1 САМОЕ НАЧАЛО!


Краткий курс лекций по инженерно- телеметрическому сопровождению для непрофильных специалистов
I . Термины и определения
1. Что такое инклинометрия?

Инклинометрия может быть определена как метод, используемый для определения положения скважины. Инклинометрия позволяет:
Определить текущее положение забоя скважины
Графически отобразить траекторию скважины до текущего момента
Планировать направление скважины
Обеспечивать ориентационную информацию для спуска других скважинных инструментов
Наиболее важные измерения, производимые во время инклинометрии, следующие:
2. Что такое зенитный угол ?

Угол, измеряемый в градусах, под которым скважина или ось исследовательского прибора отклоняется от идеальной вертикальной линии. Наклон 0( представляет вертикальное направление, а наклон 90( - горизонтальное.
3. Что такое азимутальное направление ?

Азимутальное направление скважины - угол горизонтальной составляющей скважины или оси исследовательского прибора относительно точки севера, измеряемый в градусах. Отсчет производится относительно истинного севера, магнитного севера, или положения севера по координатной сетке и отсчитывается по часовой стрелке. Азимутальное направление скважины измеряется в градусах и выражается через азимут (от 0 до 360() или в квадрантной форме (северо-восток, юго-восток, северо-запад, юго-запад).

4. Что такое глубина по стволу

Измеряемая глубина соответствует фактической глубине пробуренной скважины при измерении вдоль направления скважины от поверхности до любой точки скважины или до полной глубины.

5. Назначение инклинометрии ?

Инклинометрия скважин преследует следующие цели:
Определить точное местоположение забоя скважины
Осуществлять контроль за траекторией скважины в процессе бурения, чтобы быть уверенным в достижении конечной цели.
Правильно ориентировать инструменты, обеспечивающие изменение направления бурения скважины (такие как компоновки направленого бурения) в нужном направлении при выполнении коррекции направления скважины
Не допустить пересечения пробуриваемой скважины с уже существующими скважинами
Рассчитать глубину по вертикали залегания различных формаций для точного построения геологических карт
Предупредить бурильщика, ведущего направление бурения о потенциальных проблемах при бурении скважины (резкое искривление ствола скважины)
Выполнить предписания контролирующих органов
При выбросах и возгораниях рабочих скважин инклинометрия скважины может способствовать определению возможности бурения отводной скважины до пересечения с забоем скважины, из которой произошел выброс, с целью закачивания воды или раствора в скважину и управления ею.
С появлением направленного бурения инклинометрия стала играть более важную роль, чем это было при бурении традиционно вертикальных скважин. Путем измерения угла и азимута ствола скважины на разных глубинах исследование позволяет добиться направления бурения скважины в нужную точку.

5. Инклинометрия во время бурения, какая бывает еще?

Отдельные замеры могут производиться в процессе бурения для определения зенитного угла и азимутального направления ствола скважины. При направленом бурении с помощью разовых замеров можно ориентировать инструмент, используемый для изменения направления бурения. Это производится путем временного прекращения бурения, спуском исследовательских приборов до забоя скважины и проведением исследования. Исследование может также быть проведено путем включения зонда в состав забойной компоновки. В зависимости от используемого прибора информация об угле и азимуте ствола скважины может регистрироваться и храниться на пленке или в памяти компьютера в условиях скважины, или передаваться на поверхность. На поверхности полученная информация обрабатывается и используется для подготовки фактической диаграммы данных замеров. Исследование в процессе бурения позволяет бурильщику определить точное положение ствола скважины и изменить угол и азимут, если это необходимо.

6. Что такое точка замера?

Точкой замера называется любое место на протяжении скважины, в котором производится замер.

7. Что такое глубина по вертикали ?

Глубина по вертикали- это длина проекции курсовой длины на вертикальную плоскость. Эта величина отражает разницу между глубиной скважины по вертикали и ее фактической длиной.

8. Что такое пространственное искривление/Интенсивность пространственного искривления?
Пространственное искривление показывает, насколько сильно искривлена скважина. Это трехмерное угловое изменение, рассчитываемое одновременно через наклон и направление скважины между двумя точками замера. Величина пространственного искривления не зависит от применяемого метода вычислений. При расчетах должны использоваться величины зенитного угла и направления, полученные на точках замера, а не средние значения между двумя точками. Вообще, любое изменение зенитного угла скважины будет выглядеть, как пространственное искривление, при этом, изменение в направлении при большом зенитном угле образует более сильное пространственное искривление, чем такое же по величине изменение в направлении, но при меньшем зенитном угле. Интенсивность пространственного искривления - это величина пространственного искривления на единицу протяженности скважины. За такую единицу обычно принимают 10 метров в американской системе 30 м в метрической системе.

9. Что такое отход по горизонтали?

Отход - это еще один вид расстояния по горизонтали - от места расположения буровой до последней точки замера. Отход называют также горизонтальным смещением.



10. Какие забойные инклинометрические системы по типам канала связи Вы знаете?
Возможные каналы связи «забой-устье» 1. Проводной 2. Гидравлический 3. Электрический 4. Акустический
5. Комбинированный
II. Концепция телеметрических MWD систем
Магнитное поле Земли
Все магнитные исследования проводятся путем измерения магнитного поля земли. Магнитное поле земли изменяется в разных местах и в разное время. Магнитный северный полюс постоянно перемещается, хотя и очень медленно. Поэтому привязка исследования к северному магнитному полюсу на сегодняшний день не может считаться верной через определенный период времени.
Однако мы можем компенсировать эти отклонения, применяя поправки к магнитным измерениям, что привяжет их к истиному северу. За истиный север может быть также принят географический север или ось вращения земли. Истинный северный полюс не двигается. Исследования, привязанные к истиному северу, будут достоверными в любой момент в будущем. Поправка, которую применяют для изменения привязки направления от северного магнитного полюса к истиному северу, называется магнитным склонением.

Магнитное склонение
Корректировка сдвига или разница между привязкой к магнитному северному полюсу и истиному полюсу называется магнитным склонением. Поскольку местоположение магнитного севера изменяется во времени, склонение является переменной величиной, зависящей от времени и пространства. Можно рассматривать магнитное склонение, как угловую разницу между географическим или истиным севером и горизонтальной составляющей магнитного поля земли.


Магнитные составляющие
М = Магнитный север
N = Истиный север
bv = Вертикальная составляющая локального магнитного поля
bh = Горизонтальная составляющая локального магнитного поля
btotal = Общая напряженность локального магнитного поля
Dip = Угол склонения локального магнитного поля относительно горизонтальной плоскости
Dec = Разница между горизонтальной составляющей локального магнитного поля и истинным севером
gtotal = Общая напряженность гравитационного поля земли
Составляющие изменяются с изменением географического положения.
Тулфейс (угол установки отклонителя) инклинометра
Типы тулфейсов
Существует два типа тулфейса инклинометров магнитный и гравитационный. Очень часто гравитационный тулфейс также называют верхней стороной. Указание тулфейса используется в целях ориентации и может также использоваться, как калибровочная ориентация. Эта калибровка может использоваться для ориентации спускаемой в скважину компоновки, например, забойного двигателя, промывочных компоновок или скважинных отклонителей. Они также могут быть использованы для определения положения подводного оборудования, пакеров или Т-образного керна. На инклинометре устанавливается ориентационное устройство для определения положения прибора.

Магнитный тулфейс
Магнитная ориентация используется, когда зенитный угол ствола скважины менее 5-8(. Если угол меньше этой величины, инклинометр не может точно определить верхнюю сторону прибора для целей ориентации. Тулфейс выражается в градусах по азимуту или в квадрантной форме по магнитному северу. Показания магнитного тулфейса отражают направление зонда. Например, если ориентационное устройство инклинометра направлено прямо на восток, то магнитный тулфейс составит 90(.
Гироскопические приборы для исследования скважин.
Гироскопические приборы позволяют производить высокоточные исследования скважин, в которых имеются внешние магнитные влияния. К таковым относятся обсаженные скважины, скважины с НКТ либо расположенные вблизи других скважин.
Гироскоп состоит из укрепленного на валу вращающегося диска. Диск приводится в движение электродвигателем и может набирать частоту вращения более 40 тыс. об/мин. Этот диск (ротор) можно “сориентировать”, или расположить в известном направлении. Благодаря собственной инерции гироскоп сохраняет направление своего вращения. Таким образом, его можно применять для определения азимутального направления. Внутреннее и внешнее кардановые кольца позволяют ротору гироскопа сохранять свое первоначальное положение независимо от того, как он расположится в скважине.


Основные составляющие скважинного MWD оборудования
Датчики для получения необходимой информации
Передатчик для посылки данных на поверхность
Микропроцессор или управляющая система, контролирующая исполнение прибором различных функций
Источник питания
Основные составляющие наземного оборудования
Установленный на стояке датчик давления для регистрации изменений давления и их преобразования в электрические сигналы
Наземный компьютер для обработки результатов
Монитор на буровой для просмотра результатов измерений бурильщиком
Прибор для измерений в процессе бурения (ИПБ)
Для получения надежных результатов инклинометрии скважинный прибор системы ИПБ должен быть помещен в КНБК с немагнитными УБТ. Преимуществом системы ИПБ перед управляющим инклинометром является способность передавать данные замеров на поверхность без использования кабеля. Наиболее распространенным средством передачи данных является импульсы давления промывочной жидкости. Основное различия между существующими системами передачи данных с помощью бурового раствора заключаются в методе передачи информации. Для передачи данных с забоя скважины на поверхность используют следующие методы:
Система положительных импульсов
Система отрицательных импульсов
Система непрерывных волн
Система положительных импульсов
В системе положительных импульсов используется находящееся в скважине устройство для ограничения потока бурового раствора проходящего через колонну бурильных труб, что вызывает увеличение давления в буровых трубах. Для передачи данных на поверхность это устройство создает серию импульсов, которые принимаются датчиком давления и дешифруются наземным компьютером.

Система отрицательных импульсов
В системе отрицательных импульсов используется находящееся в скважине устройство для выпуска небольшого обьема бурового раствора в межколонное пространство, что вызывает уменьшение давления в бурильной колонне. Для передачи данных на поверхность устройство создает серию импульсов которые принимаются датчиком давления и дешифруются наземным компьютером.

Система непрерывных волн
В отличие от предыдущих методов, в системе непрерывных волн не создается явных импульсов давления. Погруженная в скважину система создает регулярные возмущения давления которые в сути своей являются стоячей волной. Для передачи данных меняется фаза стоячей волны. Наземное оборудование регистрирует смещение фазы пульсаций давления. Эта система обеспечивает передачу данных с большей скоростью чем ранее описанные системы, но сложность как наземного так и скважинного оборудования ограничивает ее широкое использование.

Магнитная окружающая среда - Контроль качества измерений
Иногда наиболее легким решением является сделать выбор между применением магнитных приборов для съемки и гироскопических приборов. Это решение определяется наличием магнитной окружающей среды в месте применения приборов для измерений. Если определено , что окружающая среда содержит источники возмущения магнитного поля (т.е. внутри обсадных труб, вблизи имеются соседние скважины, внутри магнитных пластов), то должны быть использованы гироскопические приборы для определения азимута. Когда выявленным источником магнитных возмущений является только бурильная колонна, а другие источники возмущений отсутствуют, тогда азимут может быть вычислен по данным съемки магнитными приборами с использованием поправки на короткую УБТ. Это может быть сделано только при условии применения электронных компасов, с феррозондовыми магнитометрами и гравитационными акселерометрами, механические компасы в этом случае не годятся.
В зависимости от требуемого типа тулфейса, гравитационного или магнитного, окружающая среда может накладывать ограничения на тип прибора. Магнитные тулфейсы не следует использовать тогда, когда имеются источники магнитных возмущений в окружающей среде. В таких условиях следует применять гравитационные тулфейсы для управления и ориентации бурильной колонны.
Наличие источников магнитных возмущений в окружающей среде обычно не влияет на измерения зенитных углов. Так что, зенитный угол можно считать правильным не зависимо от того получен ли он в результате съемки магнитными или гироскопными инклинометрии.
Краткое оптсание работы телесистемы БТС-172
1. Назначение
Аппаратура бескабельная телеметрическая скважинная (в дальнейшем БТС-172) предназначена для оперативного управления траекторией ствола наклонно направленных и горизонтальных скважин в процессе бурения гидравлическими забойными двигателями с использованием для передачи информации электромагнитного беспроводного канала связи. БТС-172 может применяться при следующих технологических операциях турбинного бурения:
для измерения параметров ствола скважины (зенитный угол, азимут); для ориентирования отклонителя на забое при необходимости изменения азимута ствола скважины или его зенитного угла;
для ориентирования отклонителя на забое в вертикальных скважинах при зарезке ствола по заданному направлению;
для определения угла закручивания бурильной колонны реактивным моментом забойного двигателя;
для индикации динамических характеристик работы долота; для измерения сопротивления нагрузки (кажущегося сопротивления). БТС-172 используется при бурении скважин гидравлическими двигателями в геологических средах, не имеющих магнитных аномалий.
2. Технические характеристики
2.1. Диапазоны измеряемых углов: зенитный угол 0° -120°; азимут 0°-- 360°;
угол установки отклонителя 0° --360°.
2.2. Пределы допускаемого значения основной абсолютной погрешности измерения статических значений параметров:
зенитный угол ± 0,2°;
азимут ± 1,5°;
угол установки отклонителя ± 2°.
2.3. Предел допускаемой дополнительной приведенной погрешности измерения угловых параметров от изменения температуры - не более ОД значения основной абсолютной погрешности на каждые 10°С относительно 20°С.
Чувствительность УПМ - не ниже 30 мкВ.
Условия эксплуатации скважинного прибора: температура окружающей среды 5... 100°С вибрация с ускорением 150 м/с с частотой 10... 100 Гц максимальное гидростатическое давление 60 МПа максимальные знакопеременные нагрузки на прибор скважинный 106 Н максимальный вращающий момент 15 кНм.
Наземная аппаратура может эксплуатироваться при следующих условиях: температура от + 10 до + 45 °С
влажность не более 90% напряжение питания 220 ± 20В потребляемая мощность не более 10Вт.
Максимальная частота передачи -10Гц
Габаритные размеры БТС-172, мм, не более:

разделитель
3350

удлинитель немагнитный
5400

кожух генератора
1280

диаметр
172

2.10. Присоединительные резьбы к колонне бурильных труб 3-147 (ГОСТ Р50864).
Устройство и принцип работы БТС-172
Для передачи информации с забоя скважины используется беспроводной электромагнитный канал связи на частоте 10Гц, 5Гц, 2Гц, 0,5Гц.С увеличением частоты дальность канала связи уменьшается. Принцип действия поясняется на рисунке. При подаче напряжения генератора между верхней (1) и нижней (2) частями буровой колонны, разделенных диэлектрической вставкой (4), возникают токи рассеяния, текущие по породе и замыкающиеся на верхнюю часть колонны. Часть тока течет по поверхности, что можно обнаружить, подключив вход приемника к буровой (5) и к приемной антенне (6) расположенной на расстоянии 40 - 160 м от буровой. Информация поступает на УПМ и обрабатывается компьютером.


Рис.
- верх буровой колонны
- низ буровой колонны
- прибор скважинный
- диэлектрическая вставка
- место подключения УПМ
- антенна

Краткое описание работы телесистемы Geolink

Телесистема служит для управления открытием и закрытием внутреннего тарельчатого клапана, через который буровая жидкость в небольших количествах отводится из бурильной колонны в затрубное пространство скважины. В результате внутри бурильной колонны происходит снижение давления, которое определяется на поверхности как малое падение давления в напорной линии. Это состояние носит название отрицательного импульса давления.
Телеметрическая система отрицательных импульсов Geolink
Сборка телеметрии отрицательных импульсов, или передатчик является частью прибора, создающего гидроимпульсные сигналы для передачи данных, записанных в скважине, на поверхность. Импульсы создаются путем открытия тарельчатого клапана (используя электроэнергию батареи), через который буровая жидкость в небольших количествах отводится из бурильной колонны в затрубное пространство скважины, создавая кратковременное снижение давления циркуляции. Это снижение давления фиксируется на поверхности датчиком давления, который (обычно) находится на напорной линии
 Табл. 2-1 Технические характеристики инклинометрических датчиков

Параметр
Диапазон и точность
Воспроизвод имость
Разрешение
Частота обновления
Тип данных

Азимут
0°- 360° ±0,5°
±0,5°
0,1°
Среднее время передачи данных исследования составляет 90 секунд
Обработанные и необработанные данные датчиков

Наклон
0°- 180° ± 0,05°
± 0,05°
0,1°
Среднее время передачи данных исследования составляет 90 секунд
Обработанные и необработанные данные датчиков

Температура
0°-200° ±1,0°
± 1,0°
0,1°
Каждое исследование
Обработанные и необработанные данные датчиков

Гравитация отклонителя (3 разряда на лицевой плоскости)
0°- 360° ±0,5°
±0,5°
0,1°
Стандартное обновление каждые 30 секунд. Быстрое обновление (турбоотклонитель) каждые 8 секунд Обновление в экономичном режиме каждые 60 секунд.
Только обработанные

Гравитация отклонителя (2 разряда на лицевой плоскости)
0°- 360° ±1,0°
±1,0°
0,1°
См. выше
Только обработанные

Магнитный угол отклонителя
0° - 360° ±1,0°
± 1,0°
0,1°
Стандартное обновление каждые 30 секунд.
Быстрое обновление (турбоотклонитель) каждые 8 секунд
Обновление в экономичном режиме каждые 60 секунд.
Только обработанные

Азимут отклонителя (угол наклона меньше 3°)
0°- 360° ± 1,0°
±1,0°
0,1°
См. выше
Только обработанные




Параметр
Технические характеристики
Комментарии

Предел давления OR1
15000 фунтов на кв. дюйм [1034 бар, 103 МПа]
20000 фунтов на кв. дюйм [1379 бар, 138 МПа] доступно по специальному заказу

Предел давления OR2
20000 фунтов на кв. дюйм [1379 бар, 138 МПа]


Предел давления [освободитель]
15000 фунтов на кв. дюйм (1034 бар, 103,4 МПа)


Предел температуры [все приборы]
0°C - 150°C [32°F - 302°F]
По специальному заказу доступно оборудование с более высокими характеристиками

Предел ударной нагрузки
1000 g/0,5 миллисекунды


Предел вибрационной нагрузки
20 g RMS 30 - 300 Гц, случайный
30 g 50 - 300 Гц, синус


Содержание песка в буровом растворе
0,5%
Для внутреннего диаметра УБТ при максимальном непрерывном потоке [MCF]. Превышение содержания песка допустимо при снижении мощности потока3

Предел материала для борьбы с поглощением бурового раствора [LCM]
30 фунт/баррелей (85,6 кг/м.куб.) компонента бурового раствора
Необходимо РАВНОМЕРНО добавлять в циркуляционную систему

Вес бурового раствора
Предел неизвестен
Применение обычных химикатов, утяжелителей и бурового раствора, равномерно смешанных

Твердые частицы в буровом растворе
Предел неизвестен



Вязкость бурового раствора
Предел неизвестен



Краткое описание работы телесистемы Hailan YST-48R


YST - 48R является извлекаемым прибором измерения забойных параметров в процессе бурения, с гидравлическим каналом связи, основанном на положительных импульсах MWD. Прибор характеризуется компактным дизайном, гибкостью при сборке и простотой в использовании.
Данное оборудование кодирует параметры скважины, получаемые с датчиков, и вырабатывает импульсные сигналы, которые контролируют движение серво-поршня. Управляющий клапан использует Циркулирующий буровой раствор контролируя площадь циркуляции бурового раствора между управляющим клапаном и седлом клапана. При подъеме, буровой раствор в колонне может плавно проходить через основное выпускное отверстие. Когда управляющий клапан находится в нижнем положении, зона циркуляции бурового раствора сокращается, таким образом, вырабатывая положительный импульс бурового раствора в колонне. Сигнальные импульсы, передаваемые инклинометром, контролируют состояние управляющего клапана. Технические характеристики телеметрических систем Geolink и Hailan схожи.














15

Приложенные файлы

  • doc 20825645
    Размер файла: 284 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий