Гироскопические приборы для исследования скважин.
Гироскопические приборы позволяют производить высокоточные исследования скважин, в которых имеются внешние магнитные влияния. К таковым относятся обсаженные скважины, скважины с НКТ либо расположенные вблизи других скважин.
Гироскоп состоит из укрепленного на валу вращающегося диска. Диск приводится в движение электродвигателем и может набирать частоту вращения более 40 тыс. об/мин. Этот диск (ротор) можно “сориентировать”, или расположить в известном направлении. Благодаря собственной инерции гироскоп сохраняет направление своего вращения. Таким образом, его можно применять для определения азимутального направления. Внутреннее и внешнее кардановые кольца позволяют ротору гироскопа сохранять свое первоначальное положение независимо от того, как он расположится в скважине.
Основные составляющие скважинного MWD оборудования
Датчики для получения необходимой информации
Передатчик для посылки данных на поверхность
Микропроцессор или управляющая система, контролирующая исполнение прибором различных функций
Источник питания
Основные составляющие наземного оборудования
Установленный на стояке датчик давления для регистрации изменений давления и их преобразования в электрические сигналы
Наземный компьютер для обработки результатов
Монитор на буровой для просмотра результатов измерений бурильщиком
Прибор для измерений в процессе бурения (ИПБ)
Для получения надежных результатов инклинометрии скважинный прибор системы ИПБ должен быть помещен в КНБК с немагнитными УБТ. Преимуществом системы ИПБ перед управляющим инклинометром является способность передавать данные замеров на поверхность без использования кабеля. Наиболее распространенным средством передачи данных является импульсы давления промывочной жидкости. Основное различия между существующими системами передачи данных с помощью бурового раствора заключаются в методе передачи информации. Для передачи данных с забоя скважины на поверхность используют следующие методы:
Система положительных импульсов
Система отрицательных импульсов
Система непрерывных волн
Система положительных импульсов
В системе положительных импульсов используется находящееся в скважине устройство для ограничения потока бурового раствора проходящего через колонну бурильных труб, что вызывает увеличение давления в буровых трубах. Для передачи данных на поверхность это устройство создает серию импульсов, которые принимаются датчиком давления и дешифруются наземным компьютером.
Система отрицательных импульсов
В системе отрицательных импульсов используется находящееся в скважине устройство для выпуска небольшого обьема бурового раствора в межколонное пространство, что вызывает уменьшение давления в бурильной колонне. Для передачи данных на поверхность устройство создает серию импульсов которые принимаются датчиком давления и дешифруются наземным компьютером.
Система непрерывных волн
В отличие от предыдущих методов, в системе непрерывных волн не создается явных импульсов давления. Погруженная в скважину система создает регулярные возмущения давления которые в сути своей являются стоячей волной. Для передачи данных меняется фаза стоячей волны. Наземное оборудование регистрирует смещение фазы пульсаций давления. Эта система обеспечивает передачу данных с большей скоростью чем ранее описанные системы, но сложность как наземного так и скважинного оборудования ограничивает ее широкое использование.
Магнитная окружающая среда - Контроль качества измерений
Иногда наиболее легким решением является сделать выбор между применением магнитных приборов для съемки и гироскопических приборов. Это решение определяется наличием магнитной окружающей среды в месте применения приборов для измерений. Если определено , что окружающая среда содержит источники возмущения магнитного поля (т.е. внутри обсадных труб, вблизи имеются соседние скважины, внутри магнитных пластов), то должны быть использованы гироскопические приборы для определения азимута. Когда выявленным источником магнитных возмущений является только бурильная колонна, а другие источники возмущений отсутствуют, тогда азимут может быть вычислен по данным съемки магнитными приборами с использованием поправки на короткую УБТ. Это может быть сделано только при условии применения электронных компасов, с феррозондовыми магнитометрами и гравитационными акселерометрами, механические компасы в этом случае не годятся.
В зависимости от требуемого типа тулфейса, гравитационного или магнитного, окружающая среда может накладывать ограничения на тип прибора. Магнитные тулфейсы не следует использовать тогда, когда имеются источники магнитных возмущений в окружающей среде. В таких условиях следует применять гравитационные тулфейсы для управления и ориентации бурильной колонны.
Наличие источников магнитных возмущений в окружающей среде обычно не влияет на измерения зенитных углов. Так что, зенитный угол можно считать правильным не зависимо от того получен ли он в результате съемки магнитными или гироскопными инклинометрии.