Инструкция по проведению инклинометрических исследований в скважинах

Инструкция по проведению инклинометрических исследований в скважинах (дополнение к «Технической инструкции по проведению геофизических исследований в скважинах»)

Издание:НПО «Союзпромгеофизика», Калинин, 1989 г., 14 стр., УДК: 550.8.008

20.1 Инклинометрические исследования —
это измерения зенитного угла и азимута
скважины в функции ее глубины. Единица
измерения — градус. Сокращение — Инкл.

Инклинометрические исследования
проводят при подъеме скважинного прибора
в вертикальных скважинах глубиной свыше
300 м и в наклонных скважинах глубиной
свыше 100 м для решения задач:

— контроля заданного направления оси
ствола скважины в пространстве проектному
в процессе бурения;

— выделения участков перегибов оси
ствола скважины, которые могут вызывать
осложнения при бурении;

— получения исходных данных для
геологических построений, в том числе
определения истинных глубин залегания
продуктивных пластов, для интерпретации
данных магнитного каротажа и пластовой
наклонометрии.

Исследования выполняют магнитными
(точечными и непрерывными) в необсаженных
скважинах и гироскопическими инклинометрами
в необсаженных и обсаженных скважинах.

20.2 Требования к инклинометрам для
исследования необсаженных скважин:

— диапазон измерения азимута — от 0 до
360°;

— границы диапазонов измерения зенитного
угла — от 0 до 45, 90, 135, 180°;

— диапазон измерения апсидального угла
— от 0 до 360°;

— допускаемая основная погрешность
измерения азимута для зенитных углов
более 3° — не более ± 2°;

— допускаемая основная погрешность
измерения зенитного угла — не более ±
0,5°;

— дополнительная погрешность, вызванная
изменением напряжения питания, — не
более 0,2 значения основной погрешности;

— дополнительная погрешность, вызванная
изменением температуры окружающей
среды, не должна превышать 0,1 значения
основной погрешности на каждые 10 °С
относительно стандартного значения
температуры, равного 20 °С.

20.2.1 Требования к методическому обеспечению
заключаются в наличии программ расчета:

— координат оси скважины;

— абсолютных отметок глубин;

— приращений (удлинений) длины ствола;

— величины и направления смещения забоя
скважины относительно устья;

— характеристик рассеяния (неопределенности)
координат.

20.3 Первичную, периодические и полевые
калибровки проводят согласно общим
требованиям раздела 6.

20.3.1 Периодические калибровки выполняют
соответственно требованиям МУ
41-17-1373-87 «Отраслевая система обеспечения
единства измерений. Инклинометры и
ориентаторы. Методика поверки». Основным
средством калибровки служат установки
УКИ-2, УПИ-1, УПИ-3.

20.3.2 При использовании инклинометров,
не подпадающих под действие МУ
41-17-1373-87, их периодическую калибровку
проводят в соответствии с методическими
указаниями, регламентированными
эксплуатационной документацией.

20.3.3 Полевую калибровку инклинометров
проводят непосредственно перед
скважинными измерениями и после них,
используя угломер-квадрант УК-2 и буссоль
БГ-1 (или БШ).

20.4 Общие требования к проведению
измерений определены в разделе 6.
Дополнительные требования различны
для инклинометров разных типов.

Измерения точечными магнитными
инклинометрами проводят в открытом
стволе или в легкосплавных бурильных
трубах (ЛБТ) при подъеме скважинного
прибора. Как исключение, допускаются
измерения зенитных углов в стальных
бурильных трубах пли в обсадной колонне.

20.4.1 Измерения в точках проводят через
10 с после полной остановки прибора.

20.4.2 Если интервал исследований находится
существенно выше забоя скважины, то
первое измерение выполняют на глубине
пяти метров ниже заданного интервала,
последующие — через 2-3 м, затем переходят
к измерениям с принятым шагом

Если исследования начинают от забоя
скважины, то первое измерение выполняют
на глубине 5 м выше него, после чего
переходят к измерениям в точках глубин,
кратных шагу измерений.

20.4.3 Шаг измерений в открытом стволе
должен быть равен 25 м в вертикальных
скважинах с зенитными углами до 5°; 10м
— в скважинах с углами выше 5°; 5 м — в
скважинах с интенсивностью искривления
до 0,5°/м; 2 м — на участках с интенсивностью
искривления 0,5°/м и более.

Шаг измерений в ЛБТ (зенитных углов в
стальной обсадной колонне) должен быть
равен 40 м для зенитных углов до 5°; 20 м —
при зенитных углах свыше 5° и 10 м — на
участках с принудительным искривлением.

20.4.4 Измерения в ЛБТ проводят на расстоянии
не менее 15 м от стальной колонны и
турбобура и более 3 м от стальных замковых
соединений.

20.4.5 Повторные измерения выполняют в
каждой пятой точке.

20.4.6 Измерения, выполняемые после
углубления скважины, необходимо проводить
другим инклинометром с перекрытием
интервала предыдущих измерений не менее
чем в трех точках подряд, если зенитные
углы меньше 5°, и в пяти точках при больших
значениях зенитных углов.

В наклонно направленных скважинах со
спущенными ЛБТ в интервале набора
кривизны повторными измерениями
перекрывают не менее трех точек подряд,
из которых хотя бы в одной должен быть
измерен азимут.

20.5 Спуск в интервал измерений приборов
непрерывной инклинометрии осуществляют
со скоростью согласно п. 6.3.6. Не менее
чем за 20-30 м до глубины начала скважинных
измерений скорость спуска снижают до
800 м/ч. После остановки прибора его
выдерживают неподвижным в течение 30 с.

20.5.1 Перед началом измерений осуществляют
привязку инклинометра к глубине.

20.5.2 Измерения начинают, плавно увеличивая
скорость подъемf прибора
до 800 м/ч без рывков и резких торможений.

20.5 3 Регистрацию глубин осуществляют с
разрешающей способностью не хуже ±0,1
м, скорости движения — не хуже ±1 м/ч.

20.5.4 При использовании магнитных
инклинометров регистрацию азимута
необходимо отключить за 20 м до входа в
обсадную колонну.

20.6 Технология проведения скважинных
исследований гироскопическим инклинометром
выполняется в соответствии с
эксплуатационной документацией на
конкретный тип инклинометра и делится
на два этапа — определение географического
меридиана и замер траектории ствола
скважины.

20.6.1 Скважинный прибор, соединенный
геофизическим кабелем с наземным блоком,
фиксируют на устье с помощью специального
фланца, который обеспечивает установку
инклинометра в вертикальном положении
с точностью не хуже ±0,3° и возможностью
его разворота по апсидальному углу.

Проводят предварительную выставку
(определение географического меридиана),
после окончания которой производят
разворот корпуса инклинометра по
апсидальному углу и добиваются установки
вертикального положения до требуемой
величины.

Затем повторяют процедуру начальной
выставки до получения стабильного
результата. Данная процедура продолжается
40-60 минут.

20.6.2 После окончания операции «выставки
гироскопического инклинометра»,
инклинометр освобождают и останавливают
на нулевой отметке глубины скважины и
начинают автономную работу согласно
эксплуатационной документации.

Измерение траектории ствола осуществляется
при спуске и подъеме прибора непрерывно
или точках. Скорость записи — до 5000 м/ч
(при условии предварительного
шаблонирования скважины перед
измерениями). Основной замер траектории
осуществляется на спуске; на подъеме —
осуществляют контроль проведенных
измерений.

Рекомендуется прохождение интервалов
перфорации со скоростью 750-1500 м/ч В целях
снижения вероятности удара инклинометра
об забой рекомендуется не доходить до
него на 5-10 м. Стоянка на забое не более
20 с. Отрыв от забоя должен проводиться
с минимально возможной скоростью.

В процессе замера траектории ствола
скважины для компенсации дрейфа гироскопа
необходимо проводить во время спуска
и подъема технологические остановки.
Методика и условия выполнения остановок
регламентируется требованиями
эксплуатационной документации.

20.6.3 При последующем измерении, выполняемом
после углубления скважины, интервал
предыдущих измерений перекрывают
согласно требованиям п. 20.4.5.

20.7 Основные положения контроля качества
измерений регламентируются разделом
6.

20.7.1 Критерием точности инклинометрических
измерений является значение средней
квадратической погрешности, вычисляемое
по разностям двойных измерений, которое
не должно превышать значения основной
погрешности инклинометра:

,

где  — средняя
квадратическая погрешность измерений
углов; d_i
— разность двойных измерений угла в
i-ой точке; п — число
двойных измерений.

20.7.2 В процессе измерений точечным
магнитным инклинометром текущий контроль
осуществляют определением абсолютной
разности между результатами основного
и повторного измерений, которые не
должны превышать удвоенное значение
основной погрешности инклинометра.

Если значения разности превышают
значение основной погрешности не более
чем в двух точках, то число точек
перекрытия увеличивают на две. Если
после этого общее число точек с
увеличенными значениями разности
составляет три и более, то перекрытию
подлежат все точки предыдущего интервала
измерений.

20.7.3 Для непрерывной инклинометрии
получают результирующий протокол замера
кривизны, проекции скважины на три
ортогональные плоскости или изометрическую
проекцию, графики функциональных
зависимостей азимута, зенитного угла
и угла поворота (установки отклонителя)
с помощью программного обеспечения
обработки результатов, разработанного
для конкретного типа инклинометра.

20.7.4 Для получения достоверных координат
траектории ствола скважины, которая
имеет протяженный (более 200 м) вертикальный
участок (зенитные углы не более 3°)
рекомендуется проверять гироскопическим
инклинометром данные, полученные с
помощью магнитных инклинометров.

20.8 Обработка и оформление результатов
измерений различны для точечных и
непрерывных магнитных и гироскопических
инклинометров. Алгоритмы обработки
определяются программным обеспечением.
Регламентируемыми документами являются:

— сводная таблица результатов
инклинометрических измерений (значения
зенитных и азимутальных углов) с заданным
шагом по глубине. Для точек с многократными
измерениями принимают средние значения
из результатов всех измерений;

— координаты X, Y
и Z точек оси ствола
скважины в системе координат с началом
в центре ротора и осями, параллельными
осям геодезической сети, план и профиль
ствола скважины. Положительные направления
координатных осей принимают следующими:
ось X — северное; ось
Y — восточное; ось Z
— вниз.

Координаты точек вычисляют по дирекционным
углам, для чего в измеренные магнитные
азимуты вводят поправки на магнитное
склонение и сближение меридианов. При
вычислении координат используют формулы
(или формулы, учитывающие изменения
углов и азимутов по глубине):

;

;

где Х_п, Y_n,
Z_n
— координаты определяемой точки; l_i
— шаг измерений между точками i-1
и i; _i-1,
_i
— зенитные углы в точках i-1
и i; _i-1,
_i
— дирекционные углы точек i-1
и i, п — количество
точек.

20.9 Материалы, передаваемые недропользователю,
должны содержать: сводную таблицу
результатов инклинометрических
измерений, а для наклонно направленных
скважин — дополнительно план и профиль
ствола скважины.

На плане скважины показывают: направление
координатных осей; масштаб; положение
устья скважины; проектное и фактическое
положение забоя; смещение забоя;
дирекционный угол или азимут направления
«устье-забой»; расстояние в плане между
фактическим и проектным положениями
забоя. На профиле скважины показывают:
направление координатной оси Z;
масштаб; дирекционный угол или азимут
вертикальной плоскости, на которую
проецируется ось скважины.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Предложите, как улучшить StudyLib

(Для жалоб на нарушения авторских прав, используйте

другую форму
)

ИНКЛИНОМЕТРИЯ

Для определения на любой глубине угла отклонения оси скважины от вертикали и азимута ее искривления по отношению к устью применяются специальный прибор – инклинометр и оборудование обычной каротажной станции. Пространственное положение скважины приведено на рис. 115. Точность измерения углов инклинометром достигает 30′, а азимутов – нескольких градусов. Если учесть, что глубокая скважина на разных глубинах может отклоняться от вертикали на сотни метров, а по азимуту превышать 360°, то нетрудно понять практическое значение инклинометрии (рис. 116). Особенно необходима инклинометрия в скважинах наклонного бурения.

Рис. 115. Пространственное положение скважины

Рис. 116. Соотношение измеренной, вертикальной и истинной толщины пласта в случае наклонной скважины

В необсаженных скважинах используются электрические инклинометры. В корпусе такого инклинометра помещается свободно подвешенная рамка, которая по отвесу располагается горизонтально. На ней имеется буссоль для измерения азимута и указатель наклона. Стрелка буссоли и указатель наклона рамки скользят по реохордам азимутов и углов наклона, которые поочередно можно подключать к токовой линии инклинометра. Стрелка и указатель передают напряжение с реохордов, пропорциональное азимуту или углу наклона.

Ниже приведено описание инклинометра isGyro производства Inertial Sensings (рис. 117).

В скважинах, обсаженных металлическими трубами, измерение азимута и угла проводят гироскопическими инклинометрами. Принцип работы этих приборов основан на свойстве гироскопа (устройства, маховик которого быстро вращается от специального электромотора) сохранять неизменной в пространстве ось вращения. Технические характеристики гироскопических инклинометров приведены в табл. 53. В инклинометре два гироскопа: один для измерения азимутов, другой – для измерения углов наклона. С помощью особых электрических схем определяются углы, составленные инклинометром (направлением скважины) с осями вращения гироскопов.

Таблица 53

Технические характеристики инклинометра isGyro

Параметры	Значение
Зенитный угол, град	±0,15
Азимутальный угол, град	±0,5
Точность позиционирования, %	0,5
Потребляемая мощность, Вт	1
Память, Гб	2
Канал связи	Built in Bluetooth 2.0
Рабочий диапазон температур, °C	0–70
Габариты, мм	Диаметр – 32, длина – 345
Ходовая часть, мм	38
Время работы от батареи, часов	15
Тип батареи	Rechargeable NiMH Technology
Габариты батареи, мм	Диаметр – 32, длина – 420

Инклинометр (датчик крена) представляет собой дифференциальный емкостной преобразователь наклона, включающий в себя чувствительный элемент в форме капсулы.

Капсула (рис. 118) состоит из подложки с двумя планарными электродами, покрытыми изолирующим слоем, и герметично закрепленным на подложке корпусом. Внутренняя полость корпуса частично заполнена проводящей жидкостью, которая является общим электродом чувствительного элемента. Общий электрод образует с планарными электродами дифференциальный конденсатор. Выходной сигнал датчика пропорционален величине емкости дифференциального конденсатора, которая линейно зависит от положения корпуса в вертикальной плоскости.

Рис. 118. Общий вид инклинометра ИН-М

Инклинометр спроектирован так, что имеет линейную зависимость выходного сигнала от угла наклона в одной – так называемой рабочей плоскости и практически не изменяет показания в другой (нерабочей) плоскости, при этом его сигнал слабо зависит от изменения температуры. Для определения положения плоскости в пространстве используется два, расположенных под углом 90° друг к другу инклинометра.

Малогабаритные инклинометры с электрическим выходным сигналом, пропорциональным углу наклона датчика, являются сравнительно новыми приборами. Их высокая точность, миниатюрные размеры, отсутствие подвижных механических узлов, простота крепления на объекте и низкая стоимость делают целесообразным использовать их не только в качестве датчиков крена, но и заменять ими угловые датчики, причем не только на стационарных, но и на подвижных объектах.

Одноемкостный датчик прост по конструкции и представляет собой один конденсатор с переменной емкостью. Его недостатком является значительное влияние внешних факторов, таких как влажность и температура. Для компенсации указанных погрешностей применяют дифференциальные конструкции. Недостатком таких датчиков по сравнению с одноемкостными является необходимость как минимум трех (вместо двух) экранированных соединительных проводов между датчиком и измерительным устройством для подавления так называемых паразитных емкостей. Однако этот недостаток окупается существенным повышением точности, стабильности и расширением области применения таких устройств.

В некоторых случаях дифференциальный емкостный датчик создать затруднительно по конструкторским соображениям (особенно это относится к дифференциальным датчикам с переменным зазором). Однако если и при этом образцовый конденсатор разместить в одном корпусе с рабочим, выполнить их по возможности идентичными по конструкции, размерам, применяемым материалам, то будет обеспечена значительно меньшая чувствительность всего устройства к внешним дестабилизирующим воздействиям. В таких случаях можно говорить о полудифференциальном емкостном датчике, который, как и дифференциальный, относится к двухъемкостным.

Специфика выходного параметра двухъемкостных датчиков, который представляется как безразмерное соотношение двух размерных физических величин (в нашем случае – емкостей), дает основание именовать их датчиками отношения. При использовании двухъемкостных датчиков измерительное устройство может вообще не использоваться.

Неэлектрические величины, подлежащие измерению и контролю, весьма многочисленны и разнообразны. Значительную их часть составляют линейные и угловые перемещения. На основе конденсатора, у которого электрическое поле в рабочем зазоре равномерно, могут быть созданы конструкции емкостных датчиков перемещения двух основных типов с:

■ переменной площадью электродов;

■ переменным зазором между электродами.

Достаточно очевидно, что первые более удобны для измерения больших перемещений (единицы, десятки и сотни миллиметров), а вторые – для измерения малых и сверхмалых перемещений (доли миллиметра, микрометры и менее).

Емкостные измерительные преобразователи угловых перемещений подобны по принципу действия емкостным датчикам линейных перемещений, причем датчики с переменной площадью также более целесообразны в случае не слишком малых диапазонов измерения (начиная с единиц градусов), а емкостные датчики с переменным угловым зазором могут с успехом использоваться для измерения малых и сверхмалых угловых перемещений. Обычно для угловых перемещений используют многосекционные преобразователи с переменной площадью обкладок конденсатора. В таких датчиках один из электродов конденсатора крепится к валу объекта, и при вращении смещается относительно неподвижного, меняя площадь перекрытия пластин конденсатора. Это в свою очередь вызывает изменение емкости, что фиксируется измерительной схемой.

Достаточно широкое применение емкостные преобразователи нашли для измерения уровня нетокопроводящей жидкости (нефть, мазут) при этом емкостной датчик представляет собой два параллельно соединенных конденсатора.