20 Инклинометрия
20.1 Инклинометрические исследования — это измерения зенитного угла и азимута скважины в функции ее глубины. Единица измерения — градус. Сокращение — Инкл.
Инклинометрические исследования проводят при подъеме скважинного прибора в вертикальных скважинах глубиной свыше 300 м и в наклонных скважинах глубиной свыше 100 м для решения задач:
- контроля заданного направления оси ствола скважины в пространстве проектному в процессе бурения;
- выделения участков перегибов оси ствола скважины, которые могут вызывать осложнения при бурении;
- получения исходных данных для геологических построений, в том числе определения истинных глубин залегания продуктивных пластов, для интерпретации данных магнитного каротажа и пластовой наклонометрии.
Исследования выполняют магнитными (точечными и непрерывными) в необсаженных скважинах и гироскопическими инклинометрами в необсаженных и обсаженных скважинах.
20.2 Требования к инклинометрам для исследования необсаженных скважин:
- диапазон измерения азимута - от 0 до 360°;
- границы диапазонов измерения зенитного угла — от 0 до 45, 90, 135, 180°;
- диапазон измерения апсидального угла — от 0 до 360°;
- допускаемая основная погрешность измерения азимута для зенитных углов более 3° - не более ± 2°;
- допускаемая основная погрешность измерения зенитного угла — не более ± 0,5°;
- дополнительная погрешность, вызванная изменением напряжения питания, — не более 0,2 значения основной погрешности;
- дополнительная погрешность, вызванная изменением температуры окружающей среды, не должна превышать 0,1 значения основной погрешности на каждые 10 °С относительно стандартного значения температуры, равного 20 °С.
20.2.1 Требования к методическому обеспечению заключаются в наличии программ расчета:
- координат оси скважины;
- абсолютных отметок глубин;
- приращений (удлинений) длины ствола;
- величины и направления смещения забоя скважины относительно устья;
- характеристик рассеяния (неопределенности) координат.
20.3 Первичную, периодические и полевые калибровки проводят согласно общим требованиям раздела 6.
20.3.1 Периодические калибровки выполняют соответственно требованиям МУ 41-17-1373-87 «Отраслевая система обеспечения единства измерений. Инклинометры и ориентаторы. Методика поверки». Основным средством калибровки служат установки УКИ-2, УПИ-1, УПИ-3.
20.3.2 При использовании инклинометров, не подпадающих под действие МУ 41-17-1373-87, их периодическую калибровку проводят в соответствии с методическими указаниями, регламентированными эксплуатационной документацией.
20.3.3 Полевую калибровку инклинометров проводят непосредственно перед скважинными измерениями и после них, используя угломер-квадрант УК-2 и буссоль БГ-1 (или БШ).
20.4 Общие требования к проведению измерений определены в разделе 6. Дополнительные требования различны для инклинометров разных типов.
Измерения точечными магнитными инклинометрами проводят в открытом стволе или в легкосплавных бурильных трубах (ЛБТ) при подъеме скважинного прибора. Как исключение, допускаются измерения зенитных углов в стальных бурильных трубах пли в обсадной колонне.
20.4.1 Измерения в точках проводят через 10 с после полной остановки прибора.
20.4.2 Если интервал исследований находится существенно выше забоя скважины, то первое измерение выполняют на глубине пяти метров ниже заданного интервала, последующие — через 2-3 м, затем переходят к измерениям с принятым шагом
Если исследования начинают от забоя скважины, то первое измерение выполняют на глубине 5 м выше него, после чего переходят к измерениям в точках глубин, кратных шагу измерений.
20.4.3 Шаг измерений в открытом стволе должен быть равен 25 м в вертикальных скважинах с зенитными углами до 5°; 10м — в скважинах с углами выше 5°; 5 м — в скважинах с интенсивностью искривления до 0,5°/м; 2 м — на участках с интенсивностью искривления 0,5°/м и более.
Шаг измерений в ЛБТ (зенитных углов в стальной обсадной колонне) должен быть равен 40 м для зенитных углов до 5°; 20 м — при зенитных углах свыше 5° и 10 м — на участках с принудительным искривлением.
20.4.4 Измерения в ЛБТ проводят на расстоянии не менее 15 м от стальной колонны и турбобура и более 3 м от стальных замковых соединений.
20.4.5 Повторные измерения выполняют в каждой пятой точке.
20.4.6 Измерения, выполняемые после углубления скважины, необходимо проводить другим инклинометром с перекрытием интервала предыдущих измерений не менее чем в трех точках подряд, если зенитные углы меньше 5°, и в пяти точках при больших значениях зенитных углов.
В наклонно направленных скважинах со спущенными ЛБТ в интервале набора кривизны повторными измерениями перекрывают не менее трех точек подряд, из которых хотя бы в одной должен быть измерен азимут.
20.5 Спуск в интервал измерений приборов непрерывной инклинометрии осуществляют со скоростью согласно п. 6.3.6. Не менее чем за 20-30 м до глубины начала скважинных измерений скорость спуска снижают до 800 м/ч. После остановки прибора его выдерживают неподвижным в течение 30 с.
20.5.1 Перед началом измерений осуществляют привязку инклинометра к глубине.
20.5.2 Измерения начинают, плавно увеличивая скорость подъемf прибора до 800 м/ч без рывков и резких торможений.
20.5 3 Регистрацию глубин осуществляют с разрешающей способностью не хуже ±0,1 м, скорости движения - не хуже ±1 м/ч.
20.5.4 При использовании магнитных инклинометров регистрацию азимута необходимо отключить за 20 м до входа в обсадную колонну.
20.6 Технология проведения скважинных исследований гироскопическим инклинометром выполняется в соответствии с эксплуатационной документацией на конкретный тип инклинометра и делится на два этапа — определение географического меридиана и замер траектории ствола скважины.
20.6.1 Скважинный прибор, соединенный геофизическим кабелем с наземным блоком, фиксируют на устье с помощью специального фланца, который обеспечивает установку инклинометра в вертикальном положении с точностью не хуже ±0,3° и возможностью его разворота по апсидальному углу.
Проводят предварительную выставку (определение географического меридиана), после окончания которой производят разворот корпуса инклинометра по апсидальному углу и добиваются установки вертикального положения до требуемой величины.
Затем повторяют процедуру начальной выставки до получения стабильного результата. Данная процедура продолжается 40-60 минут.
20.6.2 После окончания операции «выставки гироскопического инклинометра», инклинометр освобождают и останавливают на нулевой отметке глубины скважины и начинают автономную работу согласно эксплуатационной документации.
Измерение траектории ствола осуществляется при спуске и подъеме прибора непрерывно или точках. Скорость записи — до 5000 м/ч (при условии предварительного шаблонирования скважины перед измерениями). Основной замер траектории осуществляется на спуске; на подъеме — осуществляют контроль проведенных измерений.
Рекомендуется прохождение интервалов перфорации со скоростью 750-1500 м/ч В целях снижения вероятности удара инклинометра об забой рекомендуется не доходить до него на 5-10 м. Стоянка на забое не более 20 с. Отрыв от забоя должен проводиться с минимально возможной скоростью.
В процессе замера траектории ствола скважины для компенсации дрейфа гироскопа необходимо проводить во время спуска и подъема технологические остановки. Методика и условия выполнения остановок регламентируется требованиями эксплуатационной документации.
20.6.3 При последующем измерении, выполняемом после углубления скважины, интервал предыдущих измерений перекрывают согласно требованиям п. 20.4.5.
20.7 Основные положения контроля качества измерений регламентируются разделом 6.
20.7.1 Критерием точности инклинометрических измерений является значение средней квадратической погрешности, вычисляемое по разностям двойных измерений, которое не должно превышать значения основной погрешности инклинометра:
,
где — средняя квадратическая погрешность измерений углов; di — разность двойных измерений угла в i-ой точке; п — число двойных измерений.
20.7.2 В процессе измерений точечным магнитным инклинометром текущий контроль осуществляют определением абсолютной разности между результатами основного и повторного измерений, которые не должны превышать удвоенное значение основной погрешности инклинометра.
Если значения разности превышают значение основной погрешности не более чем в двух точках, то число точек перекрытия увеличивают на две. Если после этого общее число точек с увеличенными значениями разности составляет три и более, то перекрытию подлежат все точки предыдущего интервала измерений.
20.7.3 Для непрерывной инклинометрии получают результирующий протокол замера кривизны, проекции скважины на три ортогональные плоскости или изометрическую проекцию, графики функциональных зависимостей азимута, зенитного угла и угла поворота (установки отклонителя) с помощью программного обеспечения обработки результатов, разработанного для конкретного типа инклинометра.
20.7.4 Для получения достоверных координат траектории ствола скважины, которая имеет протяженный (более 200 м) вертикальный участок (зенитные углы не более 3°) рекомендуется проверять гироскопическим инклинометром данные, полученные с помощью магнитных инклинометров.
20.8 Обработка и оформление результатов измерений различны для точечных и непрерывных магнитных и гироскопических инклинометров. Алгоритмы обработки определяются программным обеспечением. Регламентируемыми документами являются:
- сводная таблица результатов инклинометрических измерений (значения зенитных и азимутальных углов) с заданным шагом по глубине. Для точек с многократными измерениями принимают средние значения из результатов всех измерений;
- координаты X, Y и Z точек оси ствола скважины в системе координат с началом в центре ротора и осями, параллельными осям геодезической сети, план и профиль ствола скважины. Положительные направления координатных осей принимают следующими: ось X — северное; ось Y — восточное; ось Z — вниз.
Координаты точек вычисляют по дирекционным углам, для чего в измеренные магнитные азимуты вводят поправки на магнитное склонение и сближение меридианов. При вычислении координат используют формулы (или формулы, учитывающие изменения углов и азимутов по глубине):
;
;
где Хп, Yn, Zn — координаты определяемой точки; li — шаг измерений между точками i-1 и i; i-1, i — зенитные углы в точках i-1 и i; i-1, i — дирекционные углы точек i-1 и i, п - количество точек.
20.9 Материалы, передаваемые недропользователю, должны содержать: сводную таблицу результатов инклинометрических измерений, а для наклонно направленных скважин — дополнительно план и профиль ствола скважины.
На плане скважины показывают: направление координатных осей; масштаб; положение устья скважины; проектное и фактическое положение забоя; смещение забоя; дирекционный угол или азимут направления «устье-забой»; расстояние в плане между фактическим и проектным положениями забоя. На профиле скважины показывают: направление координатной оси Z; масштаб; дирекционный угол или азимут вертикальной плоскости, на которую проецируется ось скважины.