Каротажная система для ствола буровой скважины

1 Изобретение относится к каротажной системе для использования в буровой скважине,образованной в геологической формации. На практике, при бурении ствола скважины каждый последующий участок ствола скважины обычно бурят после крепления обсадной колонной ранее пробуренных участков ствола скважины. После завершения бурения последующего участка опускают каротажный прибор с помощью вспомогательного каната через предварительно установленную обсадную колонну во вновь пробуренный участок для того,чтобы провести измерение параметров скважины. Примером такого каротажного прибора является прибор для проверки пластового давления/пробоотборник для измерения давления или состава флюида, присутствующего в геологической формации. Такой каротажный прибор снабжен трубой, которую проталкивают в стенку ствола буровой скважины на короткое расстояние для того, чтобы создать канал для прохождения флюидов между флюидом геологической формации и камерой для флюидов каротажного прибора. Недостатком такого способа регистрации с помощью каротажного прибора, опускаемого на канате в буровую скважину, является то, что в течение спуска и работы каротажного прибора необходимо дополнительное время бурения. Другим недостатком является то, что существует опасность блокировки каротажного прибора в открытом участке скважины. Кроме того, каротажный прибор нельзя ввести в важную часть участка вновь пробуренной скважины, например, в случае сильно наклоненных или горизонтальных участков буровой скважины. В результате, нельзя получить ценную информацию об окружающей формации. Задача изобретения заключается в том,чтобы выполнить усовершенствованную каротажную систему, которая устранила бы недостатки известной системы. Согласно изобретению выполнена каротажная система для использования в буровой скважине, сформированной в геологической формации, содержащая трубчатый элемент, который будет устанавливаться в буровой скважине, и каротажный элемент, включающий в себя трубу, имеющую входное отверстие и перемещающуюся в радиальном направлении трубчатого элемента между втянутым положением, в котором каротажный элемент, по существу, размещается внутри трубчатого элемента,и выпущенным положением, в котором каротажный элемент простирается вне трубчатого элемента, для того, чтобы входное отверстие поддерживало связь по каналу для движения флюидов с геологической формацией при установке трубчатого элемента в буровую скважину,при этом каротажная система дополнительно содержит устройство привода для перемещения 2 каротажного элемента между втянутым положением и выпущенным положением. Таким образом, с помощью буровой установки достигается экономия ценного времени бурения, так как трубчатый элемент образует неотъемлемую часть каротажной системы, которая, так или иначе, должна спускаться в буровую скважину. Таким образом, отсутствует необходимость в отдельном спуске каротажного прибора в буровую скважину с помощью вспомогательного каната в течение периодов между спуском/установкой трубчатого элемента и бурением последующего участка ствола скважины. К тому же, спуск трубчатого элемента в сильно наклоненные или горизонтальные участки ствола скважины можно выполнить легче,чем спуск вспомогательного каната в такие участки. Другим преимуществом каротажной системы согласно изобретению является то, что с помощью перемещения каротажного элемента вo втянутое положение трубчатый элемент можно спускать в буровую скважину беспрепятственно с помощью каротажной системы и без риска повреждения каротажного элемента. Кроме того, при перемещении каротажного элемента в выпущенное положение после установки трубчатого элемента в буровой скважине можно определить характеристики флюида геологической формации (например, давление или состав) в спускоподъемной операции для каротажного прибора. Соответственно устройство привода размещается с возможностью съема внутри трубчатого элемента. Таким образом, после спуска трубчатого элемента в буровую скважину и определения характеристик флюида устройство привода можно извлечь из трубчатого элемента и доставить на поверхность так, чтобы внутренняя часть трубчатого элемента была свободна от препятствий для того, чтобы обеспечить проход каротажных приборов или отобранных флюидов через трубчатый элемент. Трубчатым элементом предпочтительно может быть обсадная колонна ствола скважины,хвостовик ствола скважины и бурильная колонна. Ниже приводится более подробное описание изобретения посредством примера со ссылкой на сопроводительные чертежи, где фиг. 1 схематически изображает вариант осуществления каротажной системы изобретения в первом режиме работы; и фиг. 2 схематически изображает вариант осуществления (фиг. 1) во втором режиме работы. На фиг. 1 и 2 показана обсадная колонна 1 ствола скважины, размещенная в буровой скважине 2, сформированной в геологической формации 4, причем обсадная колонна 1 еще не зацементирована в буровой скважине 2, но временно исключена из буровой установки (не показано) на поверхности. Обсадная колонна 1 3 включает в себя верхний участок 6 обсадной колонны, промежуточный участок 8 обсадной колонны, подсоединенный к верхнему участку 1 обсадной колонны с помощью соединителя 9, и нижний участок 10 обсадной колонны, подсоединенный к промежуточному участку обсадной колонны с помощью соединителя 11. Промежуточный участок 8 обсадной колонны снабжен отверстием 12, в котором размещены основная прокладка 14 и телескопический элемент 16. Прокладка 14 имеет цилиндрическую форму и имеет внешнюю поверхность 14 а, обращенную к стенке буровой скважины, и внутреннюю поверхность 14b, обращенную к внутренней части участка 8 обсадной колонны. По меньшей мере,концевая часть основной прокладки на стороне внешней поверхности 14 изготовлена из эластомерного материала. Телескопический элемент 16 соединяет основную прокладку 14 с участком 8 обсадной колонны и размещается с возможностью телескопического перемещения в радиальном направлении (обсадной колонны 1) для того, чтобы перемещать основную прокладку 14 между втянутым положением, в котором основная прокладка 14 располагается, по существу, внутри по внешнему радиусу участка 8 обсадной колонны, и выпущенным положением, в котором основная прокладка 14 простирается за внешний радиус участка 8 обсадной колонны, и внешняя поверхность 14 а находится в контакте со стенкой буровой скважины 2. Кроме того,телескопический элемент 16 изолирует основную прокладку 14 относительно участка 8 обсадной колонны. Основная прокладка 14 снабжена буром 18, который простирается в радиальном направлении участка 8 обсадной колонны, в котором труба 22 размещается так, чтобы труба 22 могла проскальзывать через бур 18 с выбранным ходом. Труба 22 имеет на своем конце внутренней части выступ 24, который при контакте с внутренней поверхностью 14 а предотвращает дальнейшее скольжение, направленное наружу, трубы 22. Пружина 25 сжатия, размещенная между выступом 24 и внутренней поверхностью 14b основной прокладки 14, сдвигает трубу 22 в положение по радиальному направлению внутрь. Внутри трубы 22 предусмотрен шаровой клапан 26, включающий в себя шарик 28, который отклоняется в противоположную сторону от седла 30 клапана с помощью пружины 32. Шаровой клапан 26 препятствует протеканию флюида из внешней части участка 8 обсадной колонны во внутреннюю его часть при отклонении шарика 28 в противоположную сторону от седла 30 клапана. Основная прокладка 14 смещается в свое втянутое положение с помощью пластинчатой пружины 29, которая простирается вдоль внешней поверхности участка 8 обсадной колонны и соединяется на ее противоположных концах к 4 участку 8 обсадной колонны. Пластинчатая пружина 8 выполнена с отверстием (не показано) для прохода через него трубы 22, когда труба 22 скользит снаружи через бур 18. Устройство 34 привода размещается с возможностью съема внутри участка 8 обсадной колонны и фиксируется к стенке обсадной колонны с помощью блокировочного узла (не показано). Устройство 34 привода включает в себя вспомогательную прокладку 36 цилиндрической формы, изготовленную из эластомерного материала, причем вспомогательная прокладка 36 размещается концентрически относительно основной прокладки 14 и подъемного приспособления 38, размещенного для смещения вспомогательной прокладки 36 в противоположном направлении от основной прокладки 14 для того, чтобы передвигать основную прокладку 14 между втянутым положением и выпущенным положением. Кроме того, устройство 34 привода включает в себя опорный элемент 40 для поддержки подъемного приспособления 38 напротив внутренней поверхности участка 8 обсадной колонны, электрический двигатель 42 для привода в действие подъемного приспособления 38, камеру 44 для флюида, снабженную манометром (не показано), электронный блок управления/памяти (не показано) для управления электрическим двигателем 42 и манометром и для хранения показаний давления манометра и аккумулятор (не показано) для запитки блока управления/памяти и электрического двигателя 42. Вспомогательная прокладка 36 снабжена трубкой 46, которая простирается концентрически через вспомогательную прокладку 36 и размещается для смещения шарика 28 в направлении от седла 30 клапана и обеспечения канала для движения флюидов между трубой 22 и камерой 44 для флюида, когда вспомогательная прокладка смещается в противоположном направлении от основной прокладки 14. Основная прокладка 14, вспомогательная прокладка 36 и труба 22 имеют такие размеры,что после перемещения вспомогательной прокладки 36 в направлении, противоположном основной прокладке 14, вспомогательная прокладка 36 толкает в противоположном направлении трубу 22, которая таким образом движется в радиальном направлении наружу через бур 18 и отверстие пластинчатой пружины 29 до тех пор, пока выступ 24 находится в контакте с внутренней поверхностью 14b основной прокладки 14. Ниже приведено описание нормальной работы узла со ссылкой на фиг. 1 и 2, на которых фиг. 1 изображает основную прокладку 14 во втянутом положении и фиг. 2 изображает основную прокладку в выпущенном положении. Во время нормальной работы устройство 34 привода фиксируется в участке 8 обсадной колонны посредством блокировочного узла, и участки 6 и 10 обсадной колонны присоединя 5 ются к участку 8 обсадной колонны с помощью соответствующих соединителей 9, 11. Затем в буровую скважину 2 опускают обсадную колонну 1 (с основной прокладкой 14 во втянутом положении). Спуск прекращается в случае, когда основная прокладка 14 достигает выбранной глубины в буровой скважине, где необходимо провести измерение флюида геологической формации, такой как нефть или вода. Далее,используется система беспроводного управления (не показано), расположенная на поверхности, для возбуждения блока управления/памяти для запуска электрического двигателя 42 с тем,чтобы двигатель 42 позволял подъемному приспособлению 38 смещать вспомогательную прокладку 36 напротив основной прокладки 14. Таким образом, основная прокладка 14 перемещается от втянутого положения в выпущенное положение, в котором внешняя поверхность 14 а основной прокладки 14 смещается в противоположном направлении от стенки буровой скважины (фиг. 2). Одновременно вспомогательная прокладка 36 толкает в противоположном направлении трубу 22 так, чтобы она выступала наружу через отверстие пластинчатой пружины 29 и простиралась на коротком расстоянии в стенке буровой скважины, а труба 46 смещала шарик 28 в направлении от седла 30 клапана и таким образом обеспечивала канал для движения флюидов между трубой 22 и камерой 44 для флюидов. В результате, камера 44 обеспечивает канал с флюидами, присутствующими в геологической формации. Затем блок управления/памяти приводит в действие манометр для того, чтобы измерить давление флюида формации и сохранить полученные в результате данные о давлении в электронной памяти. Затем электрический двигатель 42 отводит назад подъемное приспособление 34 для того,чтобы переместить вспомогательную прокладку 36 в радиальном направлении внутрь. В результате, основная прокладка 14 также перемещается в радиальном направлении внутрь благодаря усилию смещения от пластинчатой пружины 29. Основная прокладка 14 и вспомогательная прокладка 36 остаются в контакте до тех пор, пока основная прокладка 14 не достигнет своего втянутого положения. Кроме того, перемещение вспомогательной прокладки 36 в радиальном направлении внутрь приводит к тому, что вспомогательная прокладка 36 начинает смещаться относительно основной прокладки 14, и труба 46 смещается от шара 28 так, что пружина 18 смещает шарик 28 в противоположном направлении от седла 30 клапана, таким образом закрывая шаровой клапан 26. В случае необходимости проведения других измерений давления флюидов формации на различных глубинах буровой скважины обсадную колонну 1 поднимают или опускают через буровую скважину 2 так,чтобы передвинуть основную прокладку 14 в 6 буровой скважине 1 в требуемых глубинах. Затем повторяют процедуру, описанную выше. После завершения требуемых измерений давления подходящее устройство извлечения(не показано) опускают через обсадную колонну 1 в устройство 34 привода для того, чтобы разблокировать устройство 34 привода от участка 8 обсадной колонны и извлечь устройство 34 привода на поверхность. Затем на поверхности считывают из электронной памяти данные относительно давления. Если отсутствует необходимость проведения других измерений давления флюидов формации, то обсадную колонну 1 цементируют в буровой скважине 1. В случае если буровую скважину 2 необходимо бурить дальше, то блокировочный узел выбуривают из обсадной колонны 1 перед началом следующего бурения. Вместо считывания данных давления из электронной памяти после извлечения устройства 34 привода на поверхность, давление можно альтернативно считать путем продолжения линии передачи данных (например, с помощью электрического проводника) с поверхности в устройство 34 привода и передачи данных в форме электрических сигналов через линию передачи данных на поверхность в случае, когда устройство 34 привода все еще зафиксировано в обсадной колонне 1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Каротажная система для использования в буровой скважине, сформированной в геологической формации, содержащая трубчатый элемент, который устанавливается в буровой скважине, и каротажный элемент, включающий в себя трубу, имеющую входное отверстие и выполненную с возможностью перемещения в радиальном направлении трубчатого элемента между втянутым положением, в котором каротажный элемент, по существу, размещается внутри трубчатого элемента, и выпущенным положением, в котором каротажный элемент простирается вне трубчатого элемента так, что входным отверстием поддерживается связь для движения флюидов с геологической формацией,когда трубчатый элемент устанавливается в буровую скважину, при этом каротажная система дополнительно содержит устройство привода для перемещения каротажного элемента между своим втянутым положением и выпущенным положением, где трубчатый элемент образует обсадную колонну ствола скважины, хвостовик ствола скважины или бурильную колонну. 2. Каротажная система по п.1, в которой каротажный элемент включает в себя прокладку,которая простирается напротив стенки буровой скважины, когда трубчатый элемент установлен в буровой скважине, и каротажный элемент находится в своем выпущенном положении. 3. Каротажная система по п.2, дополнительно содержащая телескопический элемент, соединяющий между собой прокладку и трубчатый элемент и размещенный для выполнения телескопического перемещения с возможностью перемещения каротажного элемента между втянутым положением и выпущенным положением. 4. Каротажная система по п.2 или 3, в которой прокладка образует основную прокладку,и устройство привода включает в себя вспомогательную прокладку, размещенную для смещения каротажного элемента от втянутого положения в выпущенное положение. 5. Каротажная система по п.4, в которой устройство привода снабжено камерой для флюидов, и вспомогательная прокладка снабжена трубой, размещенной для обеспечения связи для движения флюидов между трубой и камерой для флюидов, когда вспомогательная прокладка смещается напротив каротажного элемента. 6. Каротажная система по п.4 или 5, в которой труба снабжена клапаном, предотвращающим протекание флюида геологической формации в трубчатый элемент, когда клапан находится в закрытом положении, и в которой вспомогательная прокладка размещается для открытия клапана, когда вспомогательная про 8 кладка смещается в противоположном направлении от каротажного элемента. 7. Каротажная система по любому из пп.16, в которой устройство привода размещается с возможностью съема внутри трубчатого элемента. 8. Каротажная система по любому из пп.17, в которой устройство привода снабжено средством для определения характеристики флюида геологической формации, который вводится в трубу, когда входным отверстием поддерживается связь для движения флюидов с геологической формацией. 9. Каротажная система по п.8, в которой характеристика включает в себя давление флюида геологической формации, вводимого в трубу. 10. Каротажная система по любому из пп.1-9, в которой, по меньшей мере, или каротажный элемент, или устройство привода образует каротажный прибор RFT. 11. Каротажная система по любому из пп.1-10, в которой внутри трубчатого элемента предусматривается блокировочный узел для фиксации устройства привода в трубчатом элементе.