Контрольные скважины
Применение стандартных образцов и калибровочных установок имеет ряд ограничений. Основным из которых является невозможность калибровки аппаратуры в реальных скважинных условиях и при рабочих режимах измерения. Этого недостатка пытаются избежать, используя в качестве объекта стандартизации специальные контрольные скважины, пластовые условия в которых остаются неизменными в течение длительного периода времени (например, в течение года). Контрольные скважины аттестуются раз в год и считается, что пластовые условия в течение года не меняются.
Имеется три типа контрольных скважин:
1) скважины с естественным геологическим разрезом. В таких скважинах существующие пласты или объекты должны обеспечивать измерение всего диапазона конкретного того или иного метода. Допустим, если диапазон БК 0,1 – 10 000, т.е. мы должны иметь пласты, которые будут соответствовать всему этому интервалу;
2) скважины с искусственным геологическим разрезом. Если геологический разрез не позволяет обеспечить измерения во всем диапазоне аппаратуры, то строятся скважины с искусственным разрезом, где в качестве объектов измерения используются имитаторы. В частности, в качестве имитаторов радиоактивности, используются источники гамма-излучения небольшой мощности. В качестве имитаторов аппаратуры ИК – специальные катушки, монтируемые в обсадную колонну из диэлектрика. Имитаторы ЭК – диэлектрическая труба с проводимыми вставками и т.д.;
3) смешанный тип скважин. Создается смешанный разрез с использованием геологического разреза и имитаторов. При использовании естественных геологических условий, при бурении отбирается керн и на образцах керна определяются физические свойства горных пород. Далее по каждому из геофизических методов, на основании статистической обработки, строятся образцовые кривые, которые в последующем используют как образец для определения качества работы рабочей аппаратуры.
Лекция 3 Каротажные лаборатории и станции
Геофизические исследования в скважинах проводятся при помощи комплекса электропитающих, измерительных и регистрирующих устройств, а также контрольно-измерительных приборов, которые объединяются в глубинную наземную аппаратуру. Этот комплекс аппаратуры, а также спускоподъемное оборудование, представляют собой каротажную станцию. Каротажная станция монтируется на шасси автомобиля. И в случае, когда на автомобиле отсутствует спускоподъемное оборудование, а присутствует только набор аппаратуры для выполнения исследований. Этот комплекс называется каротажной лабораторией.
В последнее время все называют каротажной лабораторией, это все то, что создает условия для регистрации ГИС. Каротажная лаборатория обязательно должна быть смонтирована на автомобиле. Все, то что не монтируется, нельзя называть каротажной лабораторией.
В последнее время регистрирующие комплексы также называют каротажными лабораториями, что в общем-то неправильно. Для производства ГИС при помощи лаборатории необходимо использовать каротажные подъемники, на шасси которых смонтировано спускоподъемное оборудование с геофизическим кабелем.
Современные каротажные лаборатории позволяют обеспечивать исследования полным комплексом ГИС, как в скважинах, выходящих из бурения (бурящихся, т.е. открытый ствол), так и регистрировать методы по контролю за разработкой (термометрия, барометрия, расходометрия, состав жидкости, влагомер, резистивиметр и др). Но в тоже время имеется деление лабораторий для исследования открытого ствола и действующих скважин, к примеру, регистрирующий комплекс Гектор, который предоставлен в основном для открытого ствола, но можно и для действующих скважин. Еще есть регистрирующий комплекс Вулкан, он только для действующих скважин.
В настоящее время выпускается очень большое количество лабораторий. Производители разные, а назначение одно и то же. Часть лабораторий могут производить исследования только со скважинной аппаратурой того же предприятия, что и лаборатории (например, лаборатории МЕГА и КАРАТ). МЕГА – это производство Тюмень (ТюменьПрофГеофизика), Карат – это Тверь (НефтеГазГеофизика). Эти станции работают только с приборами, выпущенными на том же предприятии. Часть лабораторий могут производить регистрацию приборами других производителей, например, «Кедр», «Карса», «Югра», «Гектор», «Вулкан» и т.д.
Отдельно остановимся на лабораториях, которые производятся для регистрации ГИС автономными комплексами (например, АМК-Горизонт). Аппаратурно-методические комплексы предназначены для автономной регистрации комплекса ГИС и спускаются на бурильных трубах (при подъеме бурильного инструмента, т.е. в движении). Для считывания этой информации, для регистрации глубины, для контроля этой аппаратуры, разработаны специальные лаборатории, например, «Горизонт» и «Обь».
Для производства геолого-геофизических исследований производятся станции, которые обеспечивают измерение технологических параметров бурения (нагрузку на долото, давление внутри и за бурильными трубами, сопротивление промывочной жидкости, количество ходов насосов, момент на роторе и др) и геохимических исследований скважин (газовый каротаж, т.е. изучение состава газа, шлама, керна и т.д). В России есть два типа таких станций: «ГеоТест» и «Сириус» (Тверь). Производятся также станции для исследования гидрогеологических скважин, инженерно-геологических изысканий для пробуренных скважин и существуют лаборатории перфораторных станций, которые предназначены для хранения взрывчатых веществ на месте работы и при перевозке и производстве прострелочно-взрывных работ в скважине (зарядка перфораторов).
Более подробно остановимся на каротажной лаборатории ГИК-1 (геофизический измерительный комплекс). Предназначена для приема и обработки информации от скважинных геофизических приборов и рассчитана на работу в составе каротажных станций или с каротажными подъемниками типа ПКС-3,5 и ПКС-5 (подъемник каротажный самоходный, кабель до 3,5 и до 5 км выходим на него). Лаборатории устанавливаются в закрытых помещениях, в том числе в транспортных средствах, с искусственно регулируемым климатом. Лаборатория обеспечивает питание скважинных приборов и наземных технологических блоков переменным и постоянным током; визуальный контроль процесса каротажа и результатов оперативной обработки информации; прием и обработку оперативной информации от скважинных приборов и технологических наземных датчиков контроля каротажа; документирование результатов каротажа в соответствии с принятыми стандартами, как на магнитных, так и на бумажных носителях. Для установки функциональных блоков в состав лаборатории входит специальная стойка. Подключение блоков к питающей сети, а также лаборатории к промышленной сети осуществляется при помощи специальных разъемов, расположенных в глубине стойки.
В состав лаборатории входят следующие функциональные блоки. Рис 3.1. Блок питания имеет с своем составе три блока: блок сетевого стабилизатора напряжения БССН «Батыр», блок питания (БП) по постоянному току «Гекат», блок питания (БП) по переменному току «Актор». От блока питания ток идет на геофизические приборы. Блок контроля каротажа (БКК), который позволяет контролировать два параметра: глубину и метку. Для контроля этих параметров поступает информация: метка – с датчика магнитных меток, а глубина с датчика глубины ДГ и датчика шагов квантования ДШК. Блок каротажного регистратора «Гектор». Информация с приборов поступает на БКР по ЦЖК – центральная жила кабеля, ОК – оплетка кабеля. В составе ГИК-1 имеется осциллограф для визуального наблюдения за формой сигнала. Блок промышленного компьютера (БПК) включает в себя клавиатуру, монитор, системного блока. Информация с БПК передается на термоплоттер. БПК имеет связь с БКР по порту RS-232С. Рассмотрим более подробно.
1. БКР «Гектор» предназначен для приема информации со скважинной аппаратуры и преобразовании ее в цифровую форму для последующей регистрации и обработки средствами вычислительной техники.
2. БКК предназначен для индикации текущего нахождения скважинного прибора (глубины) и прохождения магнитной метки (метка) и передачи ее признаков на БКР. БКК имеет источники выходного нестабилизируемого выходного напряжения постоянного и переменного тока. Канал измерения и индикации глубины может работать как с логическими сигналами шагов квантования, так и с трехфазными сигналами от сельсина датчика. Сельсин синхронно поворачивается с прокруткой кабеля. Шаги квантования – один импульс соответствует какому-то углу поворота (допустим 60 градусов) или какой-то глубине. Сигналы шагов квантования от датчика глубины поступают на плату индикации, где обрабатываются микропроцессором. Микропроцессор производит вычисление текущей глубины и передает ее на цифровой индикатор, расположенный на передней панели блока. Для обнуления показаний существует кнопка «Сброс». В случае использования сельсина-датчика в корпусе БКК имеется сельсин-приемник, который под управлением устьевого сельсина производит синхронный поворот ротора сельсина-приемника. Сельсин-приемник передает на плату индикации сигналы шагов квантования.
Прохождение магнитной метки. Канал индикации состоит из формирователя сигнала возбуждения датчика магнитных меток и схемы обработки сигнала. Сигнал от датчика поступает на вход АЦП, работающего под управлением микропроцессора и постоянно отслеживающего величину фонового сигнала. Обнаружение магнитной метки производиться при значительном превышении сигнала над фоном. Оператору о прохождения магнитной метки сообщается звуковым сигналом и загоранием лампочки на панели.
ДГ – это сельсин.
3. Источники питания постоянного и переменного тока имеют единую регулировку входного напряжения, переключателями умноженными на 10 и на 50 вольт. Т.е. регулировка напряжения производиться ступенчато по 10 или 50 вольт. Диапазон изменения переменного напряжения составляет от 0 до 300 вольт. Одновременное использование источников переменного и постоянного тока не рекомендуется.
4. БПК. Представляет собой ПК с операционной системой ХР. Предназначен для управления работой каротажного регистратора, визуального контроля процесса каротажа и результатов обработки каротажа, хранения информации. Информация записывается на жесткий диск. Обмен информацией между БПК и БКР производиться по интерфейсу RS-232C.
5. БССН предназначен для гальванической (трансформаторной) развязки от первичной сети и стабилизации напряжения электронной аппаратуры. Выходные стабилизированные напряжения составляют 36, 110, 127 и 220 вольт. При соответствующих токах: 2, 3, 5 и 5 Ампер. Суммарная выходная мощность стабилизатора составляет 2000 В*А и стабилизатор работает при напряжении промышленной сети от 170 до 255 В. Аварийное отключение питающей сети производиться при напряжении в сети менее 150 В и более 260 В. А также при падении частоты ниже 40 Гц и более 60 Гц. Электрическая схема представляет собой дискретный регулятор с разделительным трансформатором. Стабилизация производиться за счет изменения коэффициентов трансформации. С этой целью микропроцессор, который установлен в блоке, непрерывно измеряет входное напряжение и выдает сигнал на подключение соответствующего отвода трансформатора питающей сети. Стабилизатор имеет два режима работы: автоматический и ручной. Автоматический устанавливается сразу при включении в сеть БССН и в этом режиме переключение обмоток производит микропроцессор, в указанном режиме производиться аварийное отключение. В режиме ручного управления оператор кнопками производит переключение отводов трансформатора. В данном режиме работает защита только по частоте питающей сети, в связи с чем, использование ручного режима не рекомендуется.
5. БП «Гекарт» предназначен для питания постоянным током. Выбор режима стабилизации по току или напряжению производиться специальным переключателем. Уровень выхода регулируется в пределах от 10 до 50 мА по току и от 10 до 300 В по напряжению.
6. БП «Актор» предназначен для питания скважинных приборов переменным током фиксированной частоты. Частота может быть 200, 300 или 400 Гц. Диапазон установки напряжения в режиме стабилизации в пределах от 10 до 300 В также. Установки тока от 10 до 500 мА. Принцип действия заключается в усилении сигнала синусоидального напряжения, который формируется внутренним генератором. Электрическая схема конструктивно представляет собой печатную плату, на которой расположены все составные части схемы управления и защиты, и которые, при помощи специальных разъемов подключают два трансформатора питания, выходной трансформатор, транзисторы и плата индикации. Для охлаждения силовых транзисторов используются вентиляторы.
7. Термоплоттер предназначен для визуализации зарегистрированных данных каротажа на бумажные носители с целью оценки качества данных ГИС и предварительной их интерпретации.
8. Осциллограф используется для визуального контроля питающих и измеряемых параметров.