Методы и устройства контроля траектории направленных скважин.

Ориентированный спуск бурильнои колонны осуществляется несколькими способами, из которых большое распространение вследствие простоты и достаточной для практической цели точности получил «метод меток», предложенный А. С. Сквпрским и И. П. Галютой. При этом методе заранее па всех муфтах и ниппелях бурильных замков при помощи специального шаблона или уровня наносят метки так, чтобы они лежали па одной образующей трубы (двухтрубки). Такую же метку наносят на образующей верхнего конца отклонителя, лежащей в плоскости действия отклоняющей силы.

Соединив отклонитель с забойным двигателем и докрепив резьбовое соединение машинными ключами, поворачивают ротор вправо до тех пор, пока метка на отклопителе не совпадет с заданным азимутом искривления Затем шаблоном сносят метку па стапипу ротора После этого отклонитель соединяют с бурильной

трубой. Так как во время свинчивания отклонитель с забойпым двигателем могли повернуться, вращением ротора совмещают метку на отклони- теле с соответствующей меткой на станине ротора.

После совмещения меток на станину ротора сносят мотку с нижнего конца навинченпои трубы и спускают бурильную колонну в скважину. Дальнейшие операции по переносу меток проводят аналогичным порядком. Отличие заключается лишь в том, что после спесения'метки с нижнего конца вновь навинченной трубы на станину ротора метка от предыдущей трубы стирается. Таким образом, на станине всегда имеется метка, соответствующая метке на отклони теле, и метка, снесенная с последней трубы, спущенной к скважину. После спуска всех труб навинчивается ведущая труба. Совместив метку на верхнем конце последней бурильной трубы с соответствующей ей меткой на станине ротора, за-мечают один из углов ведущей трубы, и па станине ротора против него делают метку. После спуска бурильной колонны вкладывают зажимы в отверстие стола ротора, вращением последнего совмещают угол ведущей трубы с соответствующей меткой па станине

и закрепляют ротор. Чтобы устранить скру-чивание колонны, которое могло образоваться во время спуска, ее несколько раз расхаживают на длину ведущей трубы при закрепленном роторе.

Забойное ориентирование отклонителя.

«Нож» представляет собой металлическую прямоугольную пластину с наклонно нарезанными зубцами пилообразной формы. «Ножи» устанавливают в муфте отклонителя строго параллельно плоскости его симметрии, причем наклонная часть их зубцов должна быть обращена в сторону действия отклоняющей силы. Способ В. А. Амбарцумова заключается в применении прибора, показанного на рис. 153, б.

Эксцентричный корпус 1 прибора Амбарцумова, вращаясь вокруг капатика 2, на котором прибор опускают в бурильную колонну, всегда располагается так, что канатик и образующая вершины эксцентричного корпуса находятся в плоскости искривления скважины. К нижней части прибора привнлчивается стакан 3 со свинцовым основанием 4. Со стороны, противоположной эксцентричному грузу, па образующей корпуса прибора, лежащей в плоскости его симметрии, наносится метка.

Прибор при спуске доводят до «ножей» и после постановки па них его поднимают. Приемы рас-шифровки показаний прибора Амбарцумоваana- логичны описанным выше. Только в этом случае указатель нониуса устанавливают против метки на корпусе прибора, а но шкале нониуса находят величину угла, на который требуется повернуть бурильную колонну по движению часовой стрелки для совмещения плоскости действия отклонителяс плоскостью искривления скважины.

Преимуществом прибора Амбарцумова является меньшая затрата времени на измерение, так как после постановки на «ножи» его сразуподнимают.

Метод основанный на применении забойного инклинометра.

Особенностью этого метода является возможность осуществления не только забойного ориентирования, но и замера зенитного и ази-мутального углов при условии, если над отклонителем будет установлена не стальная, а немагнитная труба длиной 5—0 м.

Забойный инклинометр (рис. 156), разработанный Р. Н. Строцким, Г. М. Раммом и Г. П. Малюгой, выполнен в виде корпуса и измери-тельной системы. Измерительная система состоит из вращающейся рамки 7, па которой находится буссоль с магнитной стрелкой 2 для измерения азимута искривления скважины, отвес 3 для измерения зенитного

угла и вспомогательный лимб 4. для определения положения отклонителя относительно направления искривления скважины или относительно меридиональной плоскости север — юг.

Вращающаяся рамка эксцентрична относительно оси вращения, поэтому она сама устанавливается в плоскости искривления скважины подобно тому, как это происходит с полуцилиндром в приборе Петросяна.

При спуске в скважипу вся измерительная система закрепляется фиксатором а. В момент посадки прибора па «ножи» на свинце 12 образуются отпечатки «ножей», нижняя часть 10 корпуса прекращает движение, тогда как верхняя часть 9 вместе с измерительной системой продолжает спускаться вппз, надвигаясь на цилиндрический груз 74, который соединен телескопически с обеими частями при помощи пальцев 15 и прорезей 16. При этом диск 6 садится па нажимной шток 7 и освобождает измерительную систему.

Освобожденная рамка инклинометра устанавливается в плоскости искривления скважины, а стрелки буссоли и отвеса занимают положения, соответствующие азимуту и углу наклона скважины в точке замера.

Нажимной шток 7 имеет специальное гидравлическое реле которое после определенной, заранее заданной и отрегулированной выдержки во времени устраняет нажатие диска. Как только диск 6 возвратится на свое место, фиксатор 5 закрепляет стрелки буссоли и отвеса в тех положениях, которые соответствуют азимуту и зенитному углу искривления в точке измерения. Для проверки правильности показаний инклинометра в стакан 77 можно вставить пробирку 13 с плавиковой кислотой и определить угол искривления и положение отклонителя подобно тому, как это делается по способу Шаньгина—Кулигина.

Средняя часть корпуса инклинометра заполнена маслом. Через компенсатор 20 гидростатическое давление столба промывочной жидкости передается на масло, вследствие чего происходит выравнивание давления внутри и снаружи прибора и достигается высокая герметичность сальника 17, штока и резьбовых соединений. Масло оказывает также демпфирующее влияние на стрелки буссоли и отвеса и используется для работы гидравлического реле времени.

В нижней части прибора имеется кольцевой лимб 18, а вдоль одной из образующих корпуса нанесена глубокая риска 21. Лимбы 4 и 18 и риска 21 позволяют связать отпечатки ножей на свинцовой печати с показаниями измерительной системы и провести ориентирование отклонителя.

Инклинометр опускается в бурильную колонну при помощи вспомогательной лебедки на тонком стальном канатике, прикрепленном к кольцу колпака 19. Замер длится 3—5 мин, если не считать времени па спуск и подъем прибора.

Подняв прибор на поверхность, снимают колпак 19 и определяют зенитный угол скважины по показанию стрелки отвеса 3, а азимут

искривления — по показанию магнитной стрелки буссоли 2. Для уточнения положения отклонителя относительно плоскости искривле-ния скважины по лимбу 4 отсчитывают угол от пуля до образующей корпуса, отмеченной риской 21. С этой образующей совмещают показание лимба 18, при этом нуль этого лимба будет совпадать с плоскостью искривления скважины.

Затем к свинцовой печати прикладывают специальный шаблон, его визирную струпу устанавливают параллельно отпечатку ножей, как это делается при использовании прибораШаньгила—Кулигина, я замеряют по лимбу угол между плоскостью искривления скважины (нуль по лимбу) и направлением отклонителя. Угол поворота рассчитывают путем вычитания угла положения отклонителя, найден-ного при помощи инклинометра, из заданной величины азимута установки его. Следует учитывать также угол компенсации от реактивного момента забойного двигателя.

 

16 Методы определения пространственных характеристик ствола скважины.

При бурении необходимо знать фактические координаты ствола скважины для сопоставления их с проектными. С этой целью осуществляются замеры зенитного и азимутального углов через определенные интервалы глубин (например, через 20…50 м). Эти работы проводятся обычно после бурения под кондуктор, техническую, эксплуатационную колонны.Замеры могут осуществляться еще и с целью ориентирования отклоняющихся компоновок.

Контроль траектории ствола скважины осуществляется путем непрерывного измерения азимута, зенитного угла и положения отклонителя. При этом в процессе бурения наклонно направленных скважин обеспечивается измерение зенитного угла в диапазоне 0–55°, а при горизонтальном бурении угол наклона к плоскости горизонта изменяется в пределах от –30 до +30°. Глубинная информация передается по кабелю в наземное измерительное устройство УНИ.

Графическое представление результатов измерений. Данные о положении места измерения в скважине дают в трехмерных координатах: указывается истинная вертикальная глубина, расстояние от места заложения скважины на север или на юг и расстояние от места заложения скважины на восток или запад.

Для этого необходимо знать четыре величины:

1) угол наклона;

2) направление;

3) длину хода по курсу от последней точки измерения;

4) координаты последней точки измерения. Каждая точка вычерчивается относительно предыдущей. Ошибка в любой точке переместит все наносимые точки на величину этой ошибки. Ошибка накапливается – отсюда термин «накопительная ошибка». Чтобы сделать проверку по накопительной ошибке, когда используют гироскоп многоразового действия, сервисные данные нескольких точек измерения анализируют после его извлечения из скважины. Результаты сервиса будут приняты, когда координаты последней точки (на поверхности) будут очень близки к координатам начальной точки.

Исследования, проводимые непрерывно, или инерциальные системы измерения, дают координаты точек измерения относительно начальной точки, расположенной у поверхности, и поэтому исключают накопительную ошибку, что особенно важно для скважин, требующих большой точности измерений (например, скважины на морских платформах).