Типы приборов для замера кривизны скважин

Книга Бурение горизонтальных скважин

Типы приборов для замера кривизны скважин

Замеры кривизны скважин могут выполняться различными приборами для измерения кривизны. Ниже приведены наиболее часто применяемые приборы в настоящее время:

1. Одноточечный магнитный прибор для замера кривизны скважин
(1 запись наклона и направления/азимута).

2. Многоточечный магнитный прибор для замера кривизны скважин (до 2000 записей наклон и азимут).

3. Многоточечный прибор для замера кривизны скважин (до 2000 записей - наклон и азимут).

4. Управляющий прибор - непрерывные показания направления и наклона при бурении с забойным мотором.

5. Измерение в процессе бурения (MWD). Импульсная телеметрия бурового раствора.

6. Одноточечный индикатор смещения (Тотко или Истмэн) (1 запись только наклон).

Магнитные одноточечные приборы

Магнитные одноточечные инструменты для замера искривления записывают один наклон и одно направление за спуск. Этот инструмент может быть сброшен в бурильную трубу или спущен на талевом канате. Он должен быть посажен в немагнитную трубу или спущен на талевом канате в необсаженную скважину. Он не может применяться в обычной стальной бурильной колонне или внутри обсадных труб. Выбор надлежащего числа немагнитных УБТ для спуска зависит от магнитной зоны. Большие длины обычно необходимы при бурении скважин с высоким углом и/или при бурении больше в направлении Запада или Востока.

Одноточечный инструмент может приводиться в действие либо заранее установленными часами либо датчиком перемещения. Первые обладают преимуществом в том, что оператор точно знает, когда выполнено фото, но необходимо ждать достижения заранее установленного временного интервала.

Датчик движения выполняет замер каждые 60 секунд после остановки и поэтому является более экономичным, однако он может выполнить неверное фото до достижения забоя, если перемещение инструмента вниз прерывается на период более 1 минуты. При использовании талевого каната должен спускаться прибор типа "таймера". Любой из приборов может использоваться при сбрасывании в скважину приспособления.

Одноточечные приборы для замера искривления скважины должны использоваться в следующих случаях:

1 .Рутинные замеры в наклонно-направленных скважинах.

2. 3амеры в вертикальных скважинах, когда обычны вариации направления и наклона

3. Проверки на приборах Тотко и Теледрифт при замере наклона.

4. Ориентация, струйные долота.

Одноточечный инструмент является простым и надежным и должен обеспечивать достоверные данные наклона и направления при условии выполнения определенных процедур:

Рис. 5.1

1. Следить, чтобы прибор не подвергался воздействию намагниченных металлов, например, правильно устанавливать инструмент в немагнитных УБТ или необсаженном забое.

2. Убедиться, что прибор отцентрирован в необсаженном забое или УБТ.

3. Точно знать глубину замера инструмента. При возникновении сомнений, снова спустить прибор для проверки.

4 .Знать и записывать расстояние от забоя скважины до посадочной точки для каждого замера.

5. Выполнять частые проверки приборов путем выполнения наземных контрольных замеров или спуская различные компасные узлы и проверяя дублирующие точки.

Схема механического индикатора наклона прибора на 90 град.

Рис. 5.2

При возникновении сомнения, повторить замер. При обнаружении неточности или ненадежности прибора, не применять его больше, а записать его номер, чтобы предотвратить возможность его случайного спуска в будущем.

Результаты одного обследования показали, что после более чем 50 одноточечных замеров, большинство 15 90~ компасных узлов требовало перекалибровки, т.е. погрешности прибора были более 1~. Для уменьшения погрешностей необходимо регулярное обслуживание приборов. Каждый набор приборов должен содержать два вида компасных узлов.

Схема механического индикатора наклона прибора на 6 град.

Рис. 5.3

Узлы в каждой паре должны чередоваться, это обеспечивает дополнительный контроль погрешностей. Продолжительность в 50 замеров на комплект гарантирует, что все компасные узлы проверяются до того, как каждый превысил 25 замеров. Поэтому все ящики с набором одноточечных приборов должны возвращаться поставщику для проверки калибровки после выполнения набором 50 замеров, или после заканчивания скважины, или когда калибровка промыслового испытательного стенда не соответствует спецификациям в зависимости от того, какое событие наступит первым.

Магнитный многоточечный прибор

Магнитный многоточечный прибор содержит такой же компасный узел, как и одноточечный прибор и отличается лишь камерой. В многоточечном приборе применяется ролик с пленкой, которая перекручивается заранее установленным таймером. Все принципы, приемлемые для одноточечного прибора, справедливы для многоточечного.

Применять многоточечный прибор нужно при необходимости непрерывного замера на определенном участке скважины. Обычный измерительный интервал - каждые 90 футов или каждая трубная свеча; однако, может применяться любой желаемый интервал. Многоточечный прибор должен спускаться после заканчивания большинства наклонно-направленных скважин при извлечении оборудования из скважины. Это также хорошая проверка на одноточечных приборах и также помогает при разработке будущих программ наклонно-направленного бурения. Многоточечные приборы могут также спускаться в необсаженных скважинах с помощью талевого каната, при условии, что прибор хорошо отцентрирован.

Схема магнитного многоточечного прибора

Рис. 5.4

Повторяем, что наиболее важным является знание действительной глубины измерения для каждой станции. Она может быть точно определена путем подъема трубы при выходе из ствола. После каждого спуска необходимо выполнить несколько пробных замеров на многоточечном приборе, чтобы гарантировать его точность. Пленка должна быть обработана до ее выдачи оператору, чтобы обеспечить полноту замера. Если пленка плохая или вышел из строя прибор, нужно либо снова выполнить замер до спуска обсадных труб или трамбовки скважины, либо спустить обсадные трубы и выполнить замер гироскопическим прибором.

Пример "картинка"

Пленка-диск с узлом угла 0-10 град. и 360 градусной азимутальной шкалой

Этот фотодиск показывает правильное относительное положение ориентации маркировочной метки высокой стороны

Рис. 5.5 (действительный диаметр 1 дюйм (25,4мм))

Пример "картинка"

Пленка-диск с узлом угла 0-10 град и квадратной азимутальной шкалой

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ:

Этот фотодиск является зеркальным изображением .

Восток и Запад - реверсивны.

Положение ориентации маркировочной метки высокой стороны также реверсивно.

Рис. 5.6 (действительный диаметр 1 дюйм (25,4мм))

Гироскопические многоточечные измерения

Гироскопические многоточечные инструменты аналогичны магнитным за исключением того, что они основаны на гироскопе с приводом от мотора, а не на компасе. По этой причине, гироскопические приборы могут спускаться внутри обычных стальных УБТ, бурильной трубы, НКТ и обсадных труб. Этот инструмент спускается на талевом канате и останавливается на заранее выбранных интервалах замера.

Основная область применения многоточечных гироскопических приборов - замеры в обсаженной скважине или внутри бурильной колонны. Другая область применения, когда ошибочные или невоспроизводимые данные получаются в результате магнитных измерений, например, проводящие пласты и т.д. Для этих приборов должны выполняться такие же проверки, что и для магнитных многоточечных приборов. Следить за указанием правильных глубин измерения и проверять пленку после завершения замера. Всегда заставлять оператора проверять мотор гироскопа, чтобы не возникло трения, могущего привести к неверным данным. Проверки прибора должны быть периодическими, аналогично магнитным одноточечным и многоточечным приборам.

Схема считывания пленки многоточечного прибора kриo.

Рис. 5.7

Многоточечные гироскопические приборы

Гироскоп применяется вместо магнитного компаса и поэтому он приемлем для выполнения замеров внутри обсаженных скважин или в необсаженном забое, когда соседние скважины обсажены. Обсадные трубы, подобно обычным УБТ, намагничиваются и будут вызывать неточные показания магнитных компасов; однако гирокомпасы не зависят от магнетизма и поэтому это не отражается на их показаниях. До спуска гироскопического прибора в скважину, указатель направления в приборе устанавливается относительно некоторой известной точки или направления. Эталонный указатель обычно установлен для указания на действительный север, определенный с помощью показаний обычного компаса, скорректированных на склонение. Затем инструмент запускается, опускается в скважину и выполняется замер. Для некоторых типов гирокомпасов допускается движение по инерции во время выполнения замера. В других типах, после доведения их до нужной скорости, эта скорость поддерживается батарейками и мотором.

Управляющие инструменты

Во время критической стадии отхода горизонтального ствола и криволинейного участка при бурении горизонтальной скважины, необходимо выполнять замеры с малыми интервалами. Частые измерения и переориентация с помощью традиционных одноточечных приборов занимает очень много времени и является очень неточной для таких областей применения.

Управляющий инструмент приемлем поскольку он обеспечивает непрерывную информацию в реальном масштабе времени. Инструмент состоит из электронного датчика, который спускается в скважину на электрокабеле. Датчик садится в ориентирующем переводнике сразу же над мотором в немагнитных УБТ. Внутри датчика помещаются электронные чувствительные элементы, которые измеряют наклон, азимут и ориентацию маркировочной метки в скважине. Результаты измерения передаются от датчика через электрокабель на поверхность, где компьютер анализирует сигнал и выдает на дисплей значения измеренных углов.

Этот метод замера обладает несколькими преимуществами по сравнению с одноточечными методами.

а) Экономится время бурения ввиду устранения большого числа спусков на талевом канате, необходимых для выполнения замеров и для проверки ориентации.

б) Непрерывный контроль будет уменьшать риск того, что скважина "сбивается" с курса и поэтому уменьшается число корректировочных спусков.

в) Ввиду лучшего контроля траектория скважины более плавная, с меньшим числом резких искривлений ствола.

г) Направление ориентации маркировочной метки может контролироваться при бурении для учета реактивного крутящего момента. Недостатки:

а) Они применяются только с забойными двигателями, поскольку вращение бурильной колонны не допускается.

б) Поскольку применяются магнитометры, вблизи обсадных труб не получается надежных результатов измерения.

За исключением случаев применения переводника с боковым входом или "Квик Трип", датчик должен быть извлечен из скважины, когда соединения должны быть 90 футов.

Забойные инструменты

Поскольку датчик является фактически частью забойной компоновки, чувствительные элементы должны быть достаточно жесткими, чтобы противостоять вибрации или ударным нагрузкам, генерируемым на забое. Гироскопические устройства слишком чувствительны для такой области применения. Однако, гироскопы с наземным считыванием могут использоваться для обеспечения непрерывного контроля ориентации маркировочной метки при выполнении ориентации. Эти инструменты используются при отводе горизонтального ствола вблизи обсадных труб, где имеет место магнитная интерференция. Однако, после правильной ориентации изогнутого переводника, гироскоп должен быть извлечен, иначе его чувствительный механизм будет поврежден при бурении.