Направленное бурение скважин - Измерение искривления скважин

 

2.  Измерение искривления скважин

 

В процессе бурения необходим постоянный контроль за положением оси скважины в пространстве. Только в этом случае можно построить геологический разрез и определить истинные глубины залегания продуктивных пластов, определить положение забоя скважины и обеспечить попадание его в заданную проектом точку.  Для этого необходимо знать зенитные и азимутальные углы скважины и глубины их измерений. Такие замеры производятся с помощью специальных приборов,  называемых инклинометрами. 

 

По способу измерения и передачи информации на поверхность инклинометры подразделяются на забойные,  производящие измерения и передачу информации в процессе бурения,  автономные приборы,  опускаемые внутрь колонны бурильных труб и выдающие информацию только после подъема инструмента, и инклинометры, опускаемые в скважину на кабеле или тросе.

 

В первом случае информация от забойных датчиков по каналу связи передается на поверхность,  где и расшифровывается.  В настоящее время используются как проводные, так и беспроводные каналы связи. Проводной канал связи широко используется с электробурами, так как в этом случае возможна передача сигнала с забоя по силовому кабелю. На этом принципе работает телесистема  СТЭ.  Существуют  системы с встроенными в каждую бурильную трубу кабелями,  соединяемые разъемами, линии с индукционной связью и линии из цельного сбросового кабеля.  Такие линии связи обеспечивают высокую передающую способность, но они достаточно дороги, осложняют спуско-подъемные операции, имеют низкую стойкость из-за износа кабеля, создают помехи при ликвидации обрывов бурильных труб.

 

К беспроводным каналам связи относятся гидравлический, электрический, акустический и некоторые другие. В гидравлическом канале информация передается по промывочной жидкости в виде импульсов давления, частота, фаза или амплитуда которых соответствует величине передаваемого параметра.  Беспроводный электрический  канал связи основан на передаче электрического сигнала по породе и колонне бурильных труб. Однако в этом  случае с увеличением глубины скважины происходит значительное затухание и искажение сигнала.  На этом принципе работает система ЗИС-4 и ее модификации.

 

Другие каналы связи пока не находят широкого применения.

 

Рис. 5.  Схема измерительной части инклинометра КИТ

 

А

 

clip_image007clip_image009

 

Забойные инклинометрические системы позволяют постоянно контролировать положение скважины в пространстве,  что является их бесспорным преимуществом. Кроме замеров зенитного угла и азимута с помощью таких систем одновременно измеряются непосредственно на забое скважины и другие параметры процесса бурения,  а также характеристики проходимых пород. Однако применение телеметрических систем существенно увеличивает себестоимость работ.

 

Автономные инклинометры опускаются (бросаются) внутрь колонны бурильных труб и производят измерение зенитного угла и азимута в процессе бурения,  но информация на поверхность не передается,  а хранится в памяти прибора и считывается  из нее после подъема колонны бурильных труб. Разрешающим сигналом для замера является, как правило, остановка процесса бурения, а при бурении инклинометр отключается. За один спуск инструмента может быть произведено до 50 замеров в зависимости от типа инклинометра.

 

Наибольшее распространение в  настоящее время у нас в стране получили инклинометры, опускаемые в скважину на кабеле. При их применении на замеры  параметров искривления требуется дополнительное время, но такие инклинометры просты по конструкции и имеют низкую стоимость. По способу измерения азимута их можно подразделить на приборы для измерения в немагнитной среде,  в которых азимут измеряется с помощью магнитной стрелки, и приборы для измерения в магнитной среде.

 

Из первых наиболее известен инклинометр типа КИТ.  В его комплект входят глубинный прибор и панель управления. Глубинный прибор включает в себя измерительную часть и переключающее устройство,  помещенные в немагнитный корпус, заполненный демпфирующей жидкостью. К головке корпуса крепится одножильный кабель,  на котором глубинный прибор опускается в скважину.

 

clip_image011

 

Измерительная часть,  показанная на рис. 6, состоит из рамки, ось вращения которой совпадает с осью прибора.  Рамка может вращаться вокруг оси в подшипниках 11 и 12. В наклонной скважине рамка под действием эксцентричного  груза 1 устанавливается так,  что плоскость качания маятника 2 совпадает с апсидальной плоскостью скважины.  Связанная с маятником 2 стрелка 3 занимает относительно реохорда 4 положение,  зависящее от зенитного угла скважины Q. Магнитная стрелка 5 датчика азимута опирается на острие иглы 7,  занимающей всегда вертикальное положение. Это обеспечивается грузом 8,  расположенным ниже опоры.  Начало кругового реохорда 6 датчика азимута за счет эксцентричного груза 1 всегда располагается в апсидальной плоскости скважины.

 

В верхней части рамки расположен коллектор с тремя контактными кольцами 9 и двумя парами щеток 10.

 

Арретирование магнитной стрелки и отвеса и переключение датчиков на измерение зенитного угла или азимута производится переключающим механизмом, который приводится в действие электромагнитом, находящимся в глубинном приборе и управляемым с поверхности. В процессе спуска и подъема глубинного  прибора стрелка отвеса и магнитная стрелка дугами 13 и 14 прижаты к реохордам.  При остановке для замера параметров искривления они освобождаются, выдерживаются некоторое время для успокоения, затем вновь прижимаются к реохордам  и  производится  поочередное измерение зенитного  угла и азимута путем измерения величины сопротивления реохордов от начала до соответствующей стрелки.

 

Для сокращения  затрат  времени  при измерении в процессе искусственного искривления скважины глубинный прибор инклинометра опускается внутрь колонны бурильных труб. При этом в КНБК включается 24-36 м ЛБТ. Для исключения влияния стальных труб глубинный  прибор  при  измерении должен находится не ближе5 м от УБТ и3 мот стальных замков ЛБТ.

 

Шаг измерений инклинометром в различных условиях показан на рис.6.

 

Контроль за измерениями производится путем повторных замеров, перекрытием предыдущих замеров и в особо ответственных случаях двумя инклинометрами.

 


       
  clip_image012
 
   

Рис. 6 Шаг измерений инклинометром