Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Многообразие решаемых при сооружении скважин задач, процес­сов и операций, частая невозможность прямым путем измерять тех­нологические параметры объясняют большое разнообразие буровой контрольно-измерительной аппаратуры (БКИА) и предопределяют ее классификацию по ряду признаков:

•/ функционально-технологическому;

V способам измерения и контроля;

У способу отображения информации;

У виду унифицированного сигнала датчика.

Возможно разделение аппаратуры и по числу измеряемых пара­метров, способу передачи информации на расстояние, месту поста­новки датчика, исполнению и др.

Аппаратура номеруется в размерностях основного параметра и чаще всего получает название по этому параметру.

Классификация БКИА по функционально-технологическому признаку

По функционально-технологическому признаку БКИА можно объ­единить в пять классов (табл. 14.1).

Таблица 14.1. Классификация БКИА Классы БКИА 1-й 2-й 3-й 4-й 5-й Для контроля технологических параметров Для контроля технико-эконо­мических показателей Комплексная аппаратура Для определе­ния параметров и свойств мате­риалов По ТБ и охране труда

1- й класс — аппаратура для контроля технологических параметров процессов, оборудования, машин, механизмов, инструмента, скважин, агента для удаления продуктов разрушения. С помощью данной аппа­ратуры контролируют режим работы, силовую загрузку, техническое состояние, параметры оборудования, инструмента и т. д., участвую­щих в процессах. В классе технологической аппаратуры важнейшими являются семь основных групп.

1. Аппаратура для контроля режима работы породоразрушающего инструмента (технологических параметров процесса бурения): изме­рители осевой нагрузки, частоты оборотов, аппаратура для контроля режима промывки или продувки, крутящего момента, измерители час­тоты и энергии ударов.

2. Аппаратура для контроля работы привода.

3. Аппаратура для контроля силовой загрузки и состояния буро­вого оборудования и инструмента: измерители крутящего момента на валах силовой передачи станка, насоса, компрессора, труборазворота усилий, давлений и напряжений в узлах и деталях бурового агрегата и инструмента; аппаратура для контроля технического состояния бу­ровых труб (толщиномеры, индикаторы износа, дефектоскопы), загруз­ки талевого каната (счетчики работы талевого каната, измерители уси­лий), износа вооруженности и состояния породоразрушающего ин­струмента.

4. Аппаратура для контроля работы забойных буровых машин.

5. Аппаратура для контроля работы скважинных специальных сна­рядов и инструмента (сигнализаторы прекращения эжекции струйно­го насоса, сигнализаторы режима работы ПРИ и др.).

6. Аппаратура для контроля спуско-подъемных операций: измери­тели скорости и высоты подъема элеватора, счетчики количества под­нятых свечей, измерители глубины спуска и подъема инструмента и др.

7. Аппаратура для контроля геометрических параметров скважины (инклинометры, каверномеры, глубиномеры) и параметров процессов при проведении специальных работ и исследований в скважине: для проведения исследований по статике и динамике подземных вод, конт­роля параметров процесса откачки (скважинные расходомеры, дебито — меры, уровнемеры, определители направления потоков, манометры, тер­мометры, аппаратура для выявления зон поглощений и водопритоков и др.).

2- й класс — аппаратура для контроля технико-экономических по­казателей (ТЭП) процесса бурения скважин, эффективности процесса бурения — измерители углубки за отрезок времени, рейсовой углубки, проходки на ПРИ; измерители механической и рейсовой скорости бу­рения; электросчетчики, счетчики расхода раствора.

3- й класс — комплексная аппаратура, включающая несколько из­мерителей из 1-го и 2-го классов (ГП, ПКМ, ИРБ, КУРС, РУМБ).

4- й класс — аппаратура для определения свойств материалов, жид­костей, реагентов, участвующих в осуществлении технологических про­цессов.

5- й класс — аппаратура для контроля параметров и показателей, характеризующих состояние техники безопасности и охраны труда при выполнении работ по сооружению скважин.

По способам измерения и контроля БКИА может быть объедине­на в три основные группы.

1. Аппаратура, использующая способы прямого измерения и кон­троля параметров, непосредственно характеризующих технологический процесс или состояние: механическая сила и напряжение, расход жид­кости, давление, температура, частота оборотов и ударов, крутящий момент, уровень, угол, электрическое напряжение и ток, перемещение и скорость и другие параметры, отображающие физическую природу измеряемых величин.

2. Аппаратура, использующая способы косвенного измерения и конт­роля параметров процесса или состояния по одному или нескольким другим параметрам, функционально связанным с искомой величиной.

3. Аппаратура, использующая экстраполирование (прогнозирование) по одному или нескольким параметрам.

Классификация БКИА по способу отображения информации

На рис. 14.2 представлена классификация БКИА по способу ото­бражения информации: аппаратура с индикацией, регистрацией ре­зультатов измерения или контроля технологических параметров и ком­бинированная аппаратура.

Классификация БКИА по виду унифицированного сигнала датчика

В буровой контрольно-измерительной аппаратуре применяют в ос­новном четыре вида выходных сигналов датчика: аналоговые сигналы постоянного и переменного тока, частотные и импульсные сигналы.

Тесная связь и взаимовлияние процессов и состояний буровой ус­тановки, инструмента, скважины, толщи горных пород позволяют, конт­ролируя комплекс параметров или один параметр, косвенным путем решать ряд не менее важных задач, которые квалифицируются как спе­циальные способы проведения исследований, способы определения или пре­дупреждения тех или иных ситуаций.

К специальным способам исследований относят разделение в про­цессе бурения толщи горных пород на отдельные разности с помощью измерителей механической скорости бурения, осевой нагрузки и кру­тящего момента. Данный способ исследования относится к способам контроля естественной смены ситуаций, к которым, кроме смены гор­ных пород и встречи пластов полезного ископаемого, можно отнести встречу поглощающего горизонта, зоны трещиноватых пород, зоны во — допроявлений.

К способам определения тех или иных ситуаций относят способ определения состояния вооружения долота с использованием измери­телей скорости бурения, осевой нагрузки, крутящего момента, давле­ния промывочной жидкости.

К способам предупреждения нежелательных ситуаций — способы предупреждения прижогов коронок, обрыв буровых труб, выбросов, с использованием соответствующей аппаратуры.

Создается аппаратура, совмещающая в себе измеритель основного параметра и специальное устройство, работающее в функции данного параметра. Примером такой аппаратуры является сигнализатор встре­чи угольных пластов С-ТПУ Томского политехнического университе­та, выполняющий также роль измерителя механической скорости бу­рения и сигнальное устройство.

Аппаратура градуируется в размерностях основного параметра и чаще всего получает название по контролируемому основному пара­метру. Название получает и по сути попутного назначения, что может быть не менее важным в применении аппаратуры. Специальная аппа­ратура, предназначенная только для специальных целей, получает на­звание, соответствующее этой цели.

Классификация скважинной аппаратуры

Скважинная аппаратура предназначена для измерения «скважин­ных» параметров как в процессе бурения скважины, так и после ее окончания.

Скважинная аппаратура включает скважинный датчик, канал свя­зи и поверхностную приемную часть; обязательным является нахож­дение в скважине точки съема сигнала (ТСС): диаметр, уровень, порода и др.

Скважинная аппаратура включает только датчик со скважинной точкой съема сигнала. В отдельных случаях скважинной может быть только ТСС, все же остальные звенья аппаратуры находятся на по­верхности, при этом связь датчика с поверхностной аппаратурой бес­проводная.

При безразличном положении ТСС (в скважине, на поверхности), если это не влияет на качество измерений, аппаратура не включается в класс скважинной, например дебитомер с врезкой датчика дебита в водоподъемные трубы выше или ниже устья скважины.

Скважинную аппаратуру классифицируют по следующим признакам:

✓ назначению (каверномеры, инклинометры, термометры и др.);

✓ числу измеряемых параметров;

•/ типу датчика и типу канала связи;

•/ виду предоставляемой информации;

✓ времени использования (в процессе бурения, требуется перерыв в бурении, после окончания скважины, в аварийных ситуациях);

✓" частоте использования (постоянно действующая, периодического действия, разовая, по мере необходимости);

✓ времени получения (считывания) информации и др.

Условия эксплуатации контрольно-измерительной аппаратуры в бу­рении скважин существенно отличаются от условий эксплуатации ее в любой другой отрасли. При бурении скважин наиболее интересую­щими параметрами являются текущие параметры режима работы породоразрушающего инструмента, разбуриваемые породы и многие другие «глубинные» параметры, которые необходимо знать в процессе бурения. Постановка глубинной аппаратуры для передачи сигналов на поверхность или для автоматического управления работой породо­разрушающего инструмента при малых диаметрах геологоразведочных скважин является сложной проблемой. Поэтому в практике применя­ют расположенную на поверхности аппаратуру для контроля глубин­ных параметров. Звено «буровой вал — скважина» вносит большие погрешности в измерения глубинных параметров. БКИА работает в ус­ловиях сильных вибраций, тряски, динамических нагрузок, резкой смены и большой разности температур, влажности, давления, больших колебаний напряжения питания и частоты электрического тока. Спе­цифическими являются не только условия эксплуатации буровой КИА, но и ее обслуживание.

Общие требования к аппаратуре общепромышленного примене­ния относят и к буровой КИА: высокая надежность, простота устрой­ства и эксплуатации, точность, минимальная стоимость. Высокая на­дежность и простота устройства имеют особое значение.

При эксплуатации буровой КИА необходимо выполнение сле­дующих условий: устойчивости к воздействию внешних факторов — воды, бурового раствора, масел, вибраций; возможность монтажа на серийно изготовляемое буровое оборудование без внесения в него конструктивных изменений. Показания аппаратуры во всем диапа­зоне измерений не должны содержать ошибки, превышающие допу­стимые.

Специфичность БКИА привела к необходимости в выработке са­мостоятельных требований к основным параметрам приборов. Буро­
вая контрольно-измерительная аппаратура должна удовлетворительно работать при следующих условиях эксплуатации:

-30 + +50 -5 +50

Температура окружающей среды, °С: для датчиков и указателей…. для регистраторов

Параметры источников питания: колебания (%)

+20 ±2

от номинальной величины

напряжение……………..

частота…………………..

Вибрации, м/с2: для датчиков и указателей………………….. для регистраторов (в диапазоне частот от 5 до ВО Гц)

Исполнение аппаратуры: датчиков и указателей

15 5 Пыле — и брызго­защитное Пылезащитное

регистраторов

Применяемые элементы в аппаратуре должны гарантировать взры — вобезопасность.

Комментарии запрещены.