Способ осуществления каротажа

1 Настоящее изобретение относится к способу работы устройства для проведения каротажа в скважине, образованной в земляном пласте, причем указанная скважина имеет, по меньшей мере, секцию, которая снабжена компонентом скважины, например, обсадной трубой. При обычном бурении скважин множество секций обсадных труб с поэтапно нарастающим диаметром устанавливают в скважину для предотвращения обвала скважины и для защиты бурового оборудования. Скважину углубляют вращением колонны буровых штанг, которая простирается до дна скважины сквозь ранее установленные секции обсадных труб. Перед установкой обсадной трубы во вновь пробуренную секцию скважины, в необшитую секцию скважины опускают на тросе устройство для проведения каротажа, и оно работает для получения данных каротажа, представляющих такие характеристики, как пористость или содержание нефти/воды в земляном пласте, окружающем необшитую секцию скважины. Недостатком такого способа проведения каротажа с использованием троса является необходимость в дополнительном времени эксплуатации бурового станка при опускании и работе устройства для проведения каротажа. Другим недостатком является опасность блокирования устройства для проведения каротажа в открытой секции скважины. Кроме того не всегда возможна работа устройства для проведения каротажа в значительной части вновь пробуренной секции скважины, вследствие чего ценная информация об окружающей породе не может быть получена. Другой способ проведения каротажа описан в журнале OilGas Journal от 10 июня 1996 г.,стр.65-66, согласно которому устройство для проведения каротажа опускают с нагнетанием давления в нижнюю часть колонны буровых штанг, и оно работает в период остановки колонны буровых штанг. Такой способ имеет ряд недостатков,заключающихся, например, в том, что диаметр устройства для проведения каротажа ограничен внутренним диаметром колонны буровых штанг, и в том, что наличие в скважине двигателя препятствует дальнейшему продвижению устройства нагнетанием давления. Кроме того бурению следующей секции скважины до остановки колонны буровых штанг препятствует наличие устройства в колонне. Расположение устройства в колонне буровых штанг в необходимом местоположении также требует принятия специальных технических мер, что делает систему довольно сложной. Таким образом, существует необходимость в создании усовершенствованного способа проведения каротажа, который отличается надежностью и приводит к значительному сокращению времени эксплуатации бурового станка. Согласно изобретению, предлагается способ работы устройства для проведения каротажа в скважине, сформированной в земляном пласте, причем скважина имеет, по меньшей мере,секцию, снабженную компонентом скважины, 001781 2 при этом способ содержит расположение устройства для проведения каротажа в выбранном положении относительно указанного компонента таким образом, что устройство для проведения каротажа направляется компонентом в скважине при опускании компонента в скважину, опускание компонента с устройством для проведения каротажа в указанном выбранном положении в скважину к указанной секции скважины, работу устройства для проведения каротажа для получения данных каротажа земляного пласта, окружающего скважину, и передачу данных каротажа на поверхность. Следует понимать, что термин компонент скважины относится к любому компоненту,который располагают в скважине для формирования ее структурной части и относительно которого устройство для проведения каротажа может располагаться в указанном выбранном положении. С применением способа, соответствующего изобретению, достигается сокращение времени эксплуатации бурового станка, поскольку устройство для проведения каротажа опускают вместе с компонентом скважины, благодаря чему устраняется необходимость в каротаже с применением подвески на тросе. Кроме того компоненты скважины, в целом, имеют высокую механическую прочность и, таким образом,такие компоненты скважины способны защитить устройство для проведения каротажа в скважине. Кроме того, риск блокирования устройства для проведения каротажа в скважине или того, что оно не сможет продвигаться через сильно наклоненные или горизонтальные секции скважины, уменьшается благодаря тому,что компонент скважины направляет устройство для проведения каротажа в скважине. Дополнительное сокращение времени эксплуатации бурового станка достигается, если устройство для проведения каротажа работает одновременно с операцией опускания компонента скважины в скважину. Пригодным образом компонент скважины образует трубчатый элемент, и устройство для проведения каротажа, по меньшей мере, частично расположено внутри трубчатого элемента. Для получения данных каротажа избранной стороны скважины устройство для проведения каротажа прикреплено к внутренней поверхности трубчатого элемента на выбранной его стороне в соответствии с секцией земного пласта, каротаж которой должен производиться. По необходимости, компонент скважины подбирается из обсадной трубы, обшивки скважины, прорезанной обшивки скважины, расширяющейся прорезанной обшивки, предварительно перфорированной обшивки, фильтра скважины, фильтра из намотанной проволоки и фильтра из гравийной закладки. 3 Подходящее устройство для проведения каротажа, применяемое в настоящем изобретении, включает, по меньшей мере, одно из устройств - для гамма-каротажа, устройства для каротажа плотности, устройства для нейтронного каротажа, устройства для каротажа по принципу ядерного магнитного резонанса, устройства для электрического каротажа, устройства для электрического каротажа на микроуровне/снятия кавернометрии, устройства для акустического каротажа и любого другого подходящего устройства для проведения каротажа. Если применяют множество таких устройств для проведения каротажа, они, преимущественно, располагаются стопой. Для улучшения сообщения средства с окружающим пластом, трубчатый элемент может снабжаться окном, расположенным против одного выбранного из указанных устройств для проведения каротажа, причем указанное окно(необязательно) заполнено пригодным материалом, который проницаем для сигнала, исходящего от средства для проведения каротажа. Примерами таких материалов являются армированная волокном пластмасса, армированная стекловолокном эпоксидная смола и армированный волокном цемент. В случае, когда указанное устройство для проведения каротажа представляет собой устройство типа контактной площадки, такое устройство выступает из окна так, чтобы оно контактировало со стенкой скважины. Далее изобретение будет описано более подробно и на примере со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает систему для осуществления способа согласно изобретению; и фиг. 2 изображает поперечное сечение скважины, в которой применяется способ, соответствующий настоящему изобретению, согласно которому устройство для проведения каротажа помещается эксцентрически в башмак колонны обсадных труб. На фиг. 1 и 2 показана скважина 1, которая образована бурением земляного пласта 3 буровым станком 5, находящимся на поверхности 7 земли. Верхняя часть скважины 1 снабжена трубчатой обшивкой для предотвращения обвала скважины. Как распространено в практике бурения скважин, обшивка включает множество секций обсадных труб с поэтапно уменьшающимся диаметром по направлению вниз. Скважина 1 дополнительно углублена бурением новой наклонной секции 8 скважины через ранее установленные секции обсадных труб (не показаны) и опусканием секции 9 обсадной трубы меньшего диаметра, чем ранее установленные секции скважины, в новую секцию 8 скважины. Таким образом секции обсадных труб с поэтапно уменьшающимся диаметром располагаются в скважине. 4 Нижняя оконечная часть обсадной секции 9, называемая башмаком 11 колонны обсадных труб, снабжена расположенным внутри него устройством 15 для проведения каротажа, состоящим из устройства 17 для гамма-каротажа,устройства 19 для нейтронного каротажа, устройства 21 для каротажа плотности и картридж 23 питания/памяти, который включает подходящий источник энергии для устройства 15. Обсадная секция 9 снабжена окном 25, которое может быть в форме отверстия или отверстия,заполненного армированным волокном пластмассовым материалом, таким как армированная волокном эпоксидная смола, причем окно 25 расположено против устройства 17 для каротажа плотности. Некоторые секции направляющего башмака 11 могут быть изготовлены целиком изармированной стекловолокном эпоксидной смолы, армированного волокном цемента или другого подходящего материала для оптимизации, при проведении каротажа, чувствительности средств, на которую может влиять сталь(например, средств типа, применяемого для электрического/индукционного каротажа и каротажа по принципу ядерного магнитного резонанса). Во всех случаях направляющий башмак 11 будет приспособлен для обеспечения прокачки бурового шлама в переднюю часть направляющего башмака. Применяемые материалы подбирают так, чтобы их можно было высверливать в случае необходимости дальнейшего углубления скважины. Устройство 15 для проведения каротажа располагается, с возможностью его возвращения на поверхность, внутри удерживающей трубы 27 с открытым концом,изготовленной из армированной стекловолокном эпоксидной смолы, при помощи кронштейнов 29, при этом указанная удерживающая труба 27 неподвижно прикреплена к нижней стороне внутренней поверхности обсадной секции 9. Нижняя сторона обсадной трубы образована стороной, которая прижата к пласту либо средствами для смещения центра (в вертикальных секциях), либо за счет смещения центра тяжести средств для проведения каротажа с использованием поворотного соединения обсадных труб(например, в горизонтальных секциях). Направляющая воронка 31 расположена в верхнем конце удерживающей трубы 27, причем направляющая воронка 31 имеет конец с большим диаметром, который удален от удерживающей трубы 27, и конец с меньшим диаметром, который примыкает к удерживающей трубе 27. Конец с большим диаметром соответствует внутреннему диаметру обсадной секции 9, и конец с меньшим диаметром соответствует внутреннему диаметру удерживающей трубы 27. При опускании обсадной секции 9 в новую секцию 8 скважины, устройства 17, 19, 21 устройства 15 для проведения каротажа работают,и данные каротажа, представляющие информа 5 цию о земном пласте, окружающем новую секцию 8 скважины, накапливаются в картридже 23 питания/памяти (то есть устройство работает в режиме памяти). Поскольку устройство 15 для проведения каротажа расположено внутри направляющего башмака 11 колонны обсадных труб, последний защищает устройство 15 для проведения каротажа от механических повреждений вследствие столкновений со стенкой скважины. Кроме того, благодаря размещению устройства 15 для проведения каротажа в обсадной секции 9, обеспечивается то, что неровности стенки скважины не препятствуют опусканию устройства 15 для проведения каротажа. В особенности в случае с горизонтальными или почти горизонтальными секциями скважины, в которых следует провести каротаж, способ, соответствующий изобретению, дает особенное преимущество, поскольку движение устройства для проведения каротажа через такие вновь пробуренные секции может быть затрудненным,если не невозможным, в случае, если бы устройство для проведения каротажа опускалось на тросе. После того, как обсадная секция 9 установлена, и перед цементированием обсадной секции в скважине, фиксирующее устройство 33, снабженное подходящими дисками 35 (так называемыми манжетами банника) для перемещения фиксирующего устройства 33 в скважине нагнетанием давления, вводится в скважину 1. Фиксирующее устройство 33 может соединяться с устройством 15 для проведения каротажа и соединено с тросом 37 или спиральной трубой (не показана), проходящим от поверхности земли в скважину 1. Трос 37 или спиральная труба снабжены электропроводящим средством для передачи электрических сигналов, представляющих данные каротажа, на поверхность, причем проводящее средство на поверхности соединено с пригодным устройством для считывания данных, расположенным в автомобиле 39 для проведения каротажа. Фиксирующее устройство 33 перемещают нагнетанием вниз по скважине 1 к удерживающей трубе 27. При достижении фиксирующим устройством 33 удерживающей трубы 27, направляющая воронка 31 направляет фиксирующее устройство 33 к открытому верхнему концу удерживающей трубы 27 до соединения запирающегося средства с устройством 15 для проведения каротажа. На следующем этапе данные каротажа, содержащиеся в картридже 23 питания/памяти,передаются в устройство считывания данных через электропроводное средство. После этого устройство для проведения каротажа возвращают на поверхность 7 при помощи троса 37 или спиральной трубы. В альтернативном варианте данные каротажа могут считываться из памяти устройства 15 для проведения каротажа после возвращения устройства 15 для проведения ка 001781 6 ротажа на поверхность 7 или в ходе возвращения устройства на поверхность. Такой трос или спиральная труба могут также использоваться для контроля глубины расположения устройства для проведения каротажа. В рамках оптимального способа контроля глубины устройство при его возвращении на поверхность может быть оставлено включенным, при этом измеряют длину троса (или спиральной трубы) на поверхности, таким образом, создавая график, соответствующий оптимальной глубине. Затем обшивку цементируют, включая удерживающую трубу 27, которая может высверливаться из обсадной секции 9 с использованием обычной колонны буровых штанг, если скважина должна быть дополнительно углублена. В случае временного запирания запирающегося средства на устройстве для проведения каротажа, например, при проведении испытательных измерений давления или каротаже при обеспечении полного интерактивного сбора данных, фиксирующее устройство 33 может управляться с поверхности как для возвращения устройства 15 на поверхность, так и для его отсоединения от устройства. Вместо расположения устройства для проведения каротажа целиком эксцентрически в направляющем башмаке колонны обсадных труб, устройство может располагаться частично эксцентрически и частично по центру, в зависимости от типа устройства и датчика устройства или применяемой геометрии поверхности контакта. Согласно описанному выше способу, данные каротажа накапливаются в картридже питания/памяти и передаются после этого на поверхность. Однако в альтернативном режиме работы данные каротажа могут передаваться на поверхность в реальном масштабе времени с использованием полной интерактивной связи с блоком каротажа, например, при измерениях давления в пласте на избранных глубинах. Для организации контроля в реальном масштабе времени, когда устройство для проведения каротажа работает должным образом в режиме памяти без соединения устройства с поверхностью проводной связью, в состав устройства может включаться внутренняя система контроля, выдающая прерывистые импульсы(например, давления или электромагнитные). Прерывистые импульсы могут также использоваться для получения данных в реальном масштабе времени при введении компонента скважины в скважину. В случае отказа устройства оно может возвращаться на поверхность путем нагнетания давления под фиксирующее устройство на тросе и заменяться дублером, после чего операции проведения каротажа могут быть возобновлены. Если устройство для проведения каротажа должно помещаться в направляющий башмак 7 открытой обшивки (например, прорезанную обшивку, перфорированную обшивку или фильтр из намотанной проволоки), в открытую обшивку может помещаться промывочная труба для перекрытия отверстий в обшивке таким образом, чтобы обеспечить перемещение запирающегося средства через открытую обшивку путем нагнетания давления или, в альтернативном варианте, устройство может соединяться с промывочной трубой и возвращаться на поверхность вместе с промывочной трубой. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ. 1. Способ проведения каротажа в скважине, образованной в земляном пласте и имеющей,по меньшей мере, секцию, снабженную средством (9) формирования ее структурной части,при котором располагают устройство (15) для проведения каротажа в выбранном положении относительно указанного средства (9) формирования структурной части скважины таким образом, что устройство для проведения каротажа направляется этим средством по скважине (1) при опускании его в скважину, опускают средство (9) формирования структурной части скважины с устройством (15) для проведения каротажа в указанное выбранное положение через скважину (1) в указанную секцию скважины,проводят каротаж земляного пласта (3), окружающего скважину, и передают данные каротажа на поверхность, отличающийся тем, что устройство (15) для проведения каротажа устанавливают с возможностью возвращения на поверхность относительно средства (9) формирования структурной части скважины, при этом после проведения каротажа устройство для проведения каротажа возвращают на поверхность,тогда как средство (9) формирования структурной части скважины остается в нижней части скважины. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройством (15) для проведения каротажа управляют во время опускания средства (9) формирования структурной части скважины с устройством для проведения каротажа в указанном заданном положении через скважину (1) в упомянутую секцию скважины. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем,что устройством (15) для проведения каротажа управляют, когда оно расположено в указанной секции скважины. 4. Система для обеспечения проведения каротажа в скважине, образованной в земляном пласте и имеющей, по меньшей мере, секцию,которая должна быть оборудована средством для формирования структурной части скважины, содержащая устройство для проведения каротажа, соединенное с возможностью возвращения со средством формирования структурной части скважины, причем средство формирования структурной части скважины имеет трубча 001781 8 тый элемент, отличающаяся тем, что устройство для проведения каротажа, по меньшей мере частично, расположено внутри трубчатого элемента. 5. Система по п.4, отличающаяся тем, что устройство (15) для проведения каротажа соединено с внутренней поверхностью средства(9) формирования структурной части скважины на стороне, соответствующей секции земляного пласта, подлежащей каротажу. 6. Система по п.4 или 5, отличающаяся тем, что устройство (15) для проведения каротажа прикреплено к внутренней поверхности трубчатого элемента с помощью удерживающего средства. 7. Система по п.6, отличающаяся тем, что удерживающее устройство (27) является трубой,изготовленной из армированного волокном материала. 8. Система по п.7, отличающаяся тем, что армированный волокном материал выбран из армированной стекловолокном эпоксидной смолы и армированного волокном цемента. 9. Система по любому из пп.4-8, отличающаяся тем, что устройство (15) для проведения каротажа выбрано из группы, состоящей из устройства (17) гамма-каротажа, устройства (21) для каротажа плотности, устройства (19) для нейтронного каротажа, устройства для нейтронного каротажа, устройства для каротажа по методу ядерного магнитного резонанса, устройства для каротажа по методу сопротивления, устройства для каротажа по методу микросопротивления/снятия кавернограммы, устройства для акустического каротажа и любого другого подходящего устройства для проведения каротажа. 10. Система по п.9, отличающаяся тем, что устройство (15) для проведения каротажа включает несколько из указанных устройств для проведения каротажа, установленных стопой. 11. Система по п.9 или 10, отличающаяся тем, что средство (9) формирования структурной части скважины имеет окно (25), расположенное напротив выбранного одного из указанных устройств для проведения каротажа. 12. Система по п.11, отличающаяся тем,что окно (25) заполнено материалом, который достаточно проницаем для сигнала, исходящего из устройства для проведения каротажа. 13. Система по п.12, отличающаяся тем,что материал выбран из армированной волокном пластмассы, армированной стекловолокном эпоксидной смолы и армированного волокном цемента. 14. Система по п.11, отличающаяся тем,что устройство для проведения каротажа образует контактную площадку, выступающую через окно так, что она входит в контакт со стенкой скважины. 15. Система по любому из пп.4-14, отличающаяся тем, что для передачи накопленных данных каротажа оно снабжено опускаемым в скважину (1) фиксирующим устройством (33),перемещаемым посредством нагнетания давления, соединяемым с устройством (15) для проведения каротажа и снабженным средством (37) для передачи данных каротажа на поверхность. 16. Система по п.15, отличающаяся тем,что трубчатое средство (9) формирования структурной части скважины снабжено направляющей воронкой для направления фиксирующего устройства к устройству для проведения каротажа при соединении фиксирующего устройства (33) с устройством для проведения каротажа. 17. Система по п.15 или 16, отличающаяся тем, что фиксирующее устройство (33) снабжено средством для возвращения устройства для проведения каротажа после измерения параметра. 18. Система по любому из пп.4-17, отличающаяся тем, что средство (9) формирования структурной части скважины представляет собой обсадную трубу, или обшивку скважины,или прорезанную обшивку скважины, или расширяющуюся прорезанную обшивку, или предварительно перфорированную обшивку, или фильтр скважины, или фильтр из намотанной проволоки, или фильтр из гравийной набивки. 19. Система по п.18, отличающаяся тем,что средство (9) формирования структурной части скважины образует обшивку скважины,имеющую направляющий башмак (11) колонны обсадных труб, причем устройство (15) для проведения каротажа, по меньшей мере частично, 10 расположено в направляющем башмаке колонны обсадных труб. 20. Система для обеспечения работы устройства для проведения каротажа в скважине,образованной в земляном пласте и имеющей, по меньшей мере, секцию, снабженную средством для формирования структурной части скважины, включающая средство (27) для расположения устройства (15) для проведения каротажа в выбранном положении относительно средства(9) формирования структурной части скважины таким образом, что устройство для проведения каротажа направляется средством для формирования структурной части в скважину при опускании средства в скважину, средство (5) для опускания средства с устройством (15) в указанном выбранном положении через скважину(1) в указанную секцию скважины, средство (23) для обеспечения работы устройства для проведения каротажа таким образом, чтобы получать данные каротажа земляного пласта, окружающего скважину, и средство (37) для передачи данных каротажа на поверхность, отличающаяся тем, что средство (27) для расположения устройства (15) для проведения каротажа относительно средства (9) формирования структурной части скважины выполнено с возможностью возвращения устройства (15) для проведения каротажа на поверхность, причем система дополнительно содержит фиксирующее средство(33) для возвращения на поверхность устройства (15) для проведения каротажа, тогда как средство (9) формирования структурной части скважины остается в нижней части скважины.