Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Текущую информацию о параметрах бурения получают с по­мощью мер и измерительных приборов. Мерами называются тела, вещества и устройства, предназначенные для конкретного воспроизведения единиц измерения, а также величин, кратных им или составляющих доли их. Измерительными при­борами называются устройства, служащие для сравнения измеряемой величины с мерами или для косвенного определе­ния ее значения; их можно подразделить на следующие группы: компарирующие — для сравнения мер или измеряемых ве­личин друг с другом или для сравнения измеряемой величины с мерами и образцами; к ним относятся: рычажные весы, оп­тические компараторы, электрические мосты и др.;

показывающие — значение измеряемой величины фиксиру­ется на шкале или цифровом указателе; они в свою очередь подразделяются на приборы с визуальным отсчетом и самопи­шущие;

интегрирующие — дают интегральное значение измеряемого параметра за некоторый промежуток времени; процесс измере­ния этими приборами заключается в непрерывном суммирова­нии мгновенных значений измеряемого параметра; примером могут служить секундомер, интегральный расходомер и др.

В практике применяют измерительные установки, включаю­щие меры, измерительные приборы и измерительные приспособ­ления, объединенные общей схемой или методом и предназна­ченные для измерения одной или нескольких величин. К таким установкам относятся, например, хроматограф с приборным устройством, разделительной колонкой, детекторами, блоком управления и регистрирующим прибором, установка для изме­рения водоотдачи буровых растворов при повышенных темпе­ратурах и давлениях.

Все меры и измерительные приборы подразделяются на об­разцовые и рабочие.

Образцовые служат для хранения и воспроизведения размера единиц измерения, для поверки и градуировки всяко­го рода мер и измерительных приборов. Они делятся на этало-

ны, меры и измерительные приборы повышенной точности. Эталонами являются образцовые меры и образцовые изме­рительные приборы, предназначенные для хранения и воспро­изведения размера единиц с наивысшей достигаемой при дан­ном состоянии измерительной техники точностью. Образцовые меры и измерительные приборы имеют установленную меньшую, чем эталоны, точность и служат для практической поверни, градуировки мер и измерительных приборов.

К рабочим относятся все меры и приборы, кроме образ­цовых, предназначенные для измерения. Они делятся на лабо-. раторные и технические. Лабораторными являются меры и приборы, при использовании которых необходим учет точно­сти измерения. При их применении следует с помощью соот­ветствующих поправочных таблиц учитывать влияние внешних факторов: температуры, давления, ускорения, силы тяжести и др. Технические меры и технические приборы позволя­ют быстро измерять параметры. Точность получаемых резуль­татов обычно хуже, чем при лабораторных измерениях.

Общепромышленные приборы должны удовлетворять требо­ваниям Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). Выполнение этих требований дает возможность использовать любой из вновь создаваемых приборов совместно с другими, ранее выпущенными, повысить надежность, точность и быстродействие средств контроля, уве­личить производство приборов, уменьшить необходимую номен­клатуру и общее число приборов, которые нужно иметь в резер­ве при эксплуатации, уменьшить затраты на ремонт вследствие возможности замены отдельных унифицированных модулей и блоков, а не всего прибора и устройства и т. д.

ГСП объединяет ряды максимально унифицированных бло­ков и устройств, имеющих стандартные параметры входных и выходных сигналов, нормализованные габариты, присоедини­тельные размеры и параметры питания. Структура ГСП пост­роена по ветвям в зависимости от вида используемой энергии: пневматической, электрической, гидравлической. Каждая ветвь по функциональным признакам подразделяется на следующие виды устройств: для получения информации о состоянии техно­логического объекта управления; для приема и выдачи инфор­мации; для преобразования, хранения и обработки информации; для использования информации в целях воздействия на процес­сы и связи с оператором.

В состав ГСП входят также преобразователи сигналов для построения комбинированных систем автоматики из приборов различных ветвей, позволяющие наиболее целесообразно ис­пользовать особые преимущества отдельных приборов. К ним относятся электропневматические, пневмоэлектрические, элект — рогидравлические и др. ГСП устанавливает следующие классы точности: 0,01; 0,015; 0,02; 0,025; 0,04; 0,05; 0,06; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 1,0; 1,5; 2; 2,5; 4. Колебание напряжения питания допускается от +10 до —15%, частота питания переменного тока должна быть 50 ±1 Гц, допустимое изменение давления питания в пневматических и гидравлических системах—10%. Устанавливаются стандартные входные и выходные сигналы датчиков.

По устойчивости к механическим воздействиям изделия ГСП подразделяются на обыкновенные и виброустойчивые; по защи­те от воздействия окружающей среды — обыкновенные, пыле­защищенные, взрывозащищенные, брызгозащищенные, герме­тичные, водозащищенные, защищенные от агрессивной среды.

По устойчивости к воздействию температуры окружающего воздуха изделия ГСП делятся на четыре группы:

I — от 223 до 323 К (от —50 до +50 °С);

II — от 243 до 323 К (от —30 до +50 °С);

III —от 277 до 323 К (от +15 до +50 °С);

IV —от 283 до 308 К (от +10 до +35 °С).

Относительная влажность воздуха во всем диапазоне тем­ператур может изменяться от 30 до 80%.

По надежности они делятся на семь групп с соответствую­щей вероятностью безотказной работы 2000 ч в диапазоне от 0,997 до 0,5.

При бурении скважин используют как общепромышленные средства измерений, удовлетворяющие требованиям ГСП, так и специальные измерительные устройства и установки. Все контрольно-измерительные приборы по назначению могут быть разделены на средства наземного контроля технологических параметров бурения скважин, контроля параметров бурового и тампонажного растворов и забойные информационно-измери­тельные системы.

Основной процесс строительства скважины — механическое бурение. Управление процессом бурения требует наличия ин­формации о состоянии управляемого объекта, его свойствах, изменениях требований к процессу. Контроль технологических параметров бурения позволяет бурить более эффективно, сни­жать вероятность осложнений и аварий, еыявлять резерв роста производительности труда.

К числу основных наземных параметров, контролируемых при бурении скважин, относятся: вес инструмента и осевая на­грузка на забой скважины, крутящий момент и частота враще­ния ротора, подача инструмента, давление бурового раствора и его расход. Параметры режима бурения определяют по ин­тервалам глубин на этапе разработки проекта строительства скважин.

Для оперативного управления процессом в рациональном режиме необходимы предыдущая и текущая информация, по которой вычисляют среднее значение контролируемой величины за известный промежуток времени, границы и скорость ее из­менения, связи между отдельными контролируемыми парамет­рами. В результате определяют вектор состояния управляемого объекта и вероятное направление изменения этого вектора. Возникает необходимость телеконтроля основных параметров бурения скважин: нагрузки на крюке, давления и расхода бу­рового раствора. При бурении турбинным способом для опти­мизации процесса углубления скважины необходимо контроли­ровать забойные параметры, к числу которых относятся часто­та вращения вала турбобура, нагрузка на долото, угол и азимут искривления ствола.

При бурении скважин буровой раствор выполняет многочис­ленные функции [3]. Для обеспечения выполнения буровым раствором этих функций необходим контроль плотности, реоло­гических показателей, водоотдачи абразивных свойств, газосо- держания, содержания и состава твердой фазы, грубодисперс­ных фракций и песка, концентрации водородных ионов, ста­бильности и др.

К заключительному этапу в цикле строительства скважин относится цементирование, т. е. закачивание цементного раст­вора. Этот процесс протекает в сжатые сроки (1,5—3 ч), а ре­зультаты тампонажных работ должны обеспечивать герметич­ность затрубного пространства в сложных геолого-технических условиях в течение длительного периода эксплуатации скважин. Поэтому к параметрам, а следовательно, к контрольным изме­рениям цементного ра;створа и камня, а также к режиму цемен­тирования предъявляются жесткие требования.

В связи с быстротечностью цементирования большинство параметров раствора измеряют в процессе предварительных испытаний (время загустевания, сроки схватывания, плотность, вязкость, водоотдача, прочностные свойства цементного камня). Результаты, полученные в процессе испытания при нормальных и высоких температурах и давлениях, позволяют подготовлять исходные материалы и тампонажные растворы для цементиро­вания скважин в различных условиях. В процессе цементиро­вания контролируют параметры режима закачивания тампо — нажного и бурового растворов в скважину.

Комментарии запрещены.