БУРЕНИЕ НАКЛОННО НАПРАВЛЕННЫХ

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Шлам, выносимый с БР, или керн, поднимаемый в керноотборниках, несут информацию о коллекторских, механических и абразивных свойствах образцов исследуемого разреза, о минеральном и фракционном составе, что позволяет составить представление о наличии в каменном материале жидких, газообразных и твёрдых углеводородов.

Фильтрационный метод основан на измерении разности расходов БР, нагнетаемого в скважину и изливающегося из неё.

Цель контроля заключается в поддержании во время подъёма бурильной колоны определённого уровня БР в скважине (при отсутствии поглощения), который создаёт условие Рскв>Р пл. Во время подъёма бурильной колоны происходит снижение уровня БР в скважине. Данное обстоятельство справедливо при отсутствии поглощения или проявления в скважине. Снижение уровня ПЖ в скважине приводит к уменьшению давления БР в скважине Рскв. При Рпл>Рскв возможно поступление флюида из пласта в скважину, что может привести к открытому фонтанированию. Снижение уровня БР в скважине может вызвать обваливание неустойчивых горных пород.

С целью предупреждения вышеперечисленных осложнений производится долив БР в объёме не менее объёма извлечённых бурильных труб. Практически во время подъёма уровень БР в скважине поддерживается не ниже 10-20 м от устья.

Станция ГТИ является специализированной информационноизмерительной системой, поэтому при ее разработке и эксплуатации большое значение должно уделяться метрологическому обеспечению. Грамотный специалист ГТИ должен понимать алгоритмы получения и интерпретации измерительной информации. Неправильный монтаж, настройка и обслуживание измерительной аппаратуры могут привести к получению недостоверных показаний. В этом случае работа всей станции ГТИ будет нецелесообразной [6, 7, 8].

Метрология – это наука об измерениях, их единстве, методах и средствах обеспечения требуемой точности. Согласно ГОСТ измерение – это процесс получения информации, заключающийся в сравнении опытным путём измеряемых и известных величин, а также выполнение логических операций, необходимых для представления результата в понятной форме. Любой измерительный процесс – это последовательность измери-

11

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

тельных преобразований от восприятия физической величины до формирования ее числового значения в той или иной форме. Датчик (или измерительный преобразователь) представляет собой устройство, которое преобразует измеряемую величину в стандартный выходной электрический сигнал. Этот сигнал в дальнейшем поступает в аппаратуру, выполняющую функции обработки (усиление, оцифровка и т.д.). В итоге программное обеспечение, установленное на компьютере, получает код от датчика, соответствующий определенному значению измеряемой физической величины. Однако для оператора станции ГТИ данная кодировка не несет никакой информационной нагрузки. Поэтому перед началом работы необходимо провести калибровку по месту установки (тарировку) всех датчиков. Иными словами, требуется установить функцию преобразования и построить градуировочную зависимость. Обязанность по проведению тарировки датчиков станции лежит на операторе ГТИ.

Еще одна особенность работы станции ГТИ состоит в том, что объектом измерения в данном случае является достаточно сложный технологический процесс бурения. Должна учитываться вся совокупность физических явлений и действия персонала, задействованного в ходе строительства скважины. Оператор станции ГТИ обязан хорошо разбираться в устройстве и работе бурового оборудования. Знание тех факторов, которые влияют на измерение, функциональных зависимостей, лежащих в основе алгоритмов получения значений технологических параметров, позволяют ему правильно интерпретировать регистрируемые данные и находить возможные неисправности в работе аппаратной и программной частей станции ГТИ.

1.4. Монтаж наземных датчиков ГТИ на буровой

По приезде на буровую оператор станции ГТИ должен развернуть станцию, смонтировать все узлы согласно схеме технологической обвязки, подключить и наладить работу всего оборудования. Согласно требованиям ГОСТ Р53375-2009 на монтаж станции отводится двое суток. Однако на практике зачастую возникают различные трудности в запуске станции, связанные, например, с отсутствием того или иного крепления, обрывом проводов, неправильной установкой датчиков, труднодоступно-

12

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

стью некоторых технологических объектов измерения, незнанием программного обеспечения.

Кроме того, неполадки могут возникать и в ходе работы станции. Причинами этого могут служить сильные вибрации технологического оборудования, налипание бурового раствора на чувствительные элементы датчиков, неправильная эксплуатация, скачки напряжения в сети питания, влияние холодных температур и т.д. Все это может привести не только к нарушению достоверности снимаемых показаний, но и к выходу из работы всей системы в целом. Ситуация зачастую осложняется отсутствием на буровой хорошей, устойчивой связи с внешним миром, что не позволяет консультироваться со специалистами из сервисной службы поддержки.

Поэтому обслуживающий станцию ГТИ персонал обязан хорошо знать принцип действия, архитектуру системы, порядок подключения, места и особенности установки оборудования, последовательность работы с программным обеспечением [6, 7, 8].

1.4.1. Архитектура станции ГТИ АПК «Волга»

Для работы со станцией ГТИ в первую очередь необходимо представлять ее архитектуру. Безусловно, различные модификации системы могут отличаться друг от друга, но общий принцип построения архитектуры остается. На рис. 1.1 показан вариант функциональной схемы системы.

Центральный шкаф представляет собой монтажную стойку, в которой устанавливаются рабочие компьютеры, сетевой концентратор, источник бесперебойного питания и другая аппаратура. Общий вид центрального шкафа показан на рис. 1.2. При его установке все элементы аппаратуры подключаются друг к другу согласно схеме.

13

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Рис. 1.1. Функциональная схема станции ГТИ АПК «Волга»

14

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Рис. 1.2. Общий вид центрального шкафа

Табло бурильщика – это специализированное выносное табло, которое устанавливается над столом ротора для визуализации различных технологических параметров, используемых бурильщиком в процессе бурения. Оно может выполняться в различных вариантах исполнения. Пример табло бурильщика показан на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Внешний вид табло бурильщика

1.4.2. Датчик оборотов лебедки (ДОЛ)

Датчик оборотов лебедки служит для определения нескольких параметров процесса бурения, а именно: забоя, высоты над забоем, механической скорости проходки, детально-механического каротажа (ДМК), поло-

15

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

жения талевого блока. Датчик основан на реостатном преобразователе угла поворота барабана лебедки. Дальнейшая аппаратура подсчитывает количество оборотов лебедки по специальным реперным отметкам, которые устанавливаются в процессе предшествующего метрологического обеспечения. Шкала реперных отметок является нелинейной, что объясняется неодинаковым диаметром наматывания лебедки ввиду определенного диаметра троса лебедки. На рис. 1.4 показан внешний вид одного из вариантов датчика оборотов лебедки.

Передаточные

шестерни

Блок обработки

Рис. 1.4. Внешний вид датчика оборотов лебедки

Датчик устанавливается в разрез пневматической линии с помощью резьбового соединения и крепится с помощью четырех болтов к фронтальной части барабана лебедки. Необходимо помнить, что в состав пневматической линии входит и специальный перепускной клапан, рассчитанный на превышение определенного уровня давления в линии. Его отсутствие может привести к обрыву линии. На рис. 1.5 показан барабан лебедки с установленным датчиком оборотов лебедки.

16

б

Рис. 1.5. Барабан лебеди с установленным датчиком оборотов лебедки:

а – общий вид, б – крупный план

17

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

1.4.3. Датчик давления (ДД)

Датчик давления служит для определения давления в нагнетательной линии манифольда. Принцип действия датчика основан на измерении прогиба мембраны тензопреобразователя под действием избыточного давления бурового раствора в манифольде. Внешний вид датчика давления показан на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Внешний вид датчика давления

Датчик давления устанавливается в место врезки обычного манометра нагнетательной линии с помощью специального тройника. При его монтаже вывинчивается манометр и на его место устанавливается тройник. При этом необходимо помнить об установке сальникового уплотнения или кольца, изготовленного из мягкого металла, предотвращающего утечку бурового раствора. Непосредственно в тройник ввинчивается ДД и прежний манометр. Есть два варианта установки датчика давления: 1) в помещении насосной станции и 2) в стояк-трубе над столом ротора. Первый вариант более прост в монтаже, однако менее точен, так как в данном случае не будут учитываться потери давления в линии манифольда. На рис. 1.7 изображен вариант установки датчика давления в помещении насосной станции.

18

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

Манометр

ДД

Тройник

Нагнетательная линия бурового раствора

а

Манометр

ДД

Тройник

б

Рис. 1.7. Вариант установки датчика давления в нагнетательную линию:

а – общий вид, б – крупный план

19

СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru

1.4.4. Датчик веса (ДВ)

Датчик веса служит для определения веса на крюке и нагрузки на долото. Датчик по своему устройству схож с датчиком давления. Различие заключается в том, что в его конструкции используется трансформатор давления, преобразующий натяжение троса в давление на тензопреобразователь. Проводящей средой для передачи давления служит специальное несжимаемое масло. Поэтому утечка масла или его замена на другое может привести к изменению показаний датчика. Внешний вид датчика веса показан на рис. 1.8.

Трансформатор

давления

Рис. 1.8. Датчик веса инструмента в фронтальной проекции

Датчик монтируется на неподвижный («мертвый») конец талевого блока. Канат пропускается между роликами крепления таким образом, чтобы при его натяжении изгиб создавал усилие на ролик, неподвижно соединенный с трансформатором давления. На рис. 1.9 показан пример монтажа датчика.

20