11.4.2. Телеметрические системы ведущих производителей

В этом разделе рассматриваются ТС, разработанные в бывшем СССР, России, и применяющиеся при строительстве скважин, а также зарубежные ТС, используемые и рекламируемые в России.

11.4.2.1 Тс с проводным каналом связи

Система телеметрическая для электробурения СТЭ (ОАО за­вод «Потенциал», г. Харьков) предназначена для бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин. Серийно выпускается с на­чала 70-х годов.

Для передачи информации, используется силовой кабель, по ко­торому обеспечивается питание электробура. Глубинное измеритель­ное устройство (УГИ) устанавливается над электробуром в корпусе из немагнитного материала (рис. 53) и содержит датчик азимута (ДА), датчик зенитного угла (ДМ) и датчик положения отклонителя (ДПО). Датчики питаются переменным током частотой 50 Гц. В зависимости от значений углов, измеряемых датчиками, меняется фаза выходного сигнала.

Техническая характеристика

Максимальные:

- гидростатическое давление, МПа.........................................80

- температура, град, С.............................................................100

Пределы измерений забойных данных:

- зенитный угол, градус.....................................................0 - 110

- азимут, градус..................................................................0 - 360

- положение отклонителя, градус.....................................0 - 360

Относительная погрешность измерений, %...............................±2,5

Напряжение питания, В................................................800- 1700

Потребляемая мощность, Вт.........................................................200

Телесистема доставляется на забой буровым инструментом.

Система изготавливается четырех типоразмеров с диаметром корпуса: 127, 164, 185 и 215 мм.

Применяется в регионах, где распространено электробурение: Башкирии, Украине, Туркмении, Азербайджане. Большинство телесистем имеет ресурс 600 - 800 800 ч и межремонтный период до 100 ч.

С помощью телесистем СТЭ пробурены первые горизонтальные скважины в Башкирии (1979 г.) на Узыбашевском месторождении; Западной Сибири (1985 г.) глубиной 3300 м (скв. 578-Салымская), Туркмении (1990 г.) глубиной 3653 м (скв. 1630-Котур-Тепе).

В конце 80-х годов в рамках общесоюзной программы «Горизонт» Харьковским СКТБ ПЭ телесистема СТЭ была существенно усовершенствована и выпущена под шифром 2СТЭ. В новой телесис­теме повысились точность измерения зенитного угла до ±0,5°, азимута и положения отклонителя до до 4°, увеличился срок межремонтного периода до 125 ч и ресурс до 1500 ч. Обновление измеряемых параметров в 2СТЭ происходит через каждые 5,6 с.

Рис. 53. Глубинное измерительное устройство СТЭ:

1 - верхний переводник; 2 - немагнитный корпус; 3 - осевые амортизаторы; 4 -радиальные амортизаторы; 5 - герметичный контейнер, 6 - блок глубинной электроники; 7 - нижний переводник

Передающий блок УГИ осуществляет последовательный опрос датчиков, формирует широтно-импульсный сигнал и передает его в токоподвод электробура. Телеметрическая система СТЭ позволяет определять азимут, зенитный угол скважины и положение отклонитля как при бурении, так и при остановках бурения, производить ори­ентирование отклонителя в вертикальном и наклонном стволах.

Система телеметрическая для турбинного бурения СТТ

(ОАО завод «Потенциал», г. Харьков) на 90% унифицирована с ТС типа СТЭ. В состав СТТ входит устройство забойное измерительное (УЗИ) и наземный пульт управления и регистрации (ПУ). УЗИ состо­ит из блока датчиков, блока электронного, блока питания, герметич­ного контейнера, герметичного кабельного ввода и корпуса из немаг­нитного материала. УЗИ устанавливается над забойным гидравличе­ским двигателем. ПУ включает блок питания УЗИ, информационное табло и переключатели режимов.

Информация с забоя передается по кабелю, вводимому в бу­рильную колонну через переводник кабеля или герметизирующее устройство вертлюга, или по секционированному кабелю при исполь­зовании бурильных труб для электробурения.

Техническая характеристика

Измеряемые параметры:

- зенитный угол, градус...........................................................................0 - 120

- магнитный азимут, градус....................................................................0 - 360

- угол установки отклонителя, градус....................................................0 - 360

Напряжение питания:

- ПУ, переменный ток 50 Гц, В....................................................................220

- УЗИ, постоянный ток, В......................................................................40 - 100

Максимальное давление в скважине, МПа...................................................60

Диапазон температур в скважине, град, С.............................................0 - 100

Диапазон температур окружающей среды

на поверхности, град, С........................................................................- 40 + 50

Система изготавливается пяти типоразмеров с диаметром корпу­са: 108, 127, 172, 190 и 215 мм.

Широко используется во всех регионах бывшего СССР, во Вьетнаме при бурении горизонтальных скважин и дополнительных боковых стволов.

ОАО завод «Потенциал» с 2000 г. перешел на выпуск геофизи­ческих устройств серии ГУОБИТ и ГУОБИЭ взамен ТС типа СТТ и СТЭ. Отличительной особенностью геофизических устройств являет­ся изготовление глубинного контейнера полностью из титанового сплава, изменение подвески блока датчиков, изменение системы пе­редачи сигнала на дневную поверхность, введение компьютерной об­работки данных, что значительно увеличило надежность, информа­тивность и срок службы телесистемы. Погрешность измерения зенитного угла составляет ±1,0°, а угла установки отклонителя и азимута ±5,0°.

Рис. 54. Компоновка телесистем серии ГУОБИТ в составе бурильной

колонны

1 - немагнитная труба; 2 - титановый корпус с измерительной аппаратурой; 3 - переводник с ловушкой; 4 - сальниковое уплотнение для каротажного кабеля; 5 - каротажная машина; 6 - пульт наземный

Таблица 26

Габаритные и присоединительные размеры геофизических устройств

Тип системы	Диаметр, мм	Присоединительные резьбы
Телесистемы для турбобуров
ГУОБИТ-108М1ГК	108	3-88
ГУОБИТ-127М1ГК	127	3-102
ГУОБИТ-172М1ГК	172	3-147
ГУОБИТ-190М1ГК	190	3-171
ГУОБИТ-215М1ГК	215	3-171
Телесистемы для электробуров
ГУОБИЭ-164УЗ	164	3-133
ГЕОБИЭ-185УЗ	185	3-147
ГУОБИЭ-215УЗ	215	3-171

Компоновка телесистем серии ГУОБИТ в составе бурильной ко­лонны приведена на рис. 54.

Телесистема Пилот-П (ГПНН «Пилот, г. Уфа) создана в 1988 г. для контроля инклинометрических параметров и управления траекто­рией скважины в процессе ее бурения. В качестве канала связи в теле­системе используются бурильные трубы для электробурения со встроенным силовым кабелем или геофизический кабель с перевод­ником кабеля.

Телесистема обеспечивает постоянный контроль углов азимута, зенита, установки отклонителя и температуры забойной части в про­цессе бурения в реальном масштабе времени. Наземная часть систе­мы, реализованная на базе специализированной ЭВМ, решает ряд расчетно-технологических задач.

Инклинометр системы выполняется в двух вариантах в виде по­плавковой конструкции с тремя степенями свободы и с неподвижны­ми и ортогонально установленными в корпусе тремя феррозондами и акселерометрами, выпускаемыми серийно авиационной промышлен­ностью. Это одна из высокоточных телесистем, не требующая после­дующего контроля траектории инклинометром. Погрешность измере­ния азимута и угла установки отклонителя в диапазоне 0-360° не бо­лее 1,5°, по зенитному углу в диапазоне 0-180° не более 0,15°.

Телесистема применялась при строительстве уникальных гори­зонтальных скважин на Лемезинском месторождении в Башкирии и используется при бурении скважин на месторождениях Сахалина.

Телеметрическая система КУРС-4М (АО «ННТ-КУРС», г. Москва) применяется при бурении наклонно направленных и гори­зонтальных скважин турбинным способом. Обеспечивает постоянную информацию в реальном масштабе времени о зенитном угле, азимуте и угле установки отклонителя. Общая длина забойного модуля сведе­на к минимуму, что обеспечивает совместимость с любыми КНБК.

Информация с забоя передается по кабельному каналу связи. Контейнер забойных датчиков спускается на кабеле в немагнитную трубу до посадки в установочный переводник. На поверхность кабель выводится в затрубье через специальный переводник.

Техническая характеристика

Забойная часть

Наружный диаметр, мм...........................................................................60-115

Температура, град, С..................................................................................0-130

Максимальное давление, МПа................................................................75-115

Длина, мм.....................................................................................................3500

Зенитный угол, градус:

-диапазон измерения..................................................................................0-180

- точность измерения.................................................................................+0,25

Азимут, градус:

- диапазон измерения.................................................................................0-360

- точность измерения...................................................................................+2,0

Угол установки отклонителя, градус:

- диапазон измерения.................................................................................0-360

- точность измерения...................................................................................+0,5

Наземный модуль

Габариты, мм.................................................................................380x310x105

Температура окружающей среды, град, С............................................-50 +50

Потребляемая мощность, Вт........................................................................200

Напряжение тока питания, Вт......................................................................220

Частота, Гц.......................................................................................................50

Ориентатор бурильного инструмента ОРБИ-36 (АО НПФ«Геофизика», г. Уфа) предназначен для проводки наклонно направ­ленных скважин малого диаметра и дополнительных стволов из без­действующих и нерентабельных скважин.

Техническая характеристика

Диапазон измерения угла положения отклонителя

относительно апсидальной плоскости, градус.......................................0 -360

Предельная погрешность измерения угла положения отклонителя в диапазоне зенитных углов 3-177°, градус...................................................................± 3

Рабочие условия применения для скважинного прибора:

Температура, град, С.......................................................................-10 -s- +120

гидростатическое давление, МПа..................................................................40

для наземного прибора:

температура окружающей среды, град, С...........................................-30 +45

потребляемая мощность, Вт...........................................................................70

масса скважинного прибора, кг.......................................................................5

наружный диаметр, мм...................................................................................36

Скважинный прибор спускается на кабеле в контейнер. Кабель выводится из бурильной колонны через кабельный пере­водник. Кабель трехжильный. По одной жиле осуществляется питание скважинного прибора переменным током частотой 100 Гц. По двум другим жилам забойная информация передается на поверхность Т. Использование трехжильного кабеля позволило максимально упро­стить скважинный прибор и повысить его надежность. Однако экс­плуатация ОРБИ-36 в Башкирии и Татарии при бурении дополни­тельных стволов показала неэффективность использования трехжиль­ного каротажного кабеля для передачи информации с забоя. При на­хождении кабеля в затрубье часто пропадает связь с телесистемой из-за утечек в жилах кабеля при малейших повреждениях. Поэтому ОАО НПФ «Геофизика» выпустила модифицированный ОРБИ-36, рабо­тающий на одножильном кабеле.

Телесистема инклинометрическая малогабаритная ОРБИ-3 (ОАО НПФ «Геофизика», г. Уфа) предназначена для измерения ази­мута, зенитного угла и положения отклонителя при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин диаметром 120,6 -н 144 мм.

В качестве канала связи используется кабельная линия связи КЛС-2М. В процессе бурения измеряется положение откло­нителя, а при остановке бурения - азимут и зенитный угол. Блок дат­чиков не имеет подвижных частей и состоит из трех жестко закреп­ленных акселерометров и трех магнитометров.

Наземная часть телесистемы включает прибор массой 16 кг и Notebook.

Техническая характеристика

Диапазон измерения зенитного угла, градус.........................................0 - 180

Диапазон измерения азимута, градус......................................................0- 360

Диапазон измерения угла

положения отклонителя, градус.............................................................0 - 360

Погрешность измерения зенитного угла,мин.............................................±20

Погрешность измерения азимута

в диапазоне зенитных углов 5 - 175°, градус................................................±2

Погрешность измерения угла

положения отклонителя, градус....................................................................±3

Диапазон рабочих температур окружающей среды:

- для скважинного прибора, град, С................................................- 10 ÷ +100

- для наземного прибора, град, С......................................................- 30 ÷ +50

Гидростатическое давление, МПа............................................................до 40

Масса скважинного прибора, кг....................................................................10

Диаметр скважинного прибора, мм...............................................................36

Длина скважинного прибора, мм...............................................................2500

Напряжение тока питания, В........................................................................220

Частота, Гц.......................................................................................................50

Забойная телеметрическая система с кабельным каналом связи «НАДИР» (ОАО НПФ «Геофизика», г. Уфа) разработана по за­казу АНК «Башнефть» для бурения при отрицательном перепаде дав­ления с колтюбинговой установки М4001. Телесистема «НАДИР» предназначена для измерения инклинометрических параметров: ази­мута и зенитного угла, положения корпуса телесистемы, естественной гамма-активности пород и давления промывочной жидкости над вин­товым двигателем, а также измерения осевой нагрузки и затрубного давления при бурении с использованием непрерывных труб с кабе­лем.

Состав и назначение основных частей телесистемы:

- модуль инклинометрии МИ-измерение азимута и зенитного уг­ла, а также положения корпуса телесистемы;

- модуль ГК и манометр внутреннего давления ГКМ-измерение естественной гамма-активности и давления промывочной жидкости над винтовым двигателем;

- модуль осевой нагрузки и затрубный манометр МОН-измерение осевой нагрузки и затрубного давления;

- наземный приемно-обрабатывающий комплекс-обеспечение питанием телесистемы, прием данных со скважинного прибора, обра­ботка и визуализация информации, регистрация полученных данных.

Измеряемые параметры и пределы допускаемой погрешности

Диапазон измерения азимута скважины.....................................0÷360° ± 1,5°

Диапазон измерения зенитного угла...........................................0÷180° ± 0,2°

Диапазон измерения положения корпуса телесистемы..............0÷360 ± 1,5°

Осевая нагрузка на долото, кН.....................................................0÷100 ± 10%

Мощность экспозиционной дозы естественного гамма-излучения, мкР/ч........................................................................................................0÷400 ± 10 %

Давление внутреннее, МПа..............................................................0÷40 ± 2%

Давление внешнее, МПа..................................................................0+40 ± 2 %

Габаритные размеры

Наименование модулей МИ ГКМ МОН

Наружный диаметр, мм 36 36 36

Длина не более, мм 2600 1880 1770

Минимальный зазор на сторону, мм 17,5 17,5 17,5

Требования к программному обеспечению

Измеряемые параметры передаются в процессе бурения непре­рывно, кроме азимута и зенитного угла, которые измеряются во время остановки процесса бурения.

Программное обеспечение включает:

- модуль регистрации и первичной обработки инклинометриче-ских, геофизических и технологических параметров;

- модуль визуализации и корректировки траектории скважины в реальном масштабе времени;

- модуль визуализации геофизических параметров в реальном масштабе времени;

- модуль построения заданной траектории скважины;

- модуль сопровождения и визуализации банка накопленных данных по скважинам.

Компоновка телесистемы приведена на рис. 55.

Рис. 55. КНБК с телесистемой «Надир» для бурения на гибких трубах:

1 - долото; 2 - двигатель-отклонитель; 3 - ориентатор; 4 - телесистема «Надир»

Телеметрическая система «РАДИУС» (фирма «Радиус», США) предназначена для бурения наклонных и горизонтальных скважин. Забойные датчики измеряют зенитный угол и азимут сква­жины, положение отклонителя относительно магнитного меридиана (при зенитном угле а < 5°), и апсидальной плоскости (при а > 5°), a также показания гамма - каротажа. Бросовый одножильный кабель смешанного соединения вводится через уплотнение корпуса вертлю­га. Верхний разъем кабеля устанавливается в так называемом пере­воднике мокрого соединения. На участке от переводника мокрого со­единения до контейнера со скважинным зондом внутри бурильного инструмента находится кабельная вставка постоянной длины (длина определяется в зависимости от глубины начала работ с отклонителем).

Телесистема комплектуется забойным оборудованием, скорост­ной стационарной лебедкой с кабелем, специальным вертлюгом с устройством для ввода кабеля, монитором на буровой площадке, дис­плеем и компьютером.

Техническая характеристика

Диапазон измерения зенитного угла, градус.........................................0 - 180

Диапазон измерения азимута, градус.....................................................0 - 360

Диапазон измерения угла

положения отклонителя, градус ...........................................................0 - 360

Погрешность измерения зенитного угла, градус.....................................± 0,1

Погрешность измерения азимута

в диапазоне зенитных углов 0,5 - 179,5°, градус.........................................± 1

Погрешность измерения угла положения отклонителя,

градус................................................................................................................±1

Диапазон рабочих температур окружающей среды:

- для скважинного прибора, град, С......................................................0 + 150

- для наземного прибора, град, С.......................................................- 10 + 60

Гидростатическое давление, МПа.............................................................до 6

Масса зонда, кг.............................................................................................11,3

Диаметр зонда, мм...........................................................................................44

Длина зонда, м..............................................................................................1,93

Запас кабеля на лебедке, м.......................................................................10000

Пять комплектов телесистем приобретены АО «Удмуртнефть» и используются при бурении горизонтальных скважин во многих ре­гионах России. Датчик показаний гамма - каротажа не применяется.

Телеметрическая малогабаритная система МСТ-45 («Техин-формсервис», г. Ижевск) предназначена для непрерывного отображе­ния в процессе бурения азимута, зенитного угла скважины и положе­ния отклонителя относительно вертикальной плоскости скважины.

Блок датчика телесистемы не имеет подвижных узлов, состоит из трех жестко закрепленных магнитометров и акселерометров. По­гружная часть телесистемы через каротажный кабель соединена с ин­терфейсным блоком и через последовательный порт с персональным компьютером. Вся измеренная информация дополнительно выводится и на пульт бурильщика.

Область применения телесистемы - бурение наклонных и горизонтальных скважин, бурящихся на нефть и газ глубиной до 3000м, а также бурение боковых и горизонтальных стволов из скважин старого фонда.

В телесистеме используется одножильный каротажный кабель, вводимый через вертлюг по аналогии с ТС «РАДИУС», поэтому при бурении возможно вращение бурильного инструмента без подъема телесистемы.

Техническая характеристика

Диапазон измерения зенитного угла, градус.........................................0 - 180

Диапазон измерения азимута, градус.....................................................0 - 360

Диапазон измерения угла положения отклонителя,

градус........................................................................................................0 - 360

Погрешность измерения зенитного угла, градус.....................................± 0,5

Погрешность измерения азимута

в диапазоне зенитных углов 0,5 - 179,5°, градус........................................+ 2

Погрешность измерения угла

положения отклонителя, градус...................................................................± 3

Диапазон рабочих температур окружающей среды:

- для скважинного прибора, град, С................................................... - 10 + 80

- для наземного прибора, град, С........................................................- 40 + 50

Гидростатическое давление, МПа.............................................................до 4

Масса зонда, кг..................................................................................................8

Диаметр зонда, мм...........................................................................................44

Длина зонда, м................................................................................................2,5