2.1 Схемы и технологии проведения гис

Геофизические исследования в скважинах с небольшими отклонениями стволов от вертикали c доставкой приборов на забой производят за счет действия сил гравитации с использованием кабельных и бескабельных технологий:

• на каротажном кабеле;

• на специальной проволоке.

Доставку скважинных приборов на забой в наклонно–горизонтальных скважинах осуществляют с помощью:

• специальных скважинных устройств – движителей с электроприводом, получающим электропитание по каротажному кабелю;

• насосно–компрессорных труб;

• гибких труб малого диаметра – коллтюбинга.

Общая схема проведения геофизических исследований скважин с использованием кабельных технологий следующая.

1. К каротажному кабелю, намотанному на барабан лебедки подъемника (рис. 2.1) с помощью стандартного кабельного наконечника подсоединяются скважинные приборы, в которых находятся датчики физических полей и электронные узлы, предназначенные для усиления сигналов датчиков и их передачи на поверхность земли по каротажному

кабелю.

2. Приборы опускают (спускают) в скважину на каротажном кабеле, пропущенном через верхний и нижний направляющие ролики блок – баланса (рис.2.2), подвешенные на крюке и установленные на устье скважины соответственно. (Попутно отметим, что каротажные кабели одновременно служат для подачи напряжения питания и сигналов управления к скважинному прибору и передачи информации на земную поверхность).

Каротажный кабель в свою очередь соединяется с регистрирующей аппаратурой наземной геофизической лаборатории, которая вместе с каротажным подъемником входит состав полевого информационно–измерительного комплекса, называемого каротажной станцией.

3. В процессе спуска скважинных приборов в скважину производится:

– контроль их работоспособности, плавности спуска и отсутствия остановок;

– непрерывный контроль глубины с помощью механического и электронного датчиков – глубиномеров.

Рисунок 2.1 – Общая схема проведения геофизических исследований при строительстве и эксплуатации скважин с использованием кабельных технологий.

4. Регистрация измеряемых параметров производится при подъеме скважинных приборов (для исключения погрешностей в определении глубины из–за эффекта «плавания» кабеля и скважинных приборов в скважинах с высокой плотностью промывочной жидкости). Исключением из этого правила являются геофизические исследования скважин методом термометрии, которые в комплексе ГИС выполняются в первую очередь (для предотвращения нарушения температурного поля в скважине и исключения температурных погрешностей, возникающих из–за перемешивания промывочной жидкости при спуско–подъемных операциях).

Для определения глубины, на которой находится скважинный прибор в скважине каротажный кабель снабжается магнитными или вещественными метками через равные интервалы (обычно через 10 метров).

Рисунок 2.2 – Мобильный многоцелевой комплекс (МКМ) «Регион 1»

При проведении геофизических исследований в неглубоких скважинах (с глубинами до 2500 – 3000 метров) обычно используются каротажные станции, объединяющие в единый блок спуско–подъемное оборудование (каротажный подъемник) и геофизическую лабораторию (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 – Современная каротажная станция, выпускаемая отечественной промышленностью.

Магнитные метки представляют собой намагниченные участи кабеля. Вещественные – небольшие бандажи из изоляционной ленты, накладываемые на кабель.

Для более надежной привязки к глубинам метки, кратные 100 метрам, делаются отличными от рядовых. Считывание магнитных меток осуществляется с помощью датчика магнитных меток глубины (ДМГ), который формирует электрический сигнал «глубина–метка» в момент прохождения мимо него намагниченного участка кабеля. Вещественные метки контролируются визуально, при этом в момент их прохождения между роликами кабелеукладчика на диаграммной ленте ставится метка.

Верхний конец каротажного кабеля заправляется внутрь барабана лебедки и подключается к смонтированному на его вале коллектору, обеспечивающему электрическое соединение жил кабеля с измерительным оборудованием каротажной станции. Корпус коллектора закреплен на раме лебедки, а его вращающаяся часть крепится к валу. Жилы каротажного кабеля подключаются к клеммам на вращающейся части коллектора, а соединительный кабель с каротажной лаборатории (т.н. коллекторный провод) – к клеммам на его корпусе.

Электрическое соединение жил каротажного кабеля с соответствующими жилами коллекторного привода осуществляется с помощью находящихся внутри коллектора металлических колец и прижимающихся к ним щеток.

Для проведения каротажа станцию устанавливают на расстоянии 10–50 метров от устья скважины так, чтобы ось каротажного подъемника лебедки была горизонтальна и перпендикулярна к направлению на устье (рис. 2.4) и затормаживают, подкладывая под колеса клинья. На устье скважины надежно закрепляется нижний ролик блок–баланса таким образом, чтобы плоскость его колеса была перпендикулярна оси барабана лебедки и направлена на его середину, а пропущенный через верхний ролик блок–баланса кабель свободно опускался в устье скважины. С осью нижнего ролика блок–баланса соединяют механический и электронный датчики глубин, а на его раме, вблизи каротажного кабеля, размещают датчик меток глубины (ДМГ). ДМГ и электронный датчик глубин соединяются кабелями с аппаратурой каротажной станции.

Перед началом работ с помощью мегомметра проверяют сопротивление между жилами кабеля и броней (оно обычно не должно быть менее 2 МОм).

Станция надежно заземляется и только после этого подключается сетевой провод электропитания.

Затем к каротажному кабелю подключается скважинный прибор и после проведения необходимых операций (эталонирование, запись стандарт–сигналов и т.п.), он опускается в устье скважины, после чего лебедка ставится на тормоз.

На счетчиках глубин устанавливают нулевые показания, тормоз отпускается и начинается спуск скважинного прибора в скважину.

Скорость спуска обычно не превышает 3600 м/ч, она регулируется торможением барабана лебедки, которое производится плавно, без рывков.

Процесс спуска контролируется и немедленно замедляется или вовсе прекращается при провисании кабеля, что обычно свидетельствует об остановке скважинного прибора или его торможении. (Перепуск кабеля может привести к аварии в результате его складывания и образования петель). При прохождении башмака (нижнего конца) обсадной колонны, интервалов перфорации и других технических опасных интервалов, к которым относятся резкие изменения диаметра скважины и т.п., скорость спуска резко уменьшают.

Рисунок 2.4 – Схема расположения механизмов и узлов во время проведения каротажных работ

Спуск прекращается сразу по достижении скважинным прибором забоя и лебедка ставится на тормоз. В любом случае на барабане лебедки должно оставаться не менее половины последнего ряда витков.

Как показано выше, большинство каротажных исследований выполняется при подъеме скважинного прибора, для чего переключают режимы работы лебедки со спуска на подъем и включают ее привод. Сразу после отрыва скважинного прибора от забоя устанавливают требуемую скорость подъема, которая в основном определяется техническими характеристиками используемой аппаратуры и решаемыми задачами.

С приближением скважинного прибора к устью, скорость подъема снижается до минимальной и внимательно отслеживаются показания счетчиков глубин и вещественная предупредительная метка. При появлении предупредительной метки, которая устанавливается на расстоянии около 10 м от конца кабеля и должна быть хорошо видимой, лебедка останавливается и скважинный прибор извлекается из устья вручную. После проведения необходимых операций, как правило, аналогичных выполняемым перед спуском, аппаратура отключается, а скважинный прибор отсоединяется.

Перед проведением ГИС бурение прекращают и буровой инструмент извлекают из скважины. Вместе с тем все большее распространение получают исследования скважин в процессе бурения.

Для исследования наклонных, горизонтальных и восстающих скважин, пробуренных из штолен и горных выработок, применяют приборы с автономным питанием и регистрацией, транспортируемые к забою с помощью бурового инструмента, колонны НКТ, коллтюбинговых установок или специальных устройств – движителей.

В ряде случаев также находит применение и новая комплексная технология производства ГИС с использованием колтюбинга со встроенными каротажным кабелем.