книги из ГПНТБ / Фоменко, Ф. Н. Бурение скважин электробуром

Генератор вызывного сигнала состоит из задающего генератора L—С на лампе 6Н1П и двухтактного каскада мощности на лампах 6П14П.

Инклинометры управляются кнопками А, О и К, которые вклю­ чают реле РА1, PÖ1, РК1 и РВ. Измерение производят после того, как колонна труб спущена в скважину, подано напряжение элект­ робуру, а в наземном устройстве инклинометра включен общий выключатель напряжения 220 В.

Предположим, что требуется определить направление откло­ нителя. Для этого нажимается кнопка О, включается реле Р01, которое в свою очередь включает указывающий прибор «направ­ ление отклонителя». При нажатии кнопки включается и реле вы­ зова РВ. Оно своим контактом включает генератор вызова, сиг­ нал поступает в глубинную часть и приводит к срабатыванию реле-искателя. При срабатывании реле-искателя его контакт И включает анодное напряжение генератора, минуя тиратрон Л2, при этом на поверхность поступает сигнал одной из трех частот, которая определяется по срабатыванию реле-усилителя.

Если реле-искатель подключило датчик ДО, кнопку отпускают и наблюдают за показаниями прибора. Если подключился не тот датчик, кнопку отпускают и нажимают повторно до тех пор, пока не будет подключен датчик ДО. Реле-искатель подключает дат­ чики поочередно: сначала ДА, за ним ДО и ДК. Четвертое положение реле-искателя соответствует отключению анодного пи­ тания глубинного генератора.

Конструктивно глубинная и наземная части инклинометра ИИ-За выполнены по аналогии с инклинометром ИИ-3. Для демпфи­ рования подвижных элементов датчиков предусмотрено заполне­ ние маслом нижней части корпуса глубинного снаряда, где распо­ ложены датчики.

В Азербайджанском институте нефти и химии, им. Азизбекова разработан вариант инклинометра с бесконтактными датчиками.

Система автоконтроля за глубинными параметрами САКХП-64

Система автоконтроля за комплексом глубинных параметров САКГП-64 предназначена для работы с электробуром диаметром 215 мм (Э215) на глубинах до 5000 м [2, 30]. Система позволяет осуществлять непрерывный контроль за:

Глубинный прибор рассчитан на работу при температуре ок­ ружающей среды до +125°С и внешнем гидростатическом давле­ нии до 750 кго/см2.

181

Система состоит из передающего и приемного устройств,

Вглубинном измерительном контейнере размещена передаю­ щая часть схемы, датчики наклона, положения отклонителя и на­ пряжения. Датчик нагрузки находится в специальном переводнике.

Вглубинном устройстве формируется частотно-импульсный си­ гнал, несущий информацию о трех измеряемых параметрах. Высо­ кочастотные колебания, пропорциональные нагрузке на долото, моделированы частотой, продолжительность действия которой про­

порциональна наклону скважины или направлению отклонителя. Частота прерывания моделированных колебаний пропорциональна напряжению на зажимах двигателя.

Эти импульсы через фильтр верхних частот поступают в токоподвод электробура, а затем через присоединительный фильтр, ус­ тановленный на поверхности, попадают в приемное устройство. Преобразование напряжения на зажимах электробура в частоту осуществляется с помощью мультивибратора. Передающее устрой­ ство собрано на вибростойких лампах серии Б.

Приемное устройство представляет собой усилительно-преобра­ зовательный каскад и блок показывающих приборов. Измеритель­ ный сигнал по линии связи поступает на выход фильтра верхних частот и распределяется по каналам:

I— канал несущей частоты; II — канал частоты модуляции;

III — канал частоты посылки импульсов.

Величина напряжения постоянного тока является функцией ча­ стоты в I и III каналах, которая поступает на два показывающих прибора, измеряющих нагрузку и напряжение на зажимах двига­ теля электробура.

Двигатель СД-2 управляется функцией частоты второго ка­ нала; на оси двигателя установлена стрелка, поворачивающаяся на угол, равный наклону скважины или направлению отклони­ теля. Вся схема усилительно-преобразовательного каскада соб­ рана на полупроводниковых элементах М.П13А, П25А. Конструк­ тивно приемное устройство состоит из высоковольтного фильтра, установленного в станции управления электробуром, и блока по­ казывающих приборов, расположенных против поста буриль­ щика.

182

Описанные выше телеметрические системы выпускали в виде опытных образцов и партий и испытывали в широком масштабе главным образом на промыслах Азербайджанской ССР при буре­ нии скважин глубиной до 3000 м с отклонениями до 400 м.

Телеметрическая система СТЭ

Наиболее современная телеметрическая система для измере­ ния в процессе бурения угла наклона скважины, азимута и поло­ жения отклонителя успешно прошла испытания и принята для про­ мышленного производства* [81—85]. Глубинное устройство этой гелесистемы монтируется в корпусах диаметрами 164 и 215 мм, по­ этому телесистемы соответственно обозначают СТЭ164 и СТЭ215.

Комплект телеметрической системы состоит из следующих со­ ставных частей:

глубинный блок телеметрической системы БГТС; наземный пульт телеметрической системы ПНТС; присоединительный фильтр ФП; глубинное измерительное устройство УГИ; наземное измерительное устройство УНИ.

Телесистема СТЭ рассчитана на гидростатическое давление до 800 кгс/см2 и температуру окружающей среды (бурового раствора)

Точность измерений в процессе бурения при вибрациях повы­ шается в связи с уменьшением коэффициента трения в подшипни­ ках подвижных элементов.

Напряжение питания глубинного устройства 800—1700 В. По­ требляемая мощность глубинного блока 200 Вт. Длина телеси­ стемы около 1 0 м.

В наземном пульте предусмотрен выход для включения стан­ дартных приборов с целью записи измеряемых параметров, а также блока выносных приборов, устанавливаемых у поста бурильщика.

Измерительные датчики глубинного блока помещены в герме­ тичный контейнер 4 (рис. 87), смонтированный с помощью амор­ тизационных пружин на опорах 2 и 5 в корпусе 3. Корпус в сред­ ней части состоит из немагнитной трубы. Окончания представляют собой сменные переводники с резьбами для присоединения к элект­ робуру и контактору или УКИ.

* СТЭ создана Специальным конструкторско-технологическим бюро по элек­ тробурению и Институтом электромеханики при участии ВНИИБТ.

183

Схема электрического присоединения БГТС к кабельной сек­ ции, проходящей внутри корпуса 3, приведена на том же рис. 87. Кабельная секция в верхней части заканчивается трехконтактным стержнем 1 для присоединения к контактору или УКИ и в нижней части — трехконтактной муфтой 6 для присоединения к электробуру.

Общая электрическая схема соединений телеметрической си­

Принцип действия датчика положения отклонителя ДПО осно­ ван на повороте рамки с эксцентричным грузом и укрепленными на ней датчиками ДН и ДА (см. рис. 89). Груз Г стабилизирует рамку в апсидальной плоскости, поворачивая ее на оси а — а. Ста­ тор ДПО жестко связан с электронным блоком и немагнитным корпусом телеметрической системы.

Угол поворота рамки преобразуется СКВТ в фазу выходного сигнала. В отличие от ДН в ДПО нет электрического умножения сигнала, т. е. одному механическому градусу соответствует изме­ нение фазы выходного сигнала на 1 °.

Подвеска корпуса ДА на горизонтальной оси, смонтированной в подшипниках на рамке, обеспечивает под действием силы тяже­

184

сти эксцентричного груза Г горизонтальное расположение его чув­ ствительного элемента.

Пятидесятипериодные сигналы, передаваемые датчиками ДН, ДПО и ДА, имеют различную фазу от 0 до 360° и в зависимости от изменений измеряемого параметра поступают в глубинный пере­ дающий блок. Последний осуществляет последовательный опрос во времени глубинных датчиков, формирует суммарный широтно­

находящейся в горизонтальном положении, при нулевом показаний ДПО на верхней точке у края переводника наносится метка «0».

185

При свинчивании телесистемы с электробуром определяют угол смещения меток (рис. 90), отсчитываемый от метки «0» отклони­ теля до метки «0 » телесистемы, если смотреть сверху.

Для расчета и определения углов приняты следующие термино­ логия и определения (рис. 91):

I

ОПСЦиилопии

п л о с к о с т и З а д а н н о е

ходящая через ось бурильной колонны до отклонителя и ось бу­ рильной колонны после отклонителя;

м е т к а «0» УГИ — метка, нанесенная на верхней образующей корпуса горизонтально расположенного УГИ при нулевом показа­ нии прибора «отклонитель» ПНТС (рис. 91, 92 и 93);

186

Меридиональная плоскость

\

Рис. 90. Угол смещения у между меткой отклонителя и меткой «0» УГИ. Рис. 91.

Рис. 92. Определение направления отклонителя в вертикальном участке скважины (при условии, что угол смещения у = 0).

1 — ротор ДА; 2 — статор ДА; 3 — ротор ДПО; 4 — корпус системы с ДПО,

187

М е т к а

о т к л о н и т е л я

За д а н н о е

на п р а і л е н и е

2 7 0 ‘

Метками''УГИ

р е п е р н а я ось о т к л о н и т е л я — перпендикуляр к его оси, проходящий через метку, нанесенную заводом-изготовителем на

между касательной к оси скважины в точке проведения замера и вертикалью, направленной вниз, отсчет от вертикали по часовой стрелке (рис. 89, 91);

осф — а з и м у т с к в а ж и н ы ф а к т и ч е с к и й (в градусах) — угол между следами апсидальной и меридиональной плоскостей на горизонтальной плоскости; отсчет от северного направления мери­ диана по часовой стрелке, если смотреть со стороны устья сква-

188

жины; азимут называется истинным, если угол отсчитывается от географического меридиана, магнитным — если угол отсчитывается от магнитного меридиана (рис. 89, 91 и 92); система измеряет маг­ нитный азимут;

Ф — угол между реперной осью УГИ и апсидальной плоскостью (рис. 89, 91, 92 и 93); отсчет от апсидальной плоскости по часовой стрелке, если смотреть со стороны устья скважины;

часовой стрелке от реперной оси отклонителя до реперной оси УГИ, если смотреть со стороны устья скважины;

а<р — азимут отклонителя (в градусах)— угол между реперной осью УГИ и магнитным меридианом (рис. 91 и 92), отсчет по ча­ совой стрелке от магнитного меридиана, если смотреть со стороны устья скважины;

ß — угол поворота колонны (в градусах)— определяется рас­ четным путем (рис. 89, 91 и 93); доворот производится по часовой стрелке, если смотреть со стороны устья скважины;

(в градусах), т. е. положение отклонителя при заданном измене­ нии направления скважины; угол определяет положение отклони­ теля при работах, связанных с изменением наклона или азимута скважины (рис. 93).

На участке скважины при углах наклона более 3° рамка блока датчиков под действием силы тяжести груза занимает определен­ ное положение в апсидальной плоскости. Приборы ПНТС дают показания в градусах о фактических значениях наклона и азимута того участка ствола скважины, в котором расположена телеметри­ ческая система, независимо от положения отклонителя в скважине. Положение отклонителя контролируют по показаниям прибора «отклонитель».

Для ориентирования отклонителя в заданном направлении азад при величине угла смещения у необходимо определить сумму

А = (Хзад + Y

Пример. а3ад=70°, у=240°.

Л =70 + 240=310°.

Если сумма Л >360°, из нее вычитают 360°.

Пример. а 3ад=300°, у=Ю5°.

Л=300+105=405°,

Л=405 — 360=45°.

Затем необходимо повернуть колонну по часовой стрелке (если смотреть сверху вниз) и по прибору «отклонитель» установить найденное значение А.

189