Вимірювання викривлення свердловин

В процесі буріння необхідний постійний контроль за положенням осі свердловини в просторі. Тільки в цьому випадку можна побудувати геологічний розріз і визначити дійсні глибини залягання продуктивних пластів, визначити положення вибою свердловини і забезпечити попадання його в задану проектом точку. Для цього необхідно знати зенітні і азимутні кути свердловини і глибини їх вимірювань. Такі виміри проводяться за допомогою спеціальних приладів -інклінометрів.

За способом вимірювання і передачі інформації на поверхню інклінометри підрозділяються на:

• вибійні, такі, що проводять вимірювання і передачу інформації в процесі буріння;

• автономні прилади, що опускаються всередину колони бурильних труб, і що видають інформацію тільки після підйому інструменту;

• прилади, що опускаються в свердловину на кабелі або тросі.

У першому випадку інформація від вибійних датчиків по каналу зв'язку передається на поверхню, де і розшифровується. В даний час використовуються як дротяні, так і бездротові канали зв'язку.

Дротяний канал зв'язку широко використовується з електробурами, оскільки в цьому випадку можлива передача сигналу із вибою по силовому кабелю. На цьому принципі працює телесистема СТЕ. Існують системи з вбудованими в кожну бурильну трубу кабелями, що сполучаються роз'ємами, лінії з індукційним зв'язком і лінії з цілісного кабелю. Такі лінії зв'язку забезпечують високу здатність передачі сигналу, але вони достатньо дорогі, ускладнюють спуско-підіймальні операції, мають низьку стійкість із-за зносу кабелю, створюють перешкоди при ліквідації обривів бурильних труб.

До бездротових каналів зв'язку відносяться:

• гідравлічний;

• електричний

• акустичний і деякі інші.

У гідравлічному каналі зв'язку інформація передається по промивальній рідині у вигляді імпульсів тиску, частота, фаза або амплітуда яких відповідає величині параметра, що передається .

Бездротовий електричний канал зв'язку снований на передачі електричного сигналу по породах і колоні бурильних труб. Проте в цьому випадку із збільшенням глибини свердловини відбувається значне загасання і спотворення сигналу. На цьому принципі працює система ЗІС-4 і її модифікації.

Інші канали зв'язку поки не знаходять широкого застосування.

Вибійні інклінометричні системи дозволяють постійно контролювати положення свердловини в просторі, що є їх безперечною перевагою. Окрім вимірів зенітного кута і азимута за допомогою таких систем одночасно вимірюються безпосередньо на вибої свердловини і інші параметри процесу буріння, а також характеристики прохідних порід. Проте застосування телеметричних систем істотно збільшує собівартість робіт.

Автономні інклінометри опускаються (кидаються) всередину колони бурильних труб і проводять вимірювання зенітного кута і азимута в процесі буріння, але інформація на поверхню не передається, а зберігається в пам'яті приладу і прочитується з неї після підйому колони бурильних труб. Для одержання сигналу для виміру є, як правило, зупинка процесу буріння, а при бурінні інклінометр відключається. За один спуск інструменту може бути проведені до 50 вимірів залежно від типу інклінометра.

Найбільше розповсюдження в даний час у нас в країні отримали інклінометри, що опускаються в свердловину на кабелі. При їх застосуванні на виміри параметрів викривлення потрібний додатковий час, але такі інклінометри прості по конструкції і мають низьку вартість.

За способом вимірювання азимута їх можна підрозділити на:

• прилади для вимірювання в немагнітному середовищі, в яких азимут вимірюється за допомогою магнітної стрілки;

• прилади для вимірювання в магнітному середовищі.

З перших найбільш відомий інклінометр типу КІТ (рис.20). У його комплект входять глибинний прилад і панель управління. Глибинний прилад включає вимірювальну частину і перемикаючий пристрій, поміщені в немагнітний корпус, заповнений демпферуючою рідиною. До головки корпусу кріпиться одножильний кабель, на якому глибинний прилад опускається в свердловину.

Вимірювальна частина, приладу складається з рамки, вісь обертання якої співпадає з віссю приладу. Рамка може обертатися навколо осі в підшипниках 11 і 12. У похилій свердловині рамка під дією ексцентричного тягарця 1 встановлюється так, що площина гойдання маятника 2 співпадає з апсидальною площиною свердловини. Пов'язана з маятником 2 стрілка 3 займає відносно реохорда 4 положення, залежне від зенітного кута свердловини . Магнітна стрілка 5 датчика азимута спирається на вістря голки 7, що займає завжди вертикальне положення. Це забезпечується тягарцем 8, розташованим нижче за опору. Початок кругового реохорда 6 датчика азимута за рахунок ексцентричного тягарця 1 завжди розташовується в апсидальній площині свердловини.

А

Рисунок 20− Схема вимірювальної частини інклінометра КІТ

У верхній частині рамки розташований колектор з трьома контактними кільцями 9 і двома парами щіток 10.

Орієнтування магнітної стрілки і виска, а також перемикання датчиків на вимірювання зенітного кута або азимута проводиться перемикаючим механізмом, який приводиться в дію електромагнітом, що знаходиться в глибинному приладі і керованим з поверхні. В процесі спуску і підйому глибинного приладу стрілка виска та магнітна стрілка дугами 13 і 14 притиснуті до реохордів.

При зупинці для виміру параметрів викривлення вони звільняються, витримуються якийсь час для заспокоєння, потім знову притискаються до реохордів і проводиться почергове вимірювання зенітного кута і азимута шляхом вимірювання величини опору реохордів від початку до відповідної стрілки.

Для скорочення витрат часу при вимірюванні в процесі штучного викривлення свердловини глибинний прилад інклінометра опускається всередину колони бурильних труб. При цьому в КНБК включається 24-36 м ЛБТ. Для виключення впливу сталевих труб глибинний прилад при вимірюванні винен знаходиться не ближчим 5 м від ОБТ і 3 м від сталевих замків ЛБТ.

Контроль за вимірюваннями проводиться шляхом повторних вимірів з перекриттям попередніх вимірів і в особливо відповідальних випадках двома інклінометрами.

Типи профілів та їх геометричні параметри

Проектування похило-скерованого буріння виконують для просторових і плоских траєк­торій свердловин. Просторові траєкторії, в основному, використовують для свердловин спеці­ального призначення, а також на площах зі встановленим значним впливом геологічних умов на закономірності викривлення свердловин. Реалізація просторових траєкторій трудомістка і вимагає постійного контролю за параметрами кривизни свердловини. Тому ПСС для експлуа­таційного буріння проектують за плоскими траєкторіями в апсидальній площині, повними характеристиками яких є профіль і план (або азимут) свердловини.

►Проектний профіль стовбура свердловини може включати (починаючи зверху) ділянки:

• вертикальну;

• початкового викривлення стовбура свердловини;

• тангенціальну;

• малоінтенсивного збільшення та зменшення зенітного кута свердловини.

Тангенціальні профілі

Профіль 1 (рис.21) включає: вертикальну ділянку 1 (О—1), діля­нку початкового викривлення 2 (1—2) та тангенціальну ділянку 3 (2—3).

Рисунок 21−Тангенціальні типи профілю ПСС

Профіль 2 (рис.21) вміщує вертикальну діля­нку 1 (О—1), ділянку початкового викривлення 2 (1—2), ділянку малоінтенсивного збільшення зенітного кута 3 (2—3), а також тангенціальну ділянку 4(3—4).

S-подібні профілі застосовують для розкриття продуктивного пласта вертикальним (рис.22) та похилим (рис.23) стовбуром.

Профіль 3 (рис.22) включає вертикальну ділянку 1 (О—1), ділянку початкового викривлення 2 (1—2) , тангенціальну ділянку 3 (2—3) та ділянку малоінтенсивного зменшення зенітного кута до 0° (3—4).

Рисунок 22−S-подібні профілі ПСС для Рисунок 23−S-подібні профілі ПСС

вертикального розкриття продуктивного для похилого розкриття продуктивного

пласта пласта

Профіль 4 (рис. 22) включає вертикальну ділянку, ділянку початкового викривлення, ділянку малоінтенсивного збільшення зенітного кута, тангенціальну ділянку та ділянку малоінтенсивного зменшення зенітного кута до 0°.

Профіль 5(рис. 22) включає вертикальну ділянку, ділянку початкового викривлення та ділянку малоінтенсивного зменшення зенітного кута до 0°.

Профіль 6 (рис.22) включає вертикальну ділянку, ділянку початкового викривлення, ділянку малоінтенсивного збільшення зенітного кута, ділянку малоінтенсивного зменшення зенітного кута до 0°.

Профіль 7 (рис. 23) включає вертикальну ділянку, ділянку початкового викривлення та ділянку малоінтенсивного зменшення зенітного кута.

Профіль 8 (рис.23) включає вертикальну ділянку, ділянку початкового викривлення, тангенціальну ділянку та ділянку малоінтенсивного зменшення зенітного кута.

Профіль 9 (рис. 23) включає вертикальну ділянку, ділянку початкового викривлення, ділянки малоінтенсивного збільшення та зменшення зенітного кута.

Профіль 10 (рис.23) включає вертикальну ділянку, ділянку початкового викривлення, ділянку малоінтенсивного збільшення зенітного кута, тангенціальну ділянку та ділянку мало-інтенсивного зменшення

J-подібні профілі (рис.24) широко застосовують у практиці похило-скерованого буріння.