5.4 Каналы связи, используемые при исследовании горизонтальных скважин

Каналом связи называется совокупность передатчика информации, линии связи и приемника информации. Передатчик информации находится в скважине, а приемник – на поверхности у устья скважины и передает информацию в геофизическую станцию. Линия связи осуществляет передачу информации от передатчика к приемнику. Она может быть выполнена в виде геофизического кабеля, в виде токонесущих жил при бурении электробуром, либо в виде импульсов давления, формируемых в промывочной жидкости, либо с помощью электромагнитных и акустических волн. (При использовании акустического канала, сигналы можно передавать по бурильной трубе, промывочной жидкости и породе).

За рубежом наибольшее применение получили электромагнитный и гидравлический каналы. При этом установлено, что надежность работы гидравлического канала лучше в случае обратной промывки. Для улучшения эксплуатационных характеристик гидравлического канала связи осуществляют стабилизацию ПЖ добавками к ней нефти, жидкого стекла, карбонат – метил – целлюлозы (КМЦ). Увеличение плотности бурового раствора приводит к тому, что амплитуда импульса сигнала давления снижается.. C увеличением глубины скважины от 1,5 до 6 км амплитуда гидравлического импульса изменяется в 6 раз. C точки зрения максимального затухания, линии связи можно расположить в следующем порядке: гидравлический, электромагнитный, акустический и проводной. (Предпочтительным является проводной канал, поскольку его работоспособность обеспечивается на больших расстояниях). Чем тоньше жила кабеля, тем выше коэффициент затухания. C увеличением частоты передаваемого сигнала, затухание возрастает, как и для других каналов связи.

В некоторых забойных телеметрических системах (ЗТС) линия связи отсутствует. В этом случае, информацию записывают на твердотельный носитель, расположенный в скважинном приборе. После извлечения носителя на поверхность, ее дешифрируют.

5.5 Технологии проведения гис в гс при бурении скважин

5.5.1 Технологии проведения гис в гс за рубежом

За рубежом широко используется технология проведения ГИС в ГС на бурильных трубах (технология «Sumphor»), однако она отличается от технологии «Горизонталь – 1» тем, что предусматривает спуск на бурильных трубах жестко закрепленных в «прозрачном» контейнере геофизических приборов, причем каротажный кабель с соединительным разъемом вводится в колонну бурильных труб через боковой переводник и продавливается потоком бурового раствора до соединения с геофизическим прибором (технология с «мокрой» стыковкой). Далее, наращивая бурильную колонну, прибор перемещают по горизонтальному участку ствола с регистрацией геофизической информации на спуске или подъеме бурильной колонны.

Основными недостатками технологии «Sumphor» являются повышенная вероятность прихвата бурильной колонны в неустойчивых породах из–за невозможности обеспечения циркуляции промывочной жидкости через геофизический контейнер, необходимость использования специальных (несерийных) геофизических приборов и соединительных разъемов, обеспечивающих «мокрую» стыковку с каротажным кабелем.

Для проведения ГИС в ГС компания «Халлибертон» применяет устройство Toolpusher ^TM (TPL), спускаемое на колонне бурильных труб. Применение этого способа устраняет массу проблем, связанных с доставкой приборов по сильно искривленным участкам скважины. Также удается избежать осложнений, обусловленных следующими факторами:

– затяжками каротажного кабеля;

– прихватом каротажных приборов или кабеля под действием перепада давлений в разбухающих породах.

По рекламным данным компании «Халлибертон» применение TPL экономически оправдано при каротаже в сильно искривленных и горизонтальных скважинах. Во многих случаях доставка каротажных приборов с помощью колонны бурильных труб дает гораздо большую экономию времени, чем многократное выполнение спуско–подъемных операций с помощью кабельных систем.

Применение TPL позволяет поддерживать циркуляцию в течение всего времени проведения операций. Это снижает вероятность прихвата приборов и сводит к минимуму дальнейшее разрушение ствола скважины .

Последовательность выполнения операций приведена ниже.

На буровой площадке собирается компоновка каротажных приборов, защищенная кожухом вместе с нижней (глубинной) частью стыковочного устройства. Все это крепится к первой свече бурильных труб. Затем колонна вводится в скважину и опускается до тех пор, пока каротажные приборы не достигнут верхней отметки исследуемой зоны, и тогда на буровой площадке в бурильную колонну вставляется специальный переводник с кабельным вводом. В колонну бурильных труб сбрасывается и закачивается давлением бурового раствора верхняя часть стыковочного устройства с каротажным кабелем, которая соединяется с верхней частью компоновки каротажных приборов. Затем продолжается спуск колонны бурильных труб до тех пор, пока каротажные приборы не достигнут нижней отметки зоны обследования. После этого производится подъем колонны по одной свече, во время которого компоновка каротажных приборов еще раз проходит через зону обследования. Регистрация каротажных данных производится при движении компоновки в обоих направлениях. После завершения каротажных исследований кабель отсоединяется и извлекается из скважины. Компоновка каротажных приборов извлекается на поверхность вместе с колонной бурильных труб. При необходимости обследования необсаженного участка ствола, длина которого превышает длину обсаженного участка ствола, это делается в несколько заходов, с повторением вышеописанной процедуры.

При геофизических исследованиях с помощью системы «Toolpusher» применяются стандартные кабельные каротажные приборы с высоким разрешением, обеспечивающие высокое качество каротажных измерений.

За рубежом используется и технология доставки геофизических приборов в горизонтальных участки стволов скважин на бурильной колонне без использования «прозрачных» геофизических контейнеров. При этом геофизические приборы выталкиваются в открытый ствол с помощью специальных движителей – технология «Pump out». Кроме того, часто применяют технологию доставки геофизических приборов в горизонтальные скважины на гибкой НКТ или колтюбинге.

В результате многолетних усилий целого ряда ведущих зарубежных фирм разработаны различные технологии ГИС в горизонтальных участках ствола ГС и ряд забойных телесистем (ЗТС) с бескабельным каналом связи, которые в процессе бурения позволяют измерять азимут и угол наклона ствола, а также регистрировать естественную радиоактивность пород, измерять их удельное электрическое сопротивление, давление и температуру в скважине и т.д.

К ним в первую очередь относятся забойные телесистемы (ЗТС):

– ЗТС с модуляционным гидроканалом фирмы «Анадрил–Шлюмберже»;

– ЗТС с пульсационным гидроканалом фирмы «Сперри–Сан».

ЗТС фирм «Анадрил–Шлюмберже» и «Сперри–Сан», использующие различные модификации гидроканала, выдают лишь траекторные параметры (угол, азимут, угол установки отклонителя). Замеры зенитного угла и азимута осуществляются при кратковременной (до 1–1,5 мин) остановке бурения с отключением циркуляции, угол установки отклонителя измеряется в процессе бурения.

В комплект ЗТС «Анадрил–Шлюмберже» входит система измерения глубины скважины, а привязка данных от ЗТС фирмы «Сперри–Сан» осуществляется без глубиномера, по мере бурового инструмента.

Компания «Халлибертон» в настоящее время использует систему измерения параметров траектории стволов скважин (MWD) и каротажа (LWD) в процессе бурения собственной разработки, которая помимо датчиков траекторных параметров включает датчики пористости (нейтронный), удельного сопротивления, плотности, скважинной кавернометрии и акустического каротажа. Телеметрическая система компании «Халлибертон» характеризуется высокой точностью. Так, по данным бурения в ОАО «Юганскнефтегаз» 6–ти горизонтальных скважин глубиной 3200 – 3500 м с длиной горизонтальных участков до 500 м отклонения от заданной траектории не превышают 1 %.