6.2. Ориентация отклонителей на поверхности

К отклонителю присоединяют ориентирующий переходник-ловитель и собранную компоновку укладывают на полу бурового здания или специальном стеллаже под углом 20-30°. Для ориентации применяют угломерные приборы, например, угломер бытовой УБ или приборы ПУ-2 конструкции ЗабНИИ и ПУ-ВИТР конструкции ВИТР и др.

Угломер бытовой УБ-Хл4 предназначен для измерения отклонений поверхностей от вертикали и горизонтали, имеет стрелочный указатель для измерения углов в диапазоне 0-360° с погрешностью ±1°, что полностью удовлетворяет требованиям ориентации отклонителей при направленном бурении.

Прибор ПУ-2 конструкции ЗабНИИ состоит из корпуса, имеющего круговой паз, в котором перекатывается стальной шарик и нанесена угломерная шкала измеряемых углов установки с делениями через 10°, погрешность их определения составляет примерно ±2,5°.

Прибор ПУ-ВИТР состоит из кольцевого корпуса из оргстекла, в котором выполнена круговая канавка, закрытая кольцом из оргстекла с нанесенной угломерной шкалой. Канавка заполнена жидкостью, в которой имеется пузырек воздуха. В корпусе имеется отверстие, сквозь которое проходит стержень с планкой, удерживаемой в верхнем положении пружиной. Прибор надевается на отклонитель и в таком положении фиксируется планкой. При ориентации пузырек 2 располагается в верхней части прибора, что представляет большее удобство и обеспечивает высокую точность ориентации (не более ±1°). Для ориентации отклонитель медленно поворачивают вокруг оси в заданном направлении, при этом пузырек перемещается, занимает верхнее положение, и когда его средняя часть устанавливается на риске заданного значения угла φ, вращение отклонителя прекращается, в ориентирующий переходник устанавливается ориентирующий прибор или к корпусу отклонителя присоединяется ориентирующая приставка и производится их настройка на заданный угол. После настройки ориентатор извлекается из переходника без вращения и ловитель прибора жестко закрепляют в установленном положении; затем в таком положении прибор будет опускаться внутрь бурильной колонны для ориентации отклонителя на забое.

6.3. Ориентация отклонителей в скважинах

Среди ориентирующих приборов и устройств, применяемых в настоящее время в геологоразведочной практике, наиболее совершенными и информативными являются приборы извлекаемого типа: «Курс», «Луч» и ОБ-13 конструкции ВИТР, УШО-15 конструкции КазИМС, ОЭ-15 конструкции ПГО «Уралгеология» и др. Они опускаются внутрь бурильной колонны на одножильном проводе только на момент ориентации отклонителя. Самоориентирующиеся устройства типа АЗОР и Кедр ЗабНИИ и ДГО-ТПИ входит в состав отклонителя и обеспечивают возможность повторной (многкратной) ориентации отклонителей в течение одного рейса, что повышает надежность ориентации.

В общем виде система ориентации отклонителей искусственного искривления проводными ориентаторами может быть представлена схемой, в которой два контура: контур получения информации о положении отклонителя в скважине и контур обратной связи, позволяющий компенсировать разность между заданным и действительным положением отклонителя в скважине. Результирующая погрешность ориентирования отклонителя зависит от каждого элемента схемы.

Эту погрешность разделяют на три группы:

– инструментальная, куда входят погрешности чувствительного элемента, линии связи, индикатора;

– погрешность метода, куда входят погрешности стыковки ловителя скважинного датчика с ориентирующим переходником отклонителя, закручивание колонны, посадка отклонителя на забой;

– личная погрешность оператора.

Оценка качества и надежности ориентаторов производится по их инструментальной погрешности, наиболее совершенные из них обеспечивают наилучшую информативность (наглядность) процесса, наибольший диапазон работы и наименьшую погрешность ориентации, независимую от утечек тока в канале связи.

Прибор «Курс» является прибором измерительного типа, его отличительным признаком от приборов, основанных на косвенном методе ориентации, является возможность определять угол установки отклонителя непосредственно в градусах, т.е. он является наиболее информативным прибором данного назначения.

Приборы индикаторного типа «Луч», УШО работают по релейной схеме, в зоне поиска искомого положения при малых зенитных углах (менее 5°) имеют недостаточную устойчивость чувствительного элемента.

Ориентатор электрический ОЭ-15 опытно-методической партии новой техники ПГО «Уралгеология» – прибор индикаторного типа, его особенностью является то, что чувствительный элемент выполнен в виде шарнира, сблокированного с отвесом и подвижным контактным кольцом, что во взаимодействии с вибратором, включающим соленоид с магнитом, повышает чувствительность при малых зенитных углах.

Технические характеристики ориентируемых приборов

	«Курс»	«Луч»	ОБ-13
Предел допускаемой погрешности ориентации при зенитных углах скважины:
до 3°	±10	±10	±5
3-5°	±10	±7	±5
5-10°	±7	±5	±(3-5)
10-60°	±5	±5	±(3-5)
Допускаемое наружное гидростатическое давление, Па (кгс/см2), не более	245·105 (250)	294·105 (300)	245·105 (250)
Напряжение источника переменного тока, В	36/220	220	36/11/220
Диаметр	18	13	13
Длина	1500	1020	1500

Ориентатор бесконтактный ОБ-13 конструкции ВИТР (рис. 25) является бесконтактным прибором индикаторного типа с аналоговой характеристикой. В нем использован оптоэлектронный метод преобразования угла в электрический сигнал, что соответствует наиболее современному уровню. Обеспечивает наиболее высокую точность ориентации (±2-5°). Принцип действия оптоэлектронного преобразователя заключается в следующем. Между источником света (светодиод) и приемником света (например, фотосопротивление, фотодиод или фототриод) располагается оптический чувствительный элемент с переменной плотностью. При

Рис. 25. Комплект оптоэлектронного бесконтактного ориентатора ОБ-13 (пульт, скважинный прибор, лебедка, счетчик глубины, устройство для поверки)

изменении измеряемого угла (например, перемещение относительно апсидальной плоскости скважины) меняется световой поток от источника к приемнику света и соответственно изменяется ток, протекающий через приемник света, что фиксируется поверхностным пультом. В качестве чувствительного элемента монут быть использованы вращающаясв на оси непрозрачная механическая эксцентричная маска со щелью или пузырек воздуха в непрозрачной жидкости.

На поверхности отклонитель ориентируется с помощью ориентатора ОБ-13 и угломерного прибора любой конструкции, с помощью которого плоскость действия (искривления) отклонителя устанавливается на расчетный угол установки φ, а ловитель ориентатора фиксируется в таком положении, которое соответствует минимальному показанию стрелочного прибора пульта. Скважинный прибор осторожно извлекается из ориентирующего переходника, и надежно закрепляется.

После спуска бурильной колонны с отклонителем на заданную глубину и закрепления ее в трубодержателе на выступающий конец колонны устанавливают счетчик глубины и затем производят спуск скважинного прибора внутри колонны бурильных труб для посадки ловителя на шпонку, что обеспечивает положение, установленное на поверхности.

Пульт включается в сеть и бурильная колонна проворачивается вправо до установления минимального значения (положения) стрелки на стрелочном приборе пульта. Это положение фиксируется на бурильной колонне и трубодержателе отчетливой меткой, расположенной на одной линии плоскости и далее для постановки отклонителя на забой необходимо соединить ведущую трубу с бурильной колонной. Во избежание проворота колонны ведущую трубу следует поворачивать ключом вручную. После этого необходимо промыть скважину до полного удаления шлама с забоя и установления нормального давления в нагнетательной магистрали. Постановку отклонителя на забой следует производить осторожно, с малой подачей и без вращения шпинделя (в соответствии с нанесенными метками) и использованием гидравлики бурового станка. При достижении отклонителем забоя необходимо произвести рабочий замер, величина которого должна соответствовать расчетному.

Забойные ориентаторы – автоматический забойный ориентатор АЗОР ЗабНИИ и дебалансно-гидравлический ориентатор ДГО-1-ТПИ обеспечивают автоматическую ориентацию отклонителей в скважинах за счет шарикового поворотного механизма в первом и эксцентричного дебаланса во втором случае. Их работа состоит в преобразовании гидравлической энергии промывочной жидкости, подаваемой насосом, в угловое перемещение отклонителя вокруг оси скважины с установкой в заданное на поверхности положение с сигнализацией о моменте завершения ориентации на манометре насоса [11-14]. Такое конструктивное устройство обеспечивает возможность неоднократного кратковременного ориентирования отклонителя в скважине, что является значительным достоинством этих ориентаторов, но увеличивает общую длину компоновки и осложняет ее прохождение через интервал искусственного искривления. Достаточно надежная установка отклонителей согласно рассчитанному углу φ при использовании ориентаторов данного типа обеспечивается при зенитных углах скважин, превышающих в основном семь градусов.