Приборы для проведения инклинометрических исследований

• бутылка с кислотой (стрелка фиксировалась желатином в направлении на север, кислота оставляла след на стенке цилиндра),

• магнитные приборы (механические и электронные компасы),

- гироскопические приборы, - прецессионные гироскопы,

- свободные гироскопы (с отклоняющейся рамкой, с горизонтальным ротором, со стабильной платформой)

- инерциальные навигационные системы.

10. Отличие гироскопов от магнитных датчиков

Гироскоп принимает за точку отсчета собственное фиксированное положение и фиксирует отклонения от этого положения. Гироскопы используются в скважинах, в которых имеются внешние магнитные влияния (обсаженные скважины, скважины с НКТ).

Магнитный датчик фиксирует отклонения от направления на магнитный север. Акселерометр фиксирует отклонения от истинной вертикали.

11. Системы передачи информации в процессе бурения.

• Кабельные системы.

«+» максимальная информативность, быстрота получения сигнала, помехоустойчивость, 2-х сторонняя связь, источник энергии на поверхности, работа с воздухом и аэрированными пром. жидк.

«-» наличие кабеля в (на) колонне, невозможность вращения колонны и закрытия ПВО.

• Электромагнитный канал.

«+» высокая информативность, низкая стоимость систем

«-» дальность зависит от глубины перемежаемости пород, низкая помехоустойчивость.

• Гидравлический канал :

- система на "+" импульсах (регистрируется ↑ давл. внутри бурильных труб).

- система на " - " импульсах (регистрируется ↓ давл. внутри бурильных труб).

- система непрерывных волн.

«+» применение без нарушения технологических процессов, независимость от глубины и пород.

«-» низкая скорость сигнала, низкая помехоустойчивость, необходимость в забойном источнике питания, невозможность работы с воздухом и аэрированными пром. жидк

12. Методы вычисления результатов измерений.

- Тангенциальный, - Сбалансированный тангенциальный, - Среднего угла,

- Радиуса кривизны, - Минимальной кривизны, - С помощью калькулятора

13. Устройство и принцип работы датчиков (магнитометры, акселерометры):

Магнитометры – состоят из двух параллельно расположенных катушек на которые подается напряжение определенной величины, в зависимости от расположения по отношению к магнитному полю земли скорость намагничивания катушек меняется, эти показания снимаются и переводятся в значения азимута скважины.

Акселерометр (Равновесный) – внутри корпуса с внешней обмоткой, в жидкости, находится магнит который удерживается в центральной позиции переменным током, при отклонении от горизонтального расположения корпуса акселерометра, магнит начинает перемещение и величина тока изменяется. Эти показания снимаются и переводятся в значении зенитного угла.

Акселерометр (Кварцевый стержневой) – магнит прикреплен на тонких подвесах к корпусу, переменный ток используется для удержания магнита в центральной позиции, при отклонении от горизонтального расположения корпуса акселерометра, магнит начинает перемещение и величина тока изменяется. Изменение отклика выходного напряжения переводятся в значении зенитного угла.

14. Установка датчика давления – датчик давления располагается в манифольдной линии или на стояке, на достаточном удалении от буровых насосов, мест резких перегибов направления линии высокого давления (для уменьшить вероятность возникновения помех) лучше в тёплом помещении.

Накачка компенсатора (гаситель пульсации) 30-40% от рабочего давления.

15. Промывочные жидкости: (параметры, единицы, физический смысл)

В – водоотдача (см³/30 мин.) Количество жидкой фазы отфильтровывающееся в стенки скважины из ПЖ.

ρ – удельный вес (г/см³⁾. Вес единицы объема бурового раствора.

λ – липкость (град.) фрикционные свойства промывочной жидкости на сопротивление движению инструмента по поверхности фильтрационной корки.

П – содержание песка (%). Влияет на абразивные свойства бурового раствора.

СНС – статическое напряжение сдвига (мПа*с). Усилие для перевода ПЖ из состояния геля в жидкость.

ДНС – динамическое напряжение сдвига (сП). Усилие в промывочной жидкости при ее протекании.

Телесистема mwd.

1. Характеристики телесистемы mwd – 650.

- Расход 14,2- 41 л/сек (225 – 650 гал.), при допустимом max. 60 л/сек.

- Обороты ротора 2800 – 3500 об. / мин. (2000 об/мин – запуск зонда, 1750 об/мин – критический минимум)

- Буровой раствор на водной или нефтяной основе: - Плотность раствора 0.996 – 2.16 г./cм³; - содержание песка менее 1%; - Пластическая вязкость 1-50 сП.

2. Погрешности телесистемы mwd – 650.

• по зенитному углу + 0,2⁰

• по азимуту + 1,5⁰

• УУО (угол установки отклонителя) + 2,8⁰

3. Условия хранения и складирования.

Элементы с сильными магнитными полями (пульсаторы и роторы) должны хранится отдельно от зондов инклинометрии, при установке уплотнительные кольца должны иметь комнатную температуру.

4. Схема расчета расстояния до точки замера в MWD-650 (удалённость инклинометрического датчика).

Точка замера = длина КНБК + длина HOSа – 1,35 м. (расстояние до посадочного места) – 2,21 м. (расст. до точки замера)

5. Пример скважинной компоновки.

долото

LWD

долото

6. Диафрагма – отверстие, через которое протекает промывочная жидкость.

Бывает: a. Стандартная (для MWD-650), имеет 22 размера,

1. Ласточкин хвост (для Slimhole и Superslim), имеет 16 размеров,

2. Система 1200 (для системы 1200), имеет 6 размеров.

1. Выбор диафрагмы с использованием программы winpul (или pul121).

Необходимо ввести 9 значений: 1) тип пульсатора, 2) конфигурация системы (Superslim, MWD-350, MWD-650, 1200), 3) тип бурильных труб, 4) внутренний диаметр бурильных труб, 5) количество, размер, общую площадь насадок долота, 6) диаметр цилиндрической части клапана, 7) расход бурового раствора,8) удельный вес раствора, 9) пластическая вязкость.

8. Расчет, длинны прижимных колец MWD-650. Кольца бывают 5-ти размеров: 50мм, 25мм, 12,5мм, 5мм, 2,5мм.

   1. F = A – B – C – D – E + 16 мм A = 1350 мм С = 155 мм

, где F (длина подж. гильз) = A (длина до посадочной шпонки HOS) – B (дл. циркул. трубы) – С (длина «мягкой» пружины) - D (дефлектор) – E (ниппель) + 16 мм (степень сжатия «мягкой» пружины).

2. Расстояние от F до края HOSa = E (длина ниппеля) – 16 мм.

1. Техническое обслуживание MWD-650:

Пульсатор (МК-4, МК-6, МК-8) – через 200 часов циркуляции,

Зонд (DEP, MEP) – через 250 часов циркуляции,

Зонд (PCD, PCG) – через 3000 часов циркуляции.

Пульсатор.

1. Принцип работы пульсатора.

Поток раствора раскручивает ротор, который вырабатывает гидравлическую и посредством генератора электрическую энергию. Эл. энергия питает зонд, который снимает замеры и вырабатывает кодированные импульсы для управления тарельчатым клапаном пульсатора. Тарельчатый клапан приводится в движение давлением масла, нагнетаемого маслонасосом, и дозируемого регулирующим клапаном.

2. Основные узлы пульсатора.

Маслонасос, генератор, основной клапан, регулирующий клапан.

3. Тестирование пульсатора.

1. на соответствие сопротивлений обмоток генератора установленным величинам.

2. проверка на удержание штока (не менее 2-5 мин), на втягивание (не более 2-х с.)

4. Места установки пульсатора в цепные тиски.

- на 2-х дюймовом промежуточном корпусе, завернутым в ткань.

- на роторе ниже лопаток.

5. Выбор статора и ротора производим по таблице, либо графическим методом, выбираем углы наклона лопаток ротора и статора, при данном расходе раствора обеспечивались необход. обороты 2800 – 3500 об./мин.

Ротор имеет 2 вида наклона лопаток – 30 и 35º, Статор 5 видов – 27, 33,42, 52, 63º

Зонд.

Принцип действия. Инклинометрический зонд используется (в сборке с пульсатором) в качестве скважинного узла системы для измерения параметров скважины в процессе бурения. Система дает точную информацию о траектории бурения скважины. Датчики зонда фиксируют компоненты гравитационного и магнитного полей Земли, которые обрабатываются в информацию о траектории и передаются наверх по буровому раствору с помощью импульса давления. На поверхности импульс бурового раствора детектируется датчиком давления и направляется в компьютер для анализа и информации заказчика.

Состав зонда DEP.

1. Шасси, кожух, разъем Canon, батарейный блок.

2. Блок акселерометра (блок датчиков). 7 шт. Удалённость датчиков = 30 см от торца кожуха.

3. Плата преобразователя постоянного тока (запитывает электронные схемы).

4. Аналоговая плата (содержит мультиплексор и АЦП, цепи преобразования сигнала акселерометра).

5. Плата процессора (управляет измерением и приводит в действие соленоид пульсатора импульсами).

Состав блока датчиков (блок акселерометра).

6. акселерометры 3шт (измеряют составляющие ускорения силы тяжести, установлены артагонально).

7. магнитометры 3шт (измеряют составляющие магнитного поля земли, установлены артагонально)

8. датчик t^o 1шт (измеряет t⁰ в области блока датчиков для ввода поправочного коэффициента)

Состав зонда PCDR.

3. Шасси, кожух, разъем Canon, разъем Kemlon.

4. Литиевые батареи (2 шт.)

5. Блок акселерометра (блок датчиков).

6. Плата преобразователя постоянного тока (запитывает электронные схемы).

7. Плата процессора (управляет измерением и приводит в действие соленоид пульсатора импульсами).

8. Аналоговая плата (содержит мультиплексор и АЦП, цепи преобразования сигнала акселерометра).

9. Плата SVSS - датчик вибрации (2-х осевой акселерометр).

Отличие PCDR от DEP.

9. 12 режимов замеров (Swich Pozition).

10. возможность самостоятельного расчета абсолютного азимута.

11. запись данных по долблению в память.

12. наличие датчика вибрации.

13. Наличие интерфейса 1553 (для работы с системой LWD): частота передачи данных: 0.5 – 3 Гц., исполнение в защитном кожухе, наработка между ТО 3000 ч.

Режимы работы зонда PCDR.

14. MEP зонд передает данные согласно выбранному режиму замеров.

15. CDS (Castom Data String) выбор последовательности передачи данных.

16. EMF для работы по RS232.

17. TPCD передает непрерывные блоки данных при работе с Gamma-зондом.

Оценка качества замеров (критерии отбраковки замера).

= Gtot должен быть = 1.0 (+ 0,0015)

= Btot должен соответствовать Be (значению для данного региона ≈ 56 мк.Тесла)

= DMT (delta Magnetic Tulfase) – вращение инструмента во время замера. от 0⁰ до 5⁰.

= Широта (Latitude = 61.49)

Режимы работы зонда DEP.

18. режим забоя скважины (зонд не соединен с терминалом или Gamma-зондом, передает информацию,

19. согласно выбранному режиму замеров). Рекомендуемый режим инклинометрии 200ч

20. терминальный режим (сервисная работа с зондом, снятие измерений по RS232). Определение УУО 60ч.

Режимы замеров зонда DEP (Swich Pozition).

1. Swich Pozition: Короткий или Полный замер

TF _ _ _ _ _ _

TFDB _ _ rpm _ t _ TFDB - блок данных по инструменту

TF _ _ _ _ _ _ rpm - обороты ротора

2. Swich Pozition: Короткий или Полный замер

TF _ _ _ _ _ _

TFDB _ _ rpm _ t _ TFDB - блок данных по инструменту

TF _ _ _ _ _ _ rpm - обороты ротора

Короткий замер, TF, TF, Короткий замер

3. Swich Pozition: Только полный замер, без TF. Для БУРЕНИЯ РОТОРОМ.

4. Swich Pozition: Только TF (на гравитометрах), без замеров. ПРИ ОПАСНОСТИ СБЛИЖЕНИЯ.

5. 6,7,8 Swich Pozition аналогичны, но при выключенной циркуляции, с батареей в составе зонда.

Время переключения частот зонда

Full survey (полный замер) Tag 10 на Graw Tag 2 на Mag

Short survey (короткий замер) Tag 11 на Graw Tag 3 на Mag

2. Функциональные характеристики dep.

   1. Tmax 140⁰C, Pmax 15000 фунт\кв.дюйм (1034,48 бар).

   2. Три режима замеров (при прокачивании, паузе и отключенных насосах).

   3. Последовательность измерений на забое:

3. Испытания инклинометрических зондов.

   1. тест с поворотом (Roll Test) - для проверки акселерометров зонда. Проводят в 6-ти позициях: 4-х горизонтальных и 2-х вертикальных. В каждой ориентации акселерометры выдают max или min сигналы. Перед испытанием следует отрегулировать зенитный и апсидальный углы зонда в пределах 0,3⁰ от выбранного направления.

   2. импульсный тест (в рабочем режиме) – проверяется цепь формирования импульсов зонда, и переключение режимов, (для PCDR загруженная строка специализированных данных CDS).

Gamma

Датчик гамма зонда измеряет естественное радиоактивное излучение, испускаемое радиоактивными элементами, содержащимися в осадочных породах, главным образом калием (К), торием (TH) и ураном (U).

Модуль гамма–каротажа (гк) в процессе бурения

• Сборка гамма–модуля представляется в качестве дополнительной функции к стандартной сборке для измерения инклинометрии в процессе бурения скважины.

• Гамма–модуль предназначен для измерения естественного гамма излучения, которое испускается изотопами урана, тория и калия содержащихся в породах бурящейся скважины.

• Гамма–модуль производит измерение и запись в блок памяти, что дает высокую разрешающую способность на высоких скоростях бурения и сохранение данных в случае прерывания канала связи.

• Передача измеренных данных на поверхность ведется в режиме реального времени приблизительно раз  в 1 минуту по гидравлическому каналу связи через модуль инклинометрии (вместе с TF).

• Гамма–модуль полностью автономен за счет независимого питания от литиевых батарей до 250 часов.

• Принцип измерения: сцинтилляционный счетчик повышенной прочности.

Единицы измерения гамма–модуля – эквивалентные единицы API (AAPI), которые легко переводятся  в микрорентгены в час (мкР/час)

1. Состав Gamma зонда.

   1. Шасси, кожух, разъемы Canon (2 шт.).

   2. Литиевая батарея (1шт.).

   3. Плата низкого напряжения (запитывает электронные схемы).

   4. Плата процессора (управляет измерением и приводит в действие соленоид пульсатора импульсами).

- ГИС

e. Плата высокого напряжения (питает сцинциляционный датчик)

f. Фотоэлектронный умножитель

g. Сцинциляционный датчик (состав Йодит Бария)

Типы используемых датчиков Гамма - каротажа

1. NGP (naturale gamma probe) – используется сцинциляционный датчик.

2. DGR (dual gamma ray)- представляет собой модуль, который изготавливается из двух расположенных напротив друг друга счетчиков Гейгера-Мюллера с двумя независимыми цепями детектирования.

3. Технические характеристики Gamma – зонда.

   1. Рекомендуемый мин. период замера 8 сек. диапазон измерения API = 0 – 380; cps = 0 - 76.25 имп./с.

   2. Точность системы + 3 API при 50 API.

   3. Вертикальное разрешение 22 см.

4. Глубина исследовательской зоны Gamma – зонда.

40см – 5% от результирующего сигнала. 10см – 25%

Чувствительность к гамма-излучению уменьшается по мере увеличения плотности бурового раствора, и увеличения диаметра ствола скважины относительно диаметра каротажного зонда

5. Режимы работы зонда PCGR.

   1. NGP зонд передает данные согласно выбранному режиму замеров.

   2. CDS – (Castom Data String) выбор последовательности передачи данных.

   3. EMF – для работы по RS232.

6. Отличие PCGR от NGP.

   1. наличие трех режимов работы.

   2. наличие датчика вибрации.

   3. наличие интерфейса 1553.

   4. скорость передачи данных в терминальном режиме 19200 Гц.

   5. исполнение в защитном кожухе.

   6. наличие датчика вибрации.

   7. наработка между ТО 3000ч.

7. Состав зонда PCGR.

   1. Шасси, кожух, разъем Canon, разъем Kemlon.

   2. Литиевая батарея (2шт.).

   3. Плата низкого напряжения (запитывает электронные схемы).

   4. Плата процессора (управляет измерением и приводит в действие соленоид пульсатора импульсами).

- ГИС

5. Плата высокого напряжения (питает сцинциляционный датчик).

6. Фотоэлектронный умножитель.

7. Сцинциляционный датчик (состав Йодированный натрий).

8. Плата SVSS - датчик вибрации (2-х осевой акселерометр).

Нмубт и переводники телесистемы.

1. Длина НМУБТ (для СИБ 2.1) = 4,4 м Изолятор = 2,4 мм

Длина НМУБТ (для MWD-650) = 9,45 м HOSа = 2,025 м

2. НМУБТ для MWD 3 внутренних диаметра: 71,5 см (для MWD 650), 82,6 мм (для MWD 1200)

Стандартная длина HOS = 183 см

3. Критерии отбраковки нмубт и переводников.

9. Износ НУБТ по 3 классам: для 6 ¾ минимальный Ø муфты 155 см

для 4 ¾ минимальный Ø муфты 112 см

10. Посадка резьбового соединения ниппель – муфта не менее 19 мм.

4. НМУБТ имеет бутылочную форму Для снижения силы трения трубы о стенки скважины.

Lwd (logging While Drilling) - каротаж в процессе бурения

Гео-управление траекторией ствола скважины представляет собой управление направлением в близких пределах границ продуктивной зоны. Корректировки направления ствола скважины производятся на основании полученных в режиме реального времени геологических данных и данных о коллекторе в дополнение к результатам наблюдений за процессом бурения. Целью является сохранение положения долота на оптимальной глубине вблизи кровли продуктивного пласта.

Использование каротажа в процессе бурения (LWD) при помощи присоединения дополнительных модулей к низу компоновки стандартных приборов для измерения инклинометрии, позволяют:

• контролировать пространственное положение скважины относительно геологических объектов в процессе бурения с целью повышения эффективности бурящейся скважины;

• обосновано принимать решения по изменению траектории скважины в зависимости от изменяющихся геологических условий скважины прямо в процессе бурения;

• проводить каротаж в горизонтальных и сильно искривленных скважинах;

• отказаться от проведения дополнительных промежуточных каротажей на кабеле и буровом инструменте  с целью оценки геологических условий по стволу скважины;

• оперативно получать данные для количественной оценки параметра пласта и коллекторных свойств.

Привязка полученных данных по гидравлическому каналу связи от модулей гамма каротажа и каротажа индукционного сопротивления происходит как в режиме реального времени, так и из памяти прибора.

Сокращения:

ДРУ – двигатель с регулируемым углом

ТРО – турбина с регулируемым углом

ЦКОД – цементировочный клапан обратный дроссельный