется в боковой ствол 16 скважины. Ориентация бокового ствола 16 скважины верифицируется по ожидаемым параметрам с использованием датчика 4 8 ориентации, и зенитный угол аналогично верифицируется с использованием инклинометра 50.
Пакер 66 можно затем установить в рабочее положение, и колонну
7 6 инструмента и отклоняющий инструмент 68 можно извлечь из скважины. Предпочтительно зонд 42 можно удерживать в стволе 12 скважины, и не требуется его подъем на поверхность для спуска пакера 66 в боковой ствол 16 скважины и его установки в рабочее положение.
На Фиг. 10, показан альтернативный способ входа в один из боковых стволов скважины, в данном случае в боковой ствол 18 скважины. Компоновка, содержащая зонд 42, пакер 66 бокового ствола скважины и искривленный переводник 82, известных в технике типов, спускаются в ствол 12 скважины. Зонд 42 применяется для определения местоположения окна 2 6, способом, описанным выше. Зонд 42 затем подтягивают назад в сторону устья скважины для установки конца 84 искривленного переводника 82 в нужное место смежно с окном 26. Местоположение конца 8 4 искривленного переводника относительно зонда 42 является известным, так что искривленный переводник 82 можно установить с концом 8 4 смежным окну 26. С помощью нужных манипуляций колонны насосно-компрессорных труб, несущей компоновку, конец
8 4 искривленного переводника можно затем направить в окно 26. При этом пакер 66 и зонд 42 можно направлять в боковой ствол 18 скважины, с помощью искривленного переводника 82. Ориентацию и зенитный угол бокового ствола 18 скважины можно затем верифицировать, сравнивая с ожидаемыми параметрами, для гарантирования входа в правильный боковой ствол скважины. Пакер 66 можно затем активировать для закрытия бокового ствола 18 скважины. Гидравлический освобождающий инструмент 8 6, который соединяет зонд 42 с пакером 66, можно затем привести в действие для освобождения зонда 42 для извлечения на поверхность, оставляя пакер 66 и искривленный переводник 82 в боковом стволе 18 скважины. Настоящее изобретение предпочтительно обеспечивает проведение данной операции за один рейс в скважину, в котором оборудование, которое требуется для отклонения пакера 66 в боковой ствол 18 скважины, и установки и акивирования пакера, спускается вместе с зондом 42.
В варианте (не показано) компоновки, показанной на Фиг. 10
и описанной выше, можно создать компоновку, в которой искривленный переводник 82 заменяется отклоняющим инструментом, который можно установить в основном стволе 12 скважины и применять для отклонения пакера бб и зонда 42 в боковой ствол 18 скважины. Отклоняющий инструмент имеет тип, известный в отрасли, и соединяется с пакером бб гидравлическим освобождающим инструментом, аналогичным инструменту 8 6 Фиг. 10. Следом за идентификацией окна 2 6 отклоняющий инструмент можно установить в основном стволе 12 скважины, применяя подходящий пакер, и привести в действие гидравлический освобождающий инструмент для освобождения пакера бб и зонда 42 от отклоняющего инструмента. Пакер бб и зонд 42 можно затем направить в боковой ствол 18 скважины, применяя отклоняющий инструмент способом аналогичным описанному выше и показанному на Фиг. 9. После верификации ориентации и зенитного угла бокового ствола скважины пакер б б можно установить в рабочее положение и зонд 42 освободить от пакера. Зонд 42 может выполняться с возможностью извлечения отклоняющего инструмента из основного ствола 12 скважины, исключая необходимость дополнительного рейса в ствол скважин для извлечения отклоняющего инструмента. Вместе с тем может потребоваться отдельное извлечение зонда 42 на поверхность и последующее извлечение отклоняющего инструмента.
Хотя зонд 42 настоящего изобретения описан выше и показан на Фиг. 1-9 во время определения глубины и ориентации элемента который является профилем в виде окна 24, 2 6 и 28, устройство может применяться для определения глубины/ориентации широкой номенклатуры различных внутрискважинных элементов. Например, и как показано в сечении на Фиг. 11, элемент может являться профилем в виде выемки, пазом или каналом 78, выполненным во внутренней поверхности стенки 8 0 обсадной колонны из ферромагнитного материала. Выемка 7 8 может образовывать профиль под фиксатор для приема элемента фиксатора (не показано), взаимодействующего с профилем под фиксатор, который может служить для установки внутрискважинного инструмента в обсадной колонне 14 для выполнения инструментом требуемой операции. На
Фиг. 12 схематично показан в изометрии дополнительный вариант, в котором имеется несколько аксиально разнесенных выемок 7 8а -78f, глубину и ориентацию которых можно определить, применяя зонд 42. Элемент может альтернативно являться корпусом (не показано), имеющим собственное магнитное поле, с напряженностью меньше, чем у обсадной колонны 14 из ферромагнитного материала, или который может быть не ферромагнитным или немагнитным, или который может иметь пренебрежительно малую напряженность собственного магнитного поля. Корпус может являться трубчатым компонентом и может являться трубой или муфтой или т.п., установленным в и/или соединенным с обсадной колонной 14 из ферромагнитного материала. Различные отрезки немагнитных или с уменьшенной напряженностью магнитного поля труб можно применять для идентификации некоторых секций ствола 12 скважины.
Настоящее изобретение дает многочисленные преимущества, некоторые из которых рассмотрены выше. Изобретение может обеспечить определение формы, местоположения (глубины) и ориентации (передней поверхности инструмента) профиля в основном стволе скважины. Указанное достигается быстро, просто и недорого. Местоположение и ориентацию элемента, в частности, окна можно определить в одном рейсе, в котором в скважину устанавливается оборудование, например, в боковой ствол скважины. Зенитный угол и азимут бокового ствола скважины также можно определить в режиме реального времени для подтверждения входа в правильный отвод.
Различные модификации можно выполнять в описанном выше без отхода от сущности или объема настоящего изобретения.
Например, по меньшей мере один датчик магнитного поля можно отнести аксиально вдоль длины зонда от по меньшей мере одного другого датчика. Зонд может содержать множество расстановок датчиков магнитного поля, где каждая расстановка содержит множество датчиков магнитного поля. Каждая расстановка может быть отнесена аксиально вдоль длины зонда по меньшей мере от одной другой расстановки. Каждая расстановка может быть отнесена вокруг периферии зонда от по меньшей мере одной другой расстановки.
Система труб из ферромагнитного материала может являться одной из широкой номенклатуры систем труб нефтепромыслового сортамента, которые можно развертывать в стволе скважины, и которые могут содержать без ограничения этим систему труб крепления ствола скважины (обсадную колонну, хвостовик), гибкую насосно-компрессорную трубу, эксплуатационную насосно-компрессорную трубу или колонну насосно-компрессорных труб для развертывания инструмента или компоновки в скважине.
Устройство может выполняться с возможностью передачи
сигналов выходных данных на процессор, оборудованный на
поверхности. Связное устройство может иметь
электродистанционное управление, и может передавать данные на поверхность по связному кабелю, проходящему к поверхности, по системе труб из ферромагнитного материала или другой системе труб в стволе скважины. Другие связные устройства можно также применять, например, устройства акустической связи или устройства радиосвязи.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Внутрискважинный зонд для определения глубины и
ориентации элемента в стволе скважины, содержащем систему труб
из ферромагнитного материала, содержащий:
по меньшей мере один датчик магнитного поля для мониторинга собственного магнитного поля системы труб из ферромагнитного материала, который обнаруживает присутствие элемента; и
по меньшей мере один датчик ориентации для определения ориентации устройства в стволе скважины;
в котором выходной сигнал по меньшей мере с одного датчика магнитного поля может коррелировать с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации, так что можно определять ориентацию элемента, обнаруженного по меньшей мере одним датчиком магнитного поля в стволе скважины.
2. Зонд по п. 1, в котором по меньшей мере один датчик магнитного поля является пассивным датчиком магнитного поля.
3. Зонд по любому из предыдущих п.п., содержащий множество датчиков магнитного поля, разнесенных вокруг периферии устройства, для обеспечения обнаружения элемента и/или определения формы элемента.
4. Зонд по любому из предыдущих п.п., содержащий множество расстановок датчиков магнитного поля, где каждая расстановка содержит множество датчиков магнитного поля, и каждая расстановка отнесена аксиально вдоль длины зонда от по меньшей мере одной другой расстановки и/или каждая расстановка отнесена вокруг периферии зонда от по меньшей мере одной другой расстановки.
5. Зонд по любому из предыдущих п.п., содержащий по меньшей мере один датчик для измерения зенитного угла.
6. Зонд по любому из предыдущих п.п., в котором элемент является профилем в стволе скважины, выполненным в системе труб из ферромагнитного материала или в отдельной детали, соединенной с системой труб из ферромагнитного материала.
7. Зонд по п. 6, в котором профиль является окном, выполненным в системе труб из ферромагнитного материала.
2.
8. Зонд по п. б, в котором профиль является выемкой, пазом или каналом, выполненным во внутренней поверхности стенки системы труб из ферромагнитного материала для приема элемента фиксатора, который должен взаимодействовать с профилем под фиксатор.
9. Зонд по любому из п.п. 1-5, в котором элемент является корпусом, имеющим собственное магнитное поле, напряженность которого меньше, чем у ферромагнитного материала системы труб; который является немагнитным; или который имеет собственное магнитное поле с пренебрежительно малой напряженностью.
10. Зонд по любому из предыдущих п.п., в котором корреляция выходного сигнала по меньшей мере с одного датчика магнитного поля и выходного сигнала по меньшей мере с одного датчика ориентации обеспечивает определение данных по форме элемента.
11. Зонд по любому из предыдущих п. п., в котором по меньшей мере один датчик магнитного поля ориентируется относительно базовой линии на зонде и при этом при использовании зонд спускается в ствол скважины так, что ориентация базовой линии относительно направления на север на компасе является известной, при этом можно определить ориентацию элемента, присутствие которого обнаруживает по меньшей мере один датчик магнитного поля.
12. Зонд по п. 11, содержащий процессор для корреляции выходного сигнала по меньшей мере с одного датчика магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации, и в котором процессор предварительно программируется данными, относящимися к ориентации базовой линии на зонде относительно направления на север на компасе так, что выходные сигналы с датчиков магнитного поля и ориентации можно коррелировать.
14. Зонд по п. 12, при зависимости от п. 3 или 4 в котором процессор выполнен с возможностью приема выходных сигналов со всех датчиков так что, с помощью корреляции выходного сигнала конкретного датчика магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере одного датчика ориентации можно получить
определение ориентации элемента, обнаруженного датчиком магнитного поля, которому выходной сигнал принадлежит.
15. Зонд по любому из предыдущих п.п., содержащий связное устройство для передачи на поверхность данных, относящихся к глубине и/или ориентации элемента в режиме реального времени.
16. Внутрискважинное устройство для выполнения операции в скважине, содержащее:
зонд для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины, содержащем систему труб из ферромагнитного материала; и
блок для выполнения операции в скважине, который выполнен с возможностью совместной работы с элементом;
в котором зонд для определения глубины и ориентации элемента содержит:
по меньшей мере один датчик магнитного поля для мониторинга собственного магнитного поля системы труб из ферромагнитного материала, который обнаруживает присутствие элемента; и
по меньшей мере один датчик ориентации для определения ориентации устройства в стволе скважины;
в котором выходной сигнал по меньшей мере с одного датчика магнитного поля можно коррелировать с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации, так что можно определять ориентацию элемента, обнаруженного по меньшей мере одним датчиком магнитного поля в стволе скважины;
и в котором следом за определением глубины и ориентации элемента можно проводить операцию в скважине.
17. Устройство по п. 16, в котором зонд для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины является устройством по любому из п.п. 2-15.
18. Способ определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины, содержащем систему труб из ферромагнитного материала, содержащий следующие этапы:
спуск внутрискважинного зонда, содержащего по меньшей мере один датчик магнитного поля, через систему труб из ферромагнитного материала и мониторинг собственного магнитного
поля системы труб из ферромагнитного материала с применением по меньшей мере одного датчика магнитного поля для обнаружения присутствия элемента;
определение ориентации зонда в стволе скважины с применением по меньшей мере одного датчика ориентации внутрискважинного зонда; и
определение ориентации элемента, обнаруженного по меньшей мере одним датчиком магнитного поля в стволе скважины с помощью корреляции выходного сигнала по меньшей мере с одного датчика магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации.
19. Способ по п. 18, содержащий определение данных по форме элемента с помощью корреляции выходного сигнала по меньшей мере с одного датчика магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации.
20. Способ по п. 18 или 19, в котором элемент является окном, выполненным в системе труб из ферромагнитного материала, и способ включает в себя определение формы окна с помощью оценки изменений в периферической ширине окна при мониторинге изменений количества ферромагнитного материала, когда зонд проходит вдоль ствола скважины.
21. Способ по любому из п. п. 18-20, содержащий
ориентирование по меньшей мере одного датчика магнитного поля
относительно базовой линии на зонде и спуск зонда в ствол
скважины так, что ориентация базовой линии относительно
направления на север на компасе является известной, так что
можно определить ориентацию элемента, присутствие которого
обнаруживается по меньшей мере одним датчиком магнитного поля.
22. Способ по п. 21, в котором ствол скважины является наклонно-направленным, и способ содержит такой спуск зонда, что базовая линия совмещается с верхней стороной ствола скважины.
23. Способ по п. 21 или 22, содержащий корреляцию выходного сигнала по меньшей мере с одного датчика магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации с применением процессора зонда и предварительное программирование процессора данными, относящимися к ориентации
22.
базовой линии на зонде относительно направления на север на компасе так, что выходные сигналы с датчиков магнитного поля и ориентации можно коррелировать.
24. Способ по п. 23, содержащий предварительное
программирование процессора данными, относящимися к ориентации
по меньшей мере одного датчика магнитного поля относительно
базовой линии.
25. Способ по любому из п.п. 18-24, содержащий передачу данных, относящихся к глубине и ориентации элемента на поверхность в режиме реального времени.
26. Способ по любому из п.п. 18-25, в котором устройство содержит множество датчиков магнитного поля, и способ содержит корреляцию выходных сигналов всех датчиков магнитного поля по меньшей мере с одним датчиком ориентации, при этом корреляция выходного сигнала конкретного датчика магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере одного датчика ориентации обеспечивает определение ориентации элемента, обнаруженного датчиком магнитного поля, которому выходной сигнал принадлежит.
27. Способ выполнения операции в стволе скважины,
содержащем систему труб из ферромагнитного материала, способ
содержит следующие этапы:
спуск в скважину устройства, содержащего зонд для определения глубины и ориентации элемента в стволе скважины, содержащем систему труб из ферромагнитного материала, и блока для выполнения операции в скважине, который работает совместно с элементом, через систему труб;
мониторинг собственного магнитного поля системы труб из ферромагнитного материала с применением по меньшей мере одного датчика магнитного поля зонда для определения глубины и ориентации элемента для обнаружения присутствия элемента;
определение ориентации устройства в стволе скважины с применением по меньшей мере одного датчика ориентации зонда для определения глубины и ориентации элемента;
определение ориентации элемента, обнаруженного по меньшей мере одним датчиком магнитного поля в стволе скважины с помощью корреляции выходного сигнала по меньшей мере с одного датчика
магнитного поля с выходным сигналом по меньшей мере с одного датчика ориентации; и
следом за определением глубины и ориентации элемента подготовка блока выполнения операции для совместной работы с элементом для выполнения операции в скважине.
28. Способ по п. 27, в котором элемент является профилем в стволе скважины.
29. Способ по п. 27, в котором профиль является окном, выполненным в системе труб из ферромагнитного материала.
30. Способ по п. 2 9, содержащий определение формы окна с помощью оценки изменений в периферической ширине окна при мониторинге изменений количества ферромагнитного материала, когда зонд проходит вдоль ствола скважины.
31. Способ по п. 29 или 30, в котором окно является окном бокового ствола скважины.
32. Способ по п. 31, в котором операция в скважине выбирается из группы, содержащей:
установку сдвоенного пакера в боковом стволе скважины для изоляции участка бокового ствола скважины;
спуск пакера в боковой ствол скважины для закрытия ствола скважины; и
выполнение обработки пласта для интенсификации притока в горизонтальной скважине.
33. Способ по п. 31 или 32, включающий в себя установку пакера в боковом стволе скважины следом за определением глубины и ориентации окна для закрытия притока в основной ствол скважины.
34. Способ по п. 32, содержащий спуск отклоняющего инструмента в скважину внутри системы труб, которую используют для спуска зонда в ствол скважины и его работы в скважине, и применение отклоняющего инструмента для отклонения сдвоенного пакера/пакера в боковой ствол скважины.
35. Способ по п. 32, содержащий спуск сдвоенного пакера/пакера для бокового ствола скважины и искривленного переводника в основной ствол скважины, установку конца искривленного переводника смежно с окном, и направление конца
34.
искривленного переводника в окно.
36. Способ по п. 35, содержащий активирование сдвоенного пакера для изоляции участка бокового ствола скважины или активирование пакера для закрытия бокового ствола скважины и затем извлечение устройства на поверхность, оставляя сдвоенный пакер/пакер и искривленный переводник в боковом стволе скважины.
37. Способ по п. 32, содержащий спуск компоновки, содержащей отклоняющий инструмент, в основной ствол скважины, установку отклоняющего инструмента в основном стволе скважины и отклонение сдвоенного пакера/пакера и зонда в боковой ствол скважины.
38. Способ по п. 37, содержащий освобождение сдвоенного пакера/пакера и зонда от отклоняющего инструмента и направление их в боковой ствол скважины, установку в рабочее положение сдвоенного пакера/пакера и затем освобождение зонда от сдвоенного пакера/пакера, и использование зонда для извлечения отклоняющего инструмента из основного ствола скважины.
39. Способ по любому из п.п. 29-38, в котором:
окно является одним из множества окон, каждое окно связано с горизонтальной скважиной, окна разнесены друг от друга вдоль длины основного ствола скважины и/или имеют отличающуюся ориентацию (азимуты);
и в котором способ включает в себя определение местоположения одного из окон и последующий вход в отвод через окно так, что можно выполнять операцию в скважине.
40. Способ по п. 28, в котором профиль является профилем под фиксатор для приема элемента фиксатора, который должен взаимодействовать с профилем, и при этом способ содержит вход фиксатора в профиль, при котором можно выполнять операцию в скважине.
По доверенности
ФИГ. 8
2/10
3/10
ФИГ.12
2/10
3/10
ФИГ.12
4/10
3/10
ФИГ.12
7/10
ФИГ.7
7/10
ФИГ.7
9/10
ФИГ.9
9/10
ФИГ.9