Способ и система создания ствола скважины в почвенной формации

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для создания ствола скважины в почвенной формации в выбранном направлении по отношению к соседнему стволу скважины, образованному в почвенной формации. Задачей изобретения является повышение точности измерения направления одного ствола скважины относительно другого. Способ включает в себя расположение источника электромагнитного излучения в первом из вышеуказанных стволов скважин во многих местах вдоль его длины, вышеуказанный источник электромагнитного излучения, наводящий электромагнитное поле, проникающее во второй из вышеуказанных стволов скважины. Средство для измерения электромагнитного поля установлено на выбранной глубине d_i во втором стволе скважины. Средством для измерения управляют таким образом, чтобы измерять электромагнитное поле. На основе измерений электромагнитного поля определяют составляющие электромагнитного поля, включающие в себя по меньшей мере две составляющие в направлениях, существенно нормальных по отношению к продольной оси первого ствола скважины. На основании по меньшей мере двух составляющих определяется параметр направления, указывающий на направление ствола скважины по отношению к соседнему стволу скважины. 2 с. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области добычи нефти, более того к способу и системе для создания ствола скважины в почвенной формации в выбранном направлении по отношению к соседнему стволу скважины, образованному в почвенной формации.

В области разведки и добычи углеводородов бурение двух или более соседних стволов скважин является целесообразным для увеличения добычи нефти из одной из скважин путем закачивания пара или воды в почвенную формацию через ствол скважины. Когда, например, рабочая скважина расположена горизонтально, желательно пробурить один или более стволов скважины параллельно рабочей скважине на выбранном расстоянии снизу. Во время добычи нефти пар закачивается в почвенную формацию в ствол скважины, уменьшая, таким образом, сопротивление потока нефти при его движении через почвенную формацию и перемещая нефть к рабочей скважине.

В патенте США N 3725777 раскрыт способ определения расстояния и направления по отношению к обсаженному стволу скважины с помощью измерений магнитного поля, выполненных на соседнем стволе скважины. Например, в случае, когда приходится справляться с нерегулируемым выбросом нефти или бурить несколько скважин с одной морской платформы, целесообразно знать точное расположение существующей скважины. Такая существующая скважина или ствол скважины должны иметь регулярную периодичность в намагничивании обсадной колонны. Методом итерации определяется местоположение ранее пробуренного и обсаженного ствола скважины. Тем не менее окончательно обнаруживается только приблизительное местоположение существующей скважины.

В патенте EP - 247672-А раскрыт способ определения расстояний между соседними стволами скважин. Способ, представленный в данном документе, используется в случае нерегулируемого выброса нефти при бурении так называемой глушащей скважины, которая пересекается с той скважиной, где происходит нерегулируемый выброс нефти, на выбранной глубине, что позволяет закачать тяжелую жидкость в скважину, где происходит нерегулируемый выброс нефти. В соответствии с данным способом необходимо знать точные величины магнитных сил участков обсадной колонны. В результате сложного подсчета по рядам Фурье свернутых спиралью однополюсных и двухполюсных функций поля выводятся амплитуда или количество колебаний спектров. Такие спектры позволяют определить вышеуказанные расстояния. Тем не менее, чтобы иметь возможность использовать этот способ и получать такие спектры, необходимо иметь большой объем данных по измерениям, что дает в результате только средние расстояния.

Кроме того, из патента США N 4640352 известен способ добычи с двумя стволами скважин, когда один используется как рабочая скважина, а другой - как скважина для закачивания. Стволы скважин были практически параллельны, давая возможность с экономической выгодой добывать нефть в зонах с низкой нефтепроницаемостью. Тем не менее из этого документа неясно, как осуществлялось бурение и выбиралось направление стволов скважин.

Из Европейской патентной заявки EP-A-0104854, опубликованной 04.04.84., имеющей класс МПК³ G 01 V 3/08, известен способ создания ствола скважины в почвенной формации в выбранном направлении по отношению к соседнему стволу скважины, образованному в почвенной формации, при котором располагают в первом из стволов скважины во многих местах вдоль его длины источник электромагнитного излучения, наводящий электромагнитное поле, проникающее во второй из стволов скважины, располагают на выбранной глубине, во втором стволе скважины, средство для измерения этого электромагнитного поля, управляют средством для измерения таким образом, чтобы измерить электромагнитное поле, определяют на основе измерений электромагнитного поля составляющие электромагнитного поля и определяют параметр направления, указывающий направление ствола скважины по отношению к соседнему стволу скважины.

В этой заявке раскрыта также система для создания ствола скважины в почвенной формации в выбранном направлении по отношению к соседнему стволу скважины, образованному в почвенной формации, включающая источник электромагнитного излучения для размещения в первом из двух стволов скважины во многих местах вдоль их длины, наводящий электромагнитное поле, проникающее во второй из стволов скважины, средство для измерения электромагнитного поля, установленное на выбранной глубине во втором стволе скважины, средство управления измерительным средством таким образом, чтобы измерять это электромагнитное поле, средство для определения составляющих электромагнитного поля на основе измерений электромагнитного поля и средство для определения параметра направления, указывающего направление ствола по отношению к соседнему стволу скважины.

Однако в этой патентной заявке не раскрыт способ определения направления ствола скважины по отношению к соседнему стволу скважины посредством измерения электромагнитного поля.

Целью настоящего изобретения является создание способа и системы для создания ствола скважины в почвенной формации, обеспечивающих точное измерение направления одного ствола скважины относительно другого.

Эта цель достигается тем, что в способе создания ствола скважины в почвенной формации в выбранном направлении по отношению к соседнему стволу скважины, образованному в почвенной формации, при котором располагают в первом из стволов скважины во многих местах вдоль его длины источник электромагнитного излучения, наводящий электромагнитное поле, проникающее во второй из стволов скважины, располагают на выбранной глубине во втором стволе скважины средство для измерения этого электромагнитного поля, управляют средством для измерения таким образом, чтобы измерить электромагнитное поле, определяют на основе измерений электромагнитного поля составляющие электромагнитного поля и определяют параметр направления, указывающий направление ствола скважины по отношению к соседнему стволу скважины.

Согласно изобретения, параметр направления определяют из по меньшей мере двух составляющих электромагнитного поля в направлениях, нормальных по отношению к продольной оси первого ствола скважины.

Вышеуказанная цель достигается также и тем, что в системе для создания ствола скважины в почвенной формации в выбранном направлении по отношению к соседнему стволу скважины, образованному в почвенной формации, включающей источник электромагнитного излучения для размещения в первом из двух стволов скважины во многих местах вдоль их длины, наводящий электромагнитное поле, проникающее во второй из стволов скважины, средство для измерения электромагнитного поля, установленное на выбранной глубине во втором стволе скважины, средство управления измерительным средством таким образом, чтобы измерять это электромагнитное поле, средство для определения составляющих электромагнитного поля на основе измерений электромагнитного поля и средство для определения параметра направления, указывающего направление ствола по отношению к соседнему стволу скважины, согласно изобретению дополнительно включает средство для определения параметра направления из по меньшей мере двух составляющих электромагнитного поля в направлениях, нормальных по отношению к продольной оси первого ствола скважины.

При этом предпочтительно, чтобы параметр направления определялся путем определения соотношения двух составляющих, перпендикулярных друг другу.

Определение вышеуказанного соотношения двух составляющих соответствующим образом включает в себя выражение B₁,i / B₂,i - S₁,i/S₂,i, где B₁,i и B₂,i представляет собой соответствующие силовые компоненты электромагнитного поля вдоль вышеуказанных направлений на глубине di, а S₁,i и S₂,i представляют собой соответствующие составляющие вдоль вышеуказанных направлений расстояния между средством для измерения электромагнитного поля и первым стволом скважины.

Эффективное расположение электромагнитного источника во многих местах вдоль длины вышеуказанного ствола скважины может достигаться путем движения вышеуказанного источника внутри вышеуказанного ствола скважины.

Целесообразно, чтобы источник электромагнитных излучений включал в себя электромагнитную катушку.

Изобретение будет подробно описано в помощью примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых фиг. 1,A и 1,B схематично изображают направление обычно используемых систем координат при бурении и направлении стволов скважин; фиг. 2,A и 2,B изображают пример измерения векторных составляющих в двух определенных плоскостях в пределах традиционной фиксированной земной системы координат.

На фиг. 1, A и 1,B представлены обычно используемые оси координат. На фиг. 1, A представлена земная фиксированная картезианская эталонная системы координат NEV (с осями север-восток-вертикаль), где показана часть ствола скважины 1. Направление оси N может совпадать либо с географической осью, либо с направлением магнитного поля. Для любого другого места на земле различия между обеими системами координат хорошо определены. На фиг. 1,B представлен в увеличенном виде участок ствола 1 скважины. Ствол 1 скважины представлен как цилиндр вокруг центральной оси или оси 2 ствола скважины. Как правило, на этой оси измеряется глубина, в частности глубина отверстий. Для точки i определяется соответствующая глубина d_i, обычно рассматриваемая как расстояние от поверхности земли до вышеуказанной точки i вдоль оси 2 скважины. Таким образом, последовательность величин глубины может быть представлена как . . . d_i-2, d_i-1, d_i, d_i+1, d_i+2. На фиг. 1,B в качестве примера представлены глубины d_i-1 и d_i.

Например, для глубины d_i вдоль ствола скважины представлены релевантные направления по двум координатным осям. Вертикальная ось представляет собой ось земной фиксированной системы координат NEV, как представлено на фиг. 1, A. Картезианская система координат XYZ обычно рассматривается как зафиксированная на измерительном аппарате, расположенном в стволе 1 скважины. В этой системе ось Z проходит вдоль оси 2 ствола скважины и направлена вниз в глубину отверстия; соответственно определяются оси X и Y.

Кроме того, на глубине d представлены направления высокой стороны (HS) и высокой правой стороны (HSR), которые хорошо известны специалистам. HS лежит в вертикальной плоскости, проходящей через Z и V, последняя расположена по одной линии с вектором ускорения свободного падения g. HSR перпендикулярна Z и V и, соответственно, горизонтальна.

Специалистам известно, что в общем случае может использоваться любая другая система координат, если составляющие могут рассматриваться математически адекватно. Таким образом, задействованы в основном две координатные системы. Первая, C, относится к первому стволу скважины и заранее определенному направлению, как указано выше, а вторая, D, относится ко второму стволу скважины. В таких системах координат позиции обозначаются с параметром S. Например, второй ствол скважины имеет начальную точку S_o в системе координат C. Для общего случая составляющие B и g в D представлены в B_D,i и g_D,i, когда они измерены на глубине d_i. В более общем виде, в контексте данного применения, когда переменная имеет индекс i, вышеуказанная переменная рассматривается на глубине d_i рассматриваемого ствола скважины.

На фиг. 2,A и 2,B представлены взятые в качестве примера варианты использования настоящего изобретения с измерением в общепринятой системе координат.

На фиг. 2, A представлена координатная плоскость NE системы координат NEV. Вектор V, проходящий через начало координат плоскости NE, направлен вниз от смотрящего. В плоскости системы координат NE представлены проекции первого ствола 10 скважины и второго ствола 20 скважины.

Угол между направлением первого ствола 10 скважины и координатной осью N известен как азимут - угол A. Если, например, заранее определенное направление для второго ствола 20 скважины представляет собой параллельное направление, обозначенное на NE плоскости в виде пунктирной линии 10a, то на этой фиг. 2, A ствол 20 скважины отклоняется в соответствии с углом отклонения A от вышеуказанного направления. Расстояние между точкой во втором стволе 20 скважины и первым стволом 10 скважины называется боковым расстоянием 30, 1, если рассматривать в горизонтальной плоскости.

На фиг. 2,B представлен вертикальный участок вертикальной плоскости системы координат NEV в координатах V и H через вектор H в горизонтальной NE-плоскости. Вектор E, проходящий через начало координат в плоскости HV, направлен вверх от плоскости чертежа. В координатах HV изображены ортогональные проекции первого ствола 10 скважины и второго ствола 20 скважины.

Угол между направлением первого ствола 10 скважины и осью V образует угол наклона 1. Если, например, заранее определенное направление второго ствола 20 скважины является параллельным, изображенным в виде пунктирной линии 10b в плоскости координат NV, то на этой фиг. 2,B ствол 20 скважины отклоняется под углом отклонения I от заданного направления несколько вверх.

Расстояние между точкой во втором стволе 20 скважины и первом стволе 10 скважины называется направленным вверх расстоянием 40, и при рассмотрении в вертикальной плоскости.

В качестве выбранного направления, в котором должен быть пробурен второй ствол 20 скважины, выбирается направление, параллельное стволу 10 скважины. Следовательно, ортогональные проекции вышеуказанного параллельного направления в плоскости координат, соответственно, 10a и 10b, параллельны ортогональным проекциям ствола 10 скважины. Специалисту становится ясно, что это справедливо для любого выбранного направления.

Чтобы достичь выбранного направления во время бурения второго ствола 20 скважин, соседнего с первым стволом 10 скважины, необходимо сделать соответствующие измерения, чтобы осуществить необходимые расчеты и вычисления и управлять процессом бурения.

Так как первый ствол 10 скважины имел намагниченные участки обсадной колонны с полярными силами поля, приспособленными к измерению расстояния между стволами скважины, составляющие магнитного поля Bx, By, Bz вектора B магнитного поля могут измеряться со второго ствола скважины с помощью комплекта магнитометров, настроенных по осям X, Y и Z вышеуказанной системы координат XYZ, которая привязана к измерительному инструменту, расположенному внутри второго ствола 20 скважины. Вышеуказанные составляющие магнитного поля представляют собой составляющие полярных сил этого поля и составляющих магнитного поля Земли.

Кроме того, хорошо известна технология использования ряда акселерометров внутри измерительного инструмента для ствола скважины, чтобы измерить составляющие ускорения свободного падения g_x , g_y, и g_z вектора ускорения гравитации g, что позволяет определить данные по отклонению.

Удивительно, но оказалось, что имея только составляющие вектора ускорения свободного падения и составляющие магнитного поля, причем последние включающие в себя только неточно измеренные величины полярных сил поля, в соответствии с настоящим изобретением могут быть точно определены углы азимута и углы наклона, позволяя осуществлять точный контроль за бурением в нужном направлении второго ствола скважины. Необходимо придерживаться следующей последовательности действий.

После измерения величины B_xi, B_yi, B_zi, g_xi, g_yi и g_zi на любой глубине d_i углы наклона азимута второго ствола 20 скважины могут определяться, например, как указано в патенте США 4, 163, 324. В настоящем случае определенные углы для второго ствола 20 скважины составляют (I+I) и (A+A) на глубине d_i.

При наличии упомянутых углов и составляющих магнитного поля действуют по следующей схеме, чтобы получить величины A_i и I_i. Углы наклона ствола скважины и углы высокой стороны, как видно из представленного выше, позволяют прийти к составляющим верхней стороны (HS) и составляющим верхней правой стороны (HSP) непосредственным путем, что показано на фиг. 1,B. Таким образом, составляющие магнитного поля, с которыми осуществляется работа, меняются с B_x, B_y и B_z на B_HS, B_HSR и B_z.

Так как операции по бурению и измерениям магнитного поля четко связаны с характеристикой первого ствола скважины, дальнейшие вычисления и расчеты сосредоточены на векторных составляющих и расстояниях между стволами скважины, тесно с ними связанных. Следовательно, это означает, что помимо вышеупомянутых углов определены составляющие и расстояния в направлении вверх и в боковом направлении по отношению к первому стволу скважины. Вышеуказанные направления соответствуют направлениям HS и HSP первого ствола скважины, и они направлены вдоль пунктирных линий 40 и 30, соответственно, на фиг. 2,B и 2,A.

В общем случае направления бурения для второго ствола 20 скважины, направление которого может быть близко к заранее определенному направлению, такому как параллельное направление, представленное как 10 и 10b на фиг. 2,A и, соответственно, 2,B, ни A - направление на фиг.2,A, ни I - направление на фиг. 2, B не будет, возможно, в пространственном соответствии с соответствующей первой проекцией ствола скважины в плоскости HV на фиг. 2,B или NE-плоскости, соответственно, на фиг. 2,A. Следовательно, первый поворот свыше (90-(I+I)), как представлено на фиг. 2,B, осуществляется, чтобы получить в горизонтальной плоскости NE истинное значение величины составляющих с учетом угла наклона.

Так как B_HSR лежит в плоскости NE, только B_Z и B_HS, как представлено на фиг. 2, B, подвергаются повороту на угол (90-(I+I)), что дает в результате следующие значения составляющих: B_HS = B_zsin(I+I)+B_HScos(I+I), (2) где B_Z и B'_HS также представлены на фиг.2,B.

Другая ситуация отражена на фиг. 2,A в плоскости координат NE. Как объяснено выше, вектор B_HSK, уже расположенный в горизонтальной плоскости, вектор B'_Z показаны, в то время как вектор B'_HS расположен вверх по направлению от этой горизонтальной плоскости. В этой плоскости NE осуществляется дальнейший поворот на угол A, т.е. от направления HSP второго ствола скважины к HSP или боковому (1) направлению первого ствола скважины. Таким образом, определяются следующие составляющие: .

обе составляющие также представлены на фиг.2,A.

На следующем этапе определяется точная величина наклона.

Поворот на угол (90^o - 1) осуществляется, чтобы достичь линии 10b на фиг. 2, B, где получены на данный момент составляющие уже в соответствии с направлением азимута. Этот поворот B''_Z и B'_HS дает в результате B'''_z = B''_zsinI- B'_HScosI, (5) B''_HS = Bu = B''сosI + B'_HSsinI, (6) получая, таким образом, составляющую, направленную вверх (u).

B B₁ и B_u в выражениях (4) и (6), соответственно, можно подставить первоначальные значения B_HS B_HSR и B_z, что даст в результате


В настоящем случае предполагаются только наибольшие отклонения. Для дальнейших вычислений это означает, что A мал и, соответственно, используются приближения cosA = 1 и sinA = A. Если использовать эти приближения и известные тригонометрические зависимости, в результате получается следующее:
B₁= (B_zsin(I+I)+B_HScos(I+I)A+B_HSR, (9)
B_u= B_zsinA+B_HScosI-B_HSRcosIA. (10)
Как обычно, измеренные составляющие, т.е. B_x B_y B_z и образующие B_u и B₁ включают как магнитное поле Земли B_E, так и полярные силы магнитного поля B_p участков обсадной колонны в соответствии с
B = B_p + B_E. (11)
Чтобы обеспечить четко определенные составляющие полярной силы поля B_p,u, B_p,1 в направлении вверх и в боковом направлении, измеряемые составляющие должны быть откорректированы по отношению к магнитному полю Земли B_E.

Обычно магнитное поле Земли характеризуется своими составляющими в северном и вертикальном направлениях, соответственно, BN и BV, которые известны для большинства мест на Земле. Подвергая эти BN и BV повороту по 1-A-системе координат получаются следующие составляющие в HS, HSP и Z-направлении:
B_E,HS = -B_VsinI+B_NcosAcosI, (12)
B_E,HSR = -B_NsinA, (13)
B_E,Z = B_VcosI+B_NcosAsinI. (14)
Составляющие в направлении вверх (u, HS) и боковом направлении (I, HSP), соответственно, (12) и (13), могут легко объединятся с вышеуказанными 1 и u - В составляющими поля, соответственно (9) и (10), которые получены для системы координат I - A, чтобы прийти к вышеуказанным хорошо определенным составляющим полярных сил поля.

Таким образом, при использовании B_p=B - B_E (11), получаются следующие составляющие полярных сил поля:


Что касается полярных сил поля обсадной колоны первого ствола скважины, можно отметить следующее. В большинстве случаев участки обсадной колоны намагничиваются перед установкой в ствол скважины, чтобы образовать обсадную колонну рабочей скважины. В результате получается последовательность магнитных полюсов, пары которых функционируют как полосовые магниты. Такая обсадная колонна приспособлена для использования в качестве опознавания, например, в том случае, когда в результате нерегулируемого выброса нефти возникает необходимость бурить глушащую скважину. Тем не менее, как представлено выше, во время установки участков обсадной колонны в ствол скважины условия могут быть непригодными для такой работы. Следовательно, хорошо определенное намагничивание обсадной колонны может значительно исказиться. Более того, магнитный материал подвергается воздействию магнитного поля Земли. В зависимости от расположения и направления либо материал также намагничивается, либо изменяется уже приложенное намагничивание. В свете вышеизложенного станет ясно, что во многих случаях реальные величины намагничивания участков обсадной колонны неизвестны.

Помимо этого участки обсадной колонны, которые, как предполагается, присоединены как полосовые магниты вдоль практически прямой линии, позволяют сделать приближение последовательность магнитных монополий, которые хорошо известны из фундаментальной физики. Это означает, что для глубины от поверхности земли d_i величина полярно силы магнитного поля в боковом направлении и по направлению вверх может быть выражена следующим образом


где P_k является магнитной полярной силой на расстоянии Z_k вдоль первого ствола скважины и (Z-Z_k) является расстоянием между Z_k и Z=0 в качестве точки, лежащей на кратчайшем расстоянии между стволом скважины и измерительным инструментом во втором стволе скважины.

В соответствии с настоящим изобретением в результате имеется следующая формула:
B_p, I_i/Bp, U_i = I_i/U_i/. (19)
Таким образом, это соотношение не зависит от величины полярной силы магнитного поля P_k.

Ссылаясь вновь на фиг. 2,A и 2,B, для углов A и I боковое и направленное вверх расстояние на глубине d_i может быть записано как
I_i = I_i-1+(d_i-d_i-1)A, (20)
U_i = U_i-1+(d_i-d_i-1)sinI (21)
при малой величине A и при I_i-1 и U_i-1 в качестве бокового и направленного вверх расстояния в предыдущей точке измерения d_i-1.

Переписывая (15) и (16) для глубины d_i в упрощенной форме как
B_p, U_i = B,
U_iA+Bu2, (15)
Bp,I_i = B₁₁A+B₁₂ (16)
и используя уравнения от (19) до (21), получаем следующий результат:

Из вышеизложенного становится ясно, что теперь можно получить все данные по вычислениям для второго ствола скважины на глубине d_i, так как I вычисляется на основе углов отклонения I и (I+ I), причем эти углы можно найти известным образом с помощью акселерометра и A вычисляется как представлено выше.

На следующем этапе настоящего изобретения полученная информация по направлению, как представлено выше, должна сопоставляться с данными о заранее определенном направлении. Это означает, что полученные A и I не должны превышать заранее определенных диапазонов A₀ и I₀. Предпочтительно, чтобы A₀ и I₀ составляли менее 10^o.

В зависимости от вышеуказанного сравнения либо бурение может продолжаться следуя взятому ранее направлению, либо направление бурения должно корректироваться в боковом направлении, в вертикальном направлении или в обоих направлениях.

Вместо вышеупомянутой системы координат C и D могут использоваться любые пригодные системы координат. Например, обычные системы NEV координат могут использоваться только для C. Кроме того, отдельно для D может использоваться система координат XYZ или даже полярные координаты. Таким же образом могут изменяться параметры направления d_i хотя I, A, HS и HSP, как объясняется выше, представляют собой обычные величины.

В дальнейшем воплощении способ, описанный в настоящем изобретении, позволяет вычислить силу и направление намагничивания участков обсадной колонны. Таким образом, значительные искажения и(или) отклонения в намагничивании могут обеспечить полезную информацию по состоянию обсадной колонны.

Кроме того, если при начале работ по бурению известна полярная сила поля, бурение может осуществляться в тесной зависимости от вышеуказанных сил, в то время как способ, представленный в данном изобретении, благоприятен для проверки процедуры по получаемым данным, касающимся направления.

Если по какой-либо причине выбранное направление для второго ствола скважины не параллельно направлению первого ствола скважины, можно использовать такой же способ, как описанный выше. И вновь углы A и I установлены для получения выбранного направления, и с помощью (19) способ, раскрытый в настоящем изобретении, может быть использован с большими преимуществами. В этом случае необходимо понять, что расстояние между стволами скважин не должно становиться слишком большим из-за возможностей измерения полярной силы поля.

В данной области техники хорошо известно, что в зависимости от типа обсадной колонны могут быть получены полюса магнитного поля, имеющие поток магнитной индукции до 18000 микровеберов, что позволяет измерить плотность тока магнитной индукции вплоть до величины не более двух ммТ. Это означает, что боковое или направленное вверх расстояние, желательно, не должно превышать 30 м.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения I_i / U_i1, таким образом, последствия ошибок в вычислениях A сводятся к минимуму, что видно из (19).

Кроме того, способ, описанный в настоящем изобретении, как объясняется выше, может использоваться для проверки направления и расположения второго необсаженного ствола скважин рядом с первым стволом скважины, который имеет точное расположение и который оборудован намагниченными участками обсадной колонны, имеющими полярные силы полей, приспособленных к измерению с первого ствола скважины. В этом случае измерение во время бурения явно заменяется измерением с уже пробуреного ствола скважины.

Помимо описанного выше предпочтительного варианта выполнения способ, раскрываемый в настоящем изобретении, как объясняется выше, может использоваться для определения направления и расположения первого обсаженного ствола скважины при условии, что намагниченные участки имеют полярные силы поля, приспособленные к измерению со второго необсаженного ствола скважины, имеющего точно известное расположение. Например, когда второй ствол скважины пробуривается точно путем контроля за бурением с помощью гироскопа, то можно использовать альтернативный метод работы.

С наибольшими преимуществами способ, раскрытый в настоящем изобретении, используется при бурении парных стволов в песчано-сланцевых пластах, которые создают необходимость в закачивании пара, чтобы достичь необходимых уровней добычи.

Различные модификации настоящего изобретения становятся ясны специалистам на основе предыдущего описания. Такие модификации должны укладываться в рамки прилагаемой формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Способ создания ствола скважины в почвенной формации в выбранном направлении по отношению к соседнему стволу скважины, образованному в почвенной формации, при котором располагают в первом из стволов скважины во многих местах вдоль его длины источник электромагнитного излучения, наводящий электромагнитное поле, проникающее во второй из стволов скважины, располагают на выбранной глубине во втором стволе скважины средство для измерения этого электромагнитного поля, управляют средством для измерения таким образом, чтобы измерить электромагнитное поле, определяют на основе измерений электромагнитного поля составляющие электромагнитного поля и определяют параметр направления, указывающий направление ствола скважины по отношению к соседнему стволу скважины, отличающийся тем, что параметр направления определяют из по меньшей мере двух составляющих электромагнитного поля в направлениях, нормальных по отношению к продольной оси первого ствола скважины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый ствол скважины формирует соседний ствол скважины, а второй ствол скважины формирует создаваемый ствол скважины.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что параметр направления определяют путем определения соотношения двух составляющих, перпендикулярных по отношению друг к другу.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что соотношение двух составляющих определяют на основе выражения B_1,i/B_2,i = S_1,i / S_2,i, где B_1,i, B_2,i представляют собой соответствующие составляющие силы электромагнитного поля вдоль вышеуказанных направлений стволов скважины на глубине d_i, а S_1,i и S_2,i представляют собой соответствующие составляющие вдоль этих направлений расстояния между средством для измерения электромагнитного поля и первым стволом скважины.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что источник электромагнитного излучения располагают во многих местах по длине ствола скважины путем перемещения этого источника электромагнитного излучения по стволу скважины.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что используют источник электромагнитного излучения, включающий электромагнитную катушку.

7. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что используют источник электромагнитного излучения, дополнительно включающий обсадную колонну, установленную в первом стволе скважины, причем обсадную колонну намагничивают во многих местах вдоль длины первого ствола скважины.

8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что измеренное электромагнитное поле корректируют по отношению к магнитному полю Земли, чтобы определить составляющие электромагнитного поля, наводимые источником электромагнитного излучения.

9. Способ по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что параметр направления, указывающий направление ствола скважины по отношению к соседнему стволу скважины, представляют в виде разности между углами азимута стволов скважины.

10. Способ по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что ствол скважины создают таким образом, чтобы он располагался практически параллельно соседнему стволу скважины.

11. Способ по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что ствол скважины располагают в горизонтальной плоскости.

12. Способ по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что на этапе определения составляющих электромагнитного поля проводят определение составляющих электромагнитного поля в картезианской системе координат XYZ, где ось Z направлена вдоль продольной оси второго ствола скважины.

13. Способ по любому из пп.1 - 12, отличающийся тем, что параметр направления, указывающий направление ствола скважины по отношению к соседнему стволу скважины, используют для определения направления дальнейшего бурения вышеуказанного ствола скважины.

14. Система для создания ствола скважины в почвенной формации в выбранном направлении по отношению к соседнему стволу скважины, образованному в почвенной формации, включающая источник электромагнитного излучения для размещения в первом из двух стволов скважины во многих местах вдоль их длины, наводящий электромагнитное поле, проникающее во второй из стволов скважины, средство для измерения электромагнитного поля, установленное на выбранной глубине во втором стволе скважины, средство управления измерительным средством таким образом, чтобы измерять это электромагнитное поле, средство для определения составляющих электромагнитного поля на основе измерений электромагнитного поля и средство для определения параметра направления, указывающего направление ствола по отношению к соседнему стволу скважины, отличающаяся тем, что дополнительно включает средство для определения параметра направления из по меньшей мере двух составляющих электромагнитного поля в направлениях, нормальных по отношению к продольной оси первого ствола скважины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2