4.2. Приборы для ориентации искусственных отклонителей

Классификация ориентирующей аппаратуры и устройств

Процесс направленного бурения включает ответственный этап – ориентацию искусственного отклонителя в цикле искривления скважины, состоящий из следующих операций:

• определение параметров установки отклонителя в скважине согласно данным предшествующей инклинометрии и геологическим требованиям;

• ориентирование отклонителя на дневной поверхности;

• ориентирование отклонителя в скважине;

• постановка отклонителя на забой скважины.

Выполнение процесса искусственного искривления в соответствии с проектным зависит от ряда факторов:

1. правильности инклинометрических измерений до начала и после завершения цикла искусственного искривления;

2. точности определения угла установки отклонителя ориентирующими приборами (на дневной поверхности и в скважине) в каждом цикле;

3. надежности раскрепления корпуса отклонителя в скважине, исключающей его проворачивание в течение цикла искусственного искривления, особенно при использовании скользящих отклонителей непрерывного действия, перемещающихся по стволу.

Для снижения погрешности в проведении цикла искусственного искривления скважины необходимо чтобы погрешности применяемых ориентаторов не превышали или были ниже погрешности инклинометрических приборов с целью полного исключения инструментальных (приборных) ошибок ориентации.

Ориентация отклонителя в скважине может выполняться прямым или косвенным методом.

При прямом методе отклонитель устанавливается согласно заданному углу непосредственно относительно сторон света; достоинством метода является возможность ориентированной установки отклонителей в вертикальных скважинах.

При косвенном методе за начало отсчета принимают апсидальную плоскость скважины на глубине установки отклонителя, а пространственное положение этой плоскости предварительно устанавливают с помощью инклинометра.

По конструкции ориентирующая аппаратура делится на измерительные и индикаторные приборы. Первые позволяют определять численное значение углов установки отклонителей относительно начального азимута или апсидальной плоскости, а вторые действуют по принципу «да-нет» и отмечают только момент установки отклонителя согласно заданному углу к началу отсчета. Ориентация при помощи индикаторов осуществляется путем кругового поиска апсидальной плоскости, относительно которой должен быть установлен отклонитель.

Самоориентирующие устройства устанавливаются в апсидальной плоскости.

По способу регистрации ориентирующая аппаратура делится три группы: информативные приборы с дистанционной передачей показаний на дневную поверхности; приборы косвенной информации с автономной регистрацией показаний; самоориентирующиеся устройства.

Расшифровку показаний приборов второй группы производят по окончании процесса ориентации, после извлечения ориентатора из скважины на дневную поверхность и его вскрытия, что является значительным недостатком. Третья группа – это самоориентирующиеся приставки, с помощью которых отклонитель устанавливают относительно апсидальной плоскости скважины, пространственное положение которой предварительно определяют инклинометром. Самоориентация осуществляется благодаря эксцентричному расположению центра тяжести приставки (груза, шарика), гравитационная составляющая которой располагается в апсидальной плоскости с тем или иным приближением. Классификация ориентирующих приборов и устройств приведена в табл.

С точки зрения обеспечения наибольшей информативности при контроле ориентации, с одной стороны, и минимальных затрат времени на данную операцию, с другой, необходимо принимать во внимание следующее:

• ориентаторы измерительного типа прямого метода ориентации обеспечивают наибольшую информативность, а их точность соответствует существующему уровню инклинометрических приборов, однако их использование требует привлечения геофизической службы, что сопровождается значительными затратами времени и средств; снижение этих затрат обеспечивается при снабжении буровых (особенно отдаленных) инклинометрами оперативного контроля типа ИОК-42, МИ-42У, МИ-30У и т.п.;

• ориентаторы индикаторного типа косвенного метода ориентации как с аналоговой, так и релейной характеристикой в основном также обеспечивают прямую передачу забойной информации и сравнительно высокую точность установки отклонителя, приближающуюся или равную инклинометрам при значительно меньших затратах времени и средств на выполнение операции;

• самоориентирующие приставки новых конструкций имеют гидравлический канал связи с дневной поверхностью и поэтому обеспечивают информацию о моменте ориентации и (или) собственно ориентацию отклонителя с минимальными затратами времени.

В качестве чувствительных элементов в ориентирующей аппаратуре прямого метода ориентации применяют гироскоп, магнитную стрелку, ферромагнитный зонд, магнитометрические элементы и т.п.

В приборах, основанных на косвенном методе ориентации, для этих целей используются системы отвеса с реохордом, маятников, эксцентричных грузов и шариков, жидкостных уровней (где чувствительным элементом может выступать пузырек воздуха или след жидкости на стенках цилиндрического сосуда, горизонтальный уровень которой позволяет установить положение апсидальной плоскости).

В качестве канала связи в приборах с дистанционной передачей показаний на дневную поверхность используются электрический провод, колонна бурильных труб, гидравлический канал промывочной жидкости, а связь может осуществляться на основе использования акустических сигналов различных частот звукового и ультразвукового диапазона, гидравлического канала промывочной жидкости с передачей импульсов отрицательного или положительного давления, электромагнитных и электрических (проводных) систем и систем телеконтроля.

Классификация ориентаторов и ориентирующих устройств показывает, что наиболее информативно и надежно процесс ориентации отклонителя может производиться на основе забойной ориентирующей системы следящего типа, входящей в состав отклоняющего комплекса и обеспечивающей постоянную или контрольную информацию о его положении в процессе бурения.