Чем измеряют угол наклона скважины
Обновлено: 07.07.2024
Глубиномер-угломер скважинный. ИУГС (Измеритель Угла и Глубины Скважин) (Промгруппа ЛАБОРАНТ, Россия)
Акустический глубиномер ИУГС - прибор для измерения глубины взрывных и технологических скважин, и наклона ее устья от вертикали, в условиях подземных работ при добыче полезных ископаемых на поверхности. ИУГС регистрирует глубину скважин как имеющих глухой забой, так и входящих в отработанное пространство или горные выработки.
Назначение:
Измеритель Угла и Глубины Скважин далее ИУГС, цифровой электронно-акустический прибор для измерения глубины и угла наклона технологических скважин в условиях подземных работ и на поверхности. ИУГС регистрирует глубину скважин от 3 до 80 м. как имеющих глухой забой, так и входящих в отработанное пространство или горные выработки. Также ИУГС позволяет измерять угол наклона устья скважины от вертикали.
ИУГС - является вновь разработанным прибором объединяющим принцип работы акустических дальномеров и современных электронных компонент для ориентации в пространстве. При создании ИУГС были учтены все недостатки имеющихся в эксплуатации приборов, пожелания опытных пользователей и профессионалов, нуждающихся в подобных средствах измерения.
Обновленный математический аппарат и современная элементная база позволили:
- увеличить чувствительность и более точно определять глубину измеряемых объектов как малого 60 мм. так и большого диаметра 220-230 мм.;
- обеспечить фильтрацию паразитных откликов от «опсыпов», изгибов и других дефектов скважин;
- добавить давно необходимую функцию «Измерения угла наклона скважины» в устье от вертикали.
Взрывные работы являются одним из основных процессов горного производства и обеспечивают эффективную работу погрузочного, транспортного и обогатительного оборудования.
В настоящее время затраты на взрывные работы в общей себестоимости добываемой горной массы составляют значительную величину, причем основная статья расходов - взрывчатые вещества. Эффективность использования взрывчатых веществ в большой степени зависит от качества подготовки взрывных и технологических скважин и их соответствия заданным параметрам.
Одной из основных физических величин скважины является ее длина (глубина). Многие приборы для измерения глубины скважин безнадежно устарели и не дают возможности измерить угол наклона скважины. При бурении наклонных и горизонтальных скважин возникает проблема искажения траектории стволов скважин. Необходимо задать направление скважины под таким углом, чтобы она по всей длине находилась в продуктивной зоне.
С помощью довольно незначительных схемно-конструктивных изменений, прибор ИУГС (Акустический Измеритель Угла и Глубины Скважины) можно использовать для измерения внутренней длины скважин и угла наклона жерла скважины от вертикали, труб и трубопроводов различной длины и диаметра, в т.ч. имеющих некоторые изгибы и перекрытия сечения, что позволяет снизить энергозатраты и сроки проведения работ.
Производится в соответствии с ТУ 4315-001-90813646-2015
код ТН ВЭД ЕАЭС: 9015101000
Декларации о соответствии таможенного союза:
ЕАЭС N RU Д-RU.ГА05.В.19424/20 от 18.11.2020
Технические характеристики:
- глубина измеряемых скважин - 3,0 – 80,0 м;
- диаметр измеряемых скважин - 60 – 150 мм;
- измерение угла – дискретность 0,1 градус
- среднеквадратичная погрешность - не более 0,15 м;
- среднеквадратичная погрешность при изменении угла – не более 1,2 градуса
- питание прибора (от 4-х последовательно соединенных пальчиковых элементов питания или аккумуляторов 1,35 В) - 5 В;
- средний потребляемый ток - не более 30 мА;
- потребляемая мощность - не более 0,2 ВА;
- продолжительность непрерывной работы от одной подзарядки - не менее 24 час.;
- масса комплекта (без аккумуляторов) - не более 3 кг;
- габаритные размеры в транспортной упаковке - 40х30х20 см.
Дополнительные аксессуары:
- штанги-держатели для работы с «вверх направленными» скважинами различной длинны и телескопические ( а так же по чертежам и эскизам заказчиков);
- заглушки для широких скважин;
- адаптеры для точного измерения угла наклона скважин.
С работой прибора можно ознакомится посмотрев этот ролик:
а) цифровое табло "углы/метры" – для индикации результата измерения (десятки, единицы и десятые доли метров или угла в градусах);
б) тумблер "питание" - для включения/выключения питания;
в) тумблер "Угол / Глубина" - для переключения режима измерения угла наклона зонда или измерение длины;
г) ручка "Мощность" – для регулировки коэффициента усиления эхо-сигналов;
д) ручка "Коэффициент усиления " – для регулировки входного эхо-сигнала;
е) выведенный под шлиц стержень "коррекция" – для подстройки частоты импульсов счета.
Помимо этого, корпус ИУГС также претерпел изменения. Помимо увеличения прочности за счет эргономичной формы, данный корпус удобно помещается в ладони, и оснащен специальным креплением в виде ремешка, который не позволяет прибору соскользнуть с руки.
Зенитный угол: описание, правила расчета, общие закономерности
Описание зенитного угла скважины
Непрерывное определение точек траектории геологических разведочных скважин сегодня обычно не выполняется, а их приращения выявляются по отдельным дискретным точкам специальной съёмки в географических декартовых координатах (прямоугольник) трехмерного пространства.
Ознакомиться с описанием зенитного угла можно в специализированной литературе
Тут традиционно определяют:
Как рассчитать азимутальный угол
Азимутальным углом, или азимутом бi горной выработки, именуется угол, высчитываемый по часам (в северном полушарии), пролегающий горизонтально и сформированный каким-либо ориентиром направления, принятым за изначальный отсчёт, к примеру, 0x и проекцией оси горной выработки по горизонтали (вектора скорости бура) в любой координате Ai.
Для расчета азимутального угла лучше пользоваться вспомогательными материалами
В зависимости от выбора изначального направления отсчёт азимутального угла может быть:
- Истинный;
- Магнитный;
- Условный.
Представляет собой интервал по стволу от устья 0 до забоя Ki или любой i координаты меры углов.
Глубины ствола замеряют по инструменту во время его поднятия из скважины и при финишных замерах, которые выполняются регулярно по мере углубления скважины. Замерять азимутальный угол следует перед установкой искусственного отклонителя в углублении, а также когда будут устранены аварийные ситуации и любые сложности.
Понятие апсидальной плоскости
Для того чтобы изобразить расположение горного углубления в пространстве, в координатах его точки высчитываются для определенных осей.
А именно:
Общие закономерности
При буре все углубления по разнообразным причинам в той или иной мере отходят от изначально заданного пути. Этот процесс именуется искривлением. Непреднамеренный процесс именуется естественным, а искривление углублений при помощи разного рода инновационных техприёмов – искусственным.
Вообще, искривление углублений в породе проходит с осложнениями, такими как:
- Наиболее интенсивное изнашивание труб бура;
- Увеличенное расходование мощности;
- Трудности при осуществлении спуско-подъёмных мероприятий;
- Обрушение стен скважины и др.
Но иногда искривление углублений в породе дает возможность в разы сократить траты средств и времени при разработке месторождений нефти и газа. Так, если искривление углубления нежелательно, то его стараются предотвратить, а если оно требуется, то его осуществляют. Этот процесс именуется направлением бура, которое определяется как бурение углублений с применением закономерностей естественного процесса и при помощи искусственных приемов для выведения углубления в точку, которая задана. При этом искривление обязательно контролируется и управляется.
При бурении скважины обязательно нужно вычислить точные координаты
В процессе бура направленного углубления нужно знать расположение каждой координаты в пространстве. Для этого надо определить точки её устья и параметры пути, в которые входит зенит Q, азимутный угол углубления и длина L. Анализ искривления углублений показывает, что оно подчиняется особым законам, но для различных месторождений они разные и могут значительно различаться.
Но можно выделить такие общие законы искривления:
- В большем количестве ситуаций углубления стремятся занять путь по перпендикуляру слоям горных пород. По ходу приближения к нему сила искривления сокращается.
- Сокращение зазора между стенами углубления и специнструментом ведет к сокращению искривления. Области монтажа центральных элементов и их диаметр оказывают влияние на направление и интенсивность зенита.
- Повышение жёсткости инструмента сокращает искривление углубления, поэтому скважины большего размера искривляются меньше, чем узкие.
- Повышение нагрузки оси ведет к увеличению интенсивности искривления, а более сильное развитие частоты работы труб бура – к её сокращению.
- Движение и сила азимут-искривления находятся в зависимости от геологических критериев.
Абсолютная апсидальная величина, наклонно направленная, зависит от интенсивности азимута искривления. С его повышением интенсивность азимут-наклона сокращается.
Прибор для измерения угла наклона скважины
Использование: в буровой технике для измерения зенитного угла скважины. Сущность изобретения: прибор содержит корпус, часовой механизм, шток, подпружиненный поршень со сферически выпуклой поверхностью и зажимной элемент с ответной поверхностью, между которыми расположен шарик. Кроме того, прибор снабжен затвором, соединенным посредством штока с поршнем, причем на верхней торцовой поверхности затвора выполнен упорный штифт, на хвостовике штока выполнено гнездо, соответствующее упорному штифту, верхняя часть которого снабжена скользящим шариком. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к буровой технике, а именно к приборам для измерения зенитного угла (угла отклонения от вертикали) скважин.
Известен прибор для определения угла наклона скважины, содержащий поршень, выполненный заодно с направляющей и эластичной оболочкой, которая установлена на корпусе и образует с ним камеру, гидравлически связанную с надпоршневой полостью (авт. св. N 582383. кл. E 21 B 47/22. Бюл. N 44, 1977).
Однако это устройство обладает низкой надежностью и точностью измерений.
Известен также прибор для определения угла наклона скважин, содержащий подпружиненный поршень со сферически вогнутой поверхностью и крышку с ответной поверхностью, между которыми расположен шарик (авт. св. N 638716, кл. E 21 B 47/22. Бюл. N 47, 1978). Перепад давления, возникающий при движении жидкости через отверстие фланца, обеспечивает отжатие подпружиненного поршня, который после прекращения циркуляции фиксирует шарик в положении, соответствующем зенитному углу скважины.
Поскольку прибор устанавливается внутри бурильной колонны происходит повышение гидродинамического сопротивления в процесе бурения, кроме того, под действием скоростного напора промывочной жидкости не исключена возможность повреждения пластичных диафрагм. Все это приводит к низкой надежности и точности измерений прибора.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является прибор для определения угла наклона скважины, содержащий корпус, подпружиненный поршень со сферической выпуклой поверхностью, зажимной элемент с ответной поверхностью, между которыми расположен шарик, напорный диск с подпружиненными штоками и направляющим штоком, связанным с корпусом и зажимным элементом.
Недостатками данного прибора являются низкая надежность и точность измерений, возникающие вследствие того, что: - размещение прибора в бурильных трубах создает дополнительные гидравлические сопротивления в процессе бурения; - угол наклона скважины определяется лишь после окончания бурения и подъема долота; - циркуляция бурового раствора, содержащего абразивные частицы и химически агрессивные вещества, вызывает интенсивный износ и коррозию подпружиненных штоков, которые выводят из строя уплотнительные элементы и, в конечном итоге, прибор в целом; - частицы твердой фазы, выпадая из раствора, заполняют пространство под напорным диском, в результате чего не происходит перемещение напорного диска, а следовательно, и освобождение шарика для производства замера; - при подъеме долота инерционные силы столба промывочной жидкости в бурильных трубах оказывают дополнительное давление на напорный диск, что вызывает разориентирование шарика и приводит к неточному замеру.
Прижатие шарика происходит через промежуток времени, зависящий от площади калиброванных каналов на поршне реле времени, через которые происходит переток жидкости. Следует отметить, что на скорость перетока жидкости кроме площади калиброванных каналов влияют также глубина спуска прибора в скважину, плотность бурового раствора и его температура на глубине спуска прибора. Следовательно, надежная фиксация шарика на сферической поверхности, причем в строго установленное время, в прототипе не обеспечивается.
Сущность изобретения заключается в том, что прибор для измерения угла наклона скважины, содержащий корпус, часовой механизм, шток, подпружиненный поршень со сферически выпуклой поверхностью и зажимной элемент с ответной поверхностью, между которыми расположен шарик, снабжен затвором, соединенным посредством штока с поршнем, причем на верхней торцовой поверхности затвора выполнен упорный штифт, на хвостовике штока - гнездо, соответствующее упорному штифту, верхняя часть которого снабжена скользящим шариком.
Конструкция предлагаемого прибора характеризуется наличием затвора со штоком, выполненных таким образом, что в результате вращения последнего происходит совмещение гнезда, расположенного на хвостовике штока, с упорным штифтом, после чего шток с помощью поршня жестко фиксирует шарик на сферической поверхности смотровой крышки. Фиксация шарика происходит через строго установленное время, зависящее от взаимного положения упорного штифта и соответствующего ему гнезда и выбираемое оператором при подготовке прибора к спуску в скважину.
Сравнение изобретения с известными техническими решениями показывает, что благодаря конструктивному выполнению предлагаемого прибора буровая жидкость не взаимодействует с измерительными узлами прибора и не оказывает на них какое-либо влияние. Кроме того, обеспечивается жесткая фиксация положения шарика за строго определенное время и возможность неоднократного спуска и подъема прибора в скважину во время одного и того же долбления, что обеспечивает оперативность контроля за изменением угла наклона скважины.
На фиг. 1 изображен общий вид прибора; на фиг. 2 - то же, продольный разрез.
Прибор для измерения угла наклона скважины состоит из корпуса 1, герметически закрывающегося с помощью центрирующей головки 2 и пробки 3. В корпусе 1 находится измерительный узел, состоящий из часового механизма 4, подпружиненного пружиной 5 штока 6, имеющего на верхнем конце хвостовик 7, а на нижнем - поршень 8 со сферически выпуклой прорезиненной поверхностью.
В нижней части хвостовика 7 выполнено гнездо 9, которое по размерам соответствует упорному штифту 10, расположенному на верхней торцовой поверхности затвора 11. На конце упорного штифта 10 для снижения сил трения размещается скользящий шарик 12.
Между поршнем 8 и смотровой крышкой 13 с ответной поверхностью располагается шарик 14.
Для предохранения измерительного узла от продольных ударов (во время спуска прибора в скважину) сверху и снизу него размещены пружины 15.
Работает прибор для измерения угла наклона скважины следующим образом.
Подготовленный к работе прибор опускается в бурильные трубы. При этом часовой механизм 4, создавая крутящий момент, проворачивает шток 6 относительно затвора 11. Через определенный (заданный) промежуток времени упорный штифт 10 на затворе 11 совмещается с гнездом 9 на хвостовике 7 и под действием пружины 5 входит в гнездо 9. Одновременно шток 6 отходит от часового механизма и с помощью поршня 8 прижимает шарик 14 к поверхности смотровой крышки 13, фиксируя угол наклона скважины от вертикали. Затем прибор извлекается из скважины, отвинчивается пробка 3 и извлекается измерительный узел. Визирование положения прижатого шарика производится через смотровую крышку 13. Угол наклона прибора от вертикали определяется отсчитыванием количества концентрических окружностей, начиная от центра смотровой крышки, по воображаемой оси прижатого шарика 14. При необходимости спуск прибора в процессе одного долбления можно неоднократно повторить. Для измерения угла наклона скважины предлагаемым прибором в компоновку низа бурильной колонны включается специальный переводник с посадочным седлом (фиг. 1).
Использование предлагаемого прибора обеспечивает по сравнению с существующими приборами следующие преимущества: - повышение надежности измерений благодаря тому, что буровая жидкость не взаимодействует с измерительным узлом прибора и не оказывает на него вредного действия; - повышение точности измерений благодаря тому, что шарик жестко фиксируется на сферической поверхности смотровой крышки (причем в строго заданное время) и на него не оказывает воздействие вибрация бурильной колонны; - высокая оперативность контроля изменения угла наклона скважины благодаря возможности неоднократного спуска прибора за одно долбление.
1. ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА СКВАЖИНЫ, содержащий корпус, часовой механизм, шток, подпружиненный поршень со сферической выпуклой поверхностью и зажимной элемент с ответной поверхностью, между которыми расположен шарик, отличающийся тем, что он снабжен затвором, соединенным посредством штока с поршнем, при этом на верхней поверхности затвора выполнен упорный штифт, а на хвостовике штока - гнездо, ответное упорному штифту.
2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен скользящим шариком, размещенным на верхней части упорного штифта.
Научная электронная библиотека
Для определения на любой глубине угла отклонения оси скважины от вертикали и азимута ее искривления по отношению к устью применяются специальный прибор – инклинометр и оборудование обычной каротажной станции. Пространственное положение скважины приведено на рис. 115. Точность измерения углов инклинометром достигает 30′, а азимутов – нескольких градусов. Если учесть, что глубокая скважина на разных глубинах может отклоняться от вертикали на сотни метров, а по азимуту превышать 360°, то нетрудно понять практическое значение инклинометрии (рис. 116). Особенно необходима инклинометрия в скважинах наклонного бурения.
Рис. 115. Пространственное положение скважины
Рис. 116. Соотношение измеренной, вертикальной и истинной толщины пласта в случае наклонной скважины
Рис. 117. Общий вид
инклинометра isGyro
В необсаженных скважинах используются электрические инклинометры. В корпусе такого инклинометра помещается свободно подвешенная рамка, которая по отвесу располагается горизонтально. На ней имеется буссоль для измерения азимута и указатель наклона. Стрелка буссоли и указатель наклона рамки скользят по реохордам азимутов и углов наклона, которые поочередно можно подключать к токовой линии инклинометра. Стрелка и указатель передают напряжение с реохордов, пропорциональное азимуту или углу наклона.
Ниже приведено описание инклинометра isGyro производства Inertial Sensings (рис. 117).
В скважинах, обсаженных металлическими трубами, измерение азимута и угла проводят гироскопическими инклинометрами. Принцип работы этих приборов основан на свойстве гироскопа (устройства, маховик которого быстро вращается от специального электромотора) сохранять неизменной в пространстве ось вращения. Технические характеристики гироскопических инклинометров приведены в табл. 53. В инклинометре два гироскопа: один для измерения азимутов, другой – для измерения углов наклона. С помощью особых электрических схем определяются углы, составленные инклинометром (направлением скважины) с осями вращения гироскопов.
Технические характеристики инклинометра isGyro
Зенитный угол, град
Азимутальный угол, град
Потребляемая мощность, Вт
Built in Bluetooth 2.0
Рабочий диапазон температур, °C
Диаметр – 32, длина – 345
Ходовая часть, мм
Время работы от батареи, часов
Rechargeable NiMH Technology
Габариты батареи, мм
Диаметр – 32, длина – 420
Инклинометр (датчик крена) представляет собой дифференциальный емкостной преобразователь наклона, включающий в себя чувствительный элемент в форме капсулы.
Капсула (рис. 118) состоит из подложки с двумя планарными электродами, покрытыми изолирующим слоем, и герметично закрепленным на подложке корпусом. Внутренняя полость корпуса частично заполнена проводящей жидкостью, которая является общим электродом чувствительного элемента. Общий электрод образует с планарными электродами дифференциальный конденсатор. Выходной сигнал датчика пропорционален величине емкости дифференциального конденсатора, которая линейно зависит от положения корпуса в вертикальной плоскости.
Рис. 118. Общий вид инклинометра ИН-М
Инклинометр спроектирован так, что имеет линейную зависимость выходного сигнала от угла наклона в одной – так называемой рабочей плоскости и практически не изменяет показания в другой (нерабочей) плоскости, при этом его сигнал слабо зависит от изменения температуры. Для определения положения плоскости в пространстве используется два, расположенных под углом 90° друг к другу инклинометра.
Малогабаритные инклинометры с электрическим выходным сигналом, пропорциональным углу наклона датчика, являются сравнительно новыми приборами. Их высокая точность, миниатюрные размеры, отсутствие подвижных механических узлов, простота крепления на объекте и низкая стоимость делают целесообразным использовать их не только в качестве датчиков крена, но и заменять ими угловые датчики, причем не только на стационарных, но и на подвижных объектах.
Одноемкостный датчик прост по конструкции и представляет собой один конденсатор с переменной емкостью. Его недостатком является значительное влияние внешних факторов, таких как влажность и температура. Для компенсации указанных погрешностей применяют дифференциальные конструкции. Недостатком таких датчиков по сравнению с одноемкостными является необходимость как минимум трех (вместо двух) экранированных соединительных проводов между датчиком и измерительным устройством для подавления так называемых паразитных емкостей. Однако этот недостаток окупается существенным повышением точности, стабильности и расширением области применения таких устройств.
В некоторых случаях дифференциальный емкостный датчик создать затруднительно по конструкторским соображениям (особенно это относится к дифференциальным датчикам с переменным зазором). Однако если и при этом образцовый конденсатор разместить в одном корпусе с рабочим, выполнить их по возможности идентичными по конструкции, размерам, применяемым материалам, то будет обеспечена значительно меньшая чувствительность всего устройства к внешним дестабилизирующим воздействиям. В таких случаях можно говорить о полудифференциальном емкостном датчике, который, как и дифференциальный, относится к двухъемкостным.
Специфика выходного параметра двухъемкостных датчиков, который представляется как безразмерное соотношение двух размерных физических величин (в нашем случае – емкостей), дает основание именовать их датчиками отношения. При использовании двухъемкостных датчиков измерительное устройство может вообще не использоваться.
Неэлектрические величины, подлежащие измерению и контролю, весьма многочисленны и разнообразны. Значительную их часть составляют линейные и угловые перемещения. На основе конденсатора, у которого электрическое поле в рабочем зазоре равномерно, могут быть созданы конструкции емкостных датчиков перемещения двух основных типов с:
■ переменной площадью электродов;
■ переменным зазором между электродами.
Достаточно очевидно, что первые более удобны для измерения больших перемещений (единицы, десятки и сотни миллиметров), а вторые – для измерения малых и сверхмалых перемещений (доли миллиметра, микрометры и менее).
Емкостные измерительные преобразователи угловых перемещений подобны по принципу действия емкостным датчикам линейных перемещений, причем датчики с переменной площадью также более целесообразны в случае не слишком малых диапазонов измерения (начиная с единиц градусов), а емкостные датчики с переменным угловым зазором могут с успехом использоваться для измерения малых и сверхмалых угловых перемещений. Обычно для угловых перемещений используют многосекционные преобразователи с переменной площадью обкладок конденсатора. В таких датчиках один из электродов конденсатора крепится к валу объекта, и при вращении смещается относительно неподвижного, меняя площадь перекрытия пластин конденсатора. Это в свою очередь вызывает изменение емкости, что фиксируется измерительной схемой.
Достаточно широкое применение емкостные преобразователи нашли для измерения уровня нетокопроводящей жидкости (нефть, мазут) при этом емкостной датчик представляет собой два параллельно соединенных конденсатора.
Наклонометрия скважины (НС)
Наклонометрия скважины (НС) — определение элементов залегания пластов по данным геофизических измерений, проведенных в одной скважине.
Для этой цели применяется специальный прибор — пластовый наклономер.
Он состоит из 3 х идентичных установок бокового микрокаротажа (БМК), которые расположены в плоскости, перпендикулярной к оси прибора, и смещены друг относительно друга на 120°, а также инклинометрического устройства и каверномера.
При негоризонтальном напластовании каждая из установок БМК пересекает границу между пластами с различными физическими свойствами на разной глубине, что отражается на кривых БМК смещением характерных точек.
Одновременно (в виде кривых) регистрируются: зенитный угол и азимут наклона скважины, азимут основной установки БМК и средний диаметр скважины.
По этим данным с помощью номограмм или компьютера рассчитывают угол и азимут падения пласта.
Данные НС, полученные уже по 1 й скважине, позволяют оценить правильность построения структурных карт и планов и скорректировать точки заложения следующих скважин на площади.
Наклонно-направленное бурение
Наклонно-направленное бурение - бурение скважин c отклонением от вертикали по заранее заданному направлению.
- более 2º при колонковом бурении,
- более 6º - при глубоком бурении скважин.
- естественное - обусловливается рядом причин (геологических, технических, технологических), зная которые, можно управлять положением скважины в пространстве,
- искусственное - любое принудительное их искривление.
Наклонно-направленное бурение (ННБ) эффективно применяется при бурении скважин на нефть и природный газ:
- при разработке месторождений:
- в акваториях,
- в болотистых или сильно пересеченных местностях,
- когда строительство буровых установок (БУ) может нарушить условия охраны окружающей среды.
- профили скважин могут изменяться,
- при этом верхний интервал ствола наклонной скважины должен быть вертикальным, c последующим отклонением в запроектированном азимуте.
- прерывистый процесс проводки скважин c использованием роторного бурения:
- с забояскважины долотом меньшего диаметра, чем Ø ствола скважин, забуривается углубление под углом к оси скважины на длину бурильной трубы c помощью съемного или несъемного клинового либо шарнирного устройства,
- направление углубляется и расширяется,
- дальнейшее бурение ведется долотом нормального Ø c сохранением направления c помощью компоновки низа бурильной колонны, оснащенной стабилизаторами.
- непрерывный процесс проводки скважины с использованием турбобура (или другого забойного двигателя):
- для набора искривления используется такая компоновка низа бурильной колонны, при которой на долото в процессе бурения действует сила, перпендикулярная его оси (отклоняющая сила),
- техпроцесс ННБ сводится к управлению отклоняющей силой в нужном азимуте с использованием над турбобуром переводника c перекошенными резьбами, либо искривленную бурильную трубу.
Бурение таких скважин отличается тем, что вначале они имеют прямолинейное направление, заданное шпинделем бурового станка, a затем в силу анизотропии разбуриваемых пород отклоняются от прямолинейного направления.
Рост объемов ННБ скважин с углами отклонения ствола скважин от вертикали более 50° обусловили ограничения по применению традиционных методов исследований с помощью аппаратуры, спускаемой в скважину на кабеле, и вызвали необходимость разработки специальных технологий доставки скважинных приборов в интервал исследований.
Решение этой проблемы возможно с помощью бескабельных измерительных систем, доставляемых на забой с помощью бурового инструмента.
Горизонтально направленное бурение является частным случаем наклонного бурения.
Наклонно направленные скважины подразделяют на одно- и многозабойные.
При многозабойном бурении из основного, вертикального или наклонного ствола проходится дополнительно один или несколько стволов.Искусственное отклонение скважин широко применяется при бурении скважин на нефть и газ.
Искусственное отклонение скважин делится на:
- наклонное, горизонтальное бурение,
- многозабойное (разветвленно-наклонное, разветвленно-горизонтальное)
- многоствольное (кустовое) бурение.
- ускоряет освоение новых нефтяных и газовых месторождений, у
- величивает нефтегазоотдачу пластов,
- снижает капиталовложения,
- уменьшает затраты дорогостоящих материалов.
Искусственное отклонение вплоть до горизонтального применяется в следующих случаях:
1) при вскрытии нефтяных и газовых пластов, залегающих под пологим сбросом или между 2 я параллельными сбросами;
2) при отклонении ствола от сбросовой зоны (зоны разрыва) в направлении продуктивного горизонта;
3) при проходке стволов на нефтеносные горизонты, залегающие под соляными куполами, в связи с трудностью бурения через них;
4) при необходимости обхода зон обвалов и катастрофических поглощений промывочной жидкости;
5) горизонтальное бурение незаменимо при вскрытии продуктивных пластов, залегающих под дном океанов, морей, рек, озер, каналов и болот, под жилыми или промышленными застройками, в пределах территории населенных пунктов
6) при проходке нескольких скважин на продуктивные пласты с отдельных буровых оснований и эстакад, расположенных в море или озере;
7) при проходке скважин на продуктивные пласты, расположенные под участками земли с сильно пересеченным рельефом местности (овраги, холмы, горы);
8) при необходимости ухода в сторону новым стволом, если невозможно ликвидировать аварию в скважине;
9) при забуривании 2 го ствола для взятия керна из продуктивного горизонта;
10) при необходимости бурения стволов в процессе тушения горящих фонтанов и ликвидации открытых выбросов;
11) при необходимости перебуривания нижней части ствола в эксплуатационной скважине;
12) при необходимости вскрытия продуктивного пласта под определенным углом для увеличения поверхности дренажа, а также в процессе многозабойного вскрытия пластов;
13) при кустовом бурении на равнинных площадях с целью снижения капитальных затрат на обустройство промысла и уменьшения сроков разбуривания месторождения;
14) при бурении с целью дегазификации строго по угольному пласту, с целью подземного выщелачивания, например, калийных солей и др.
Искусственное отклонение скважин в нефтяном бурении в основном осуществляют забойными двигателями (турбобуром, винтовым двигателем и реже электробуром) и при роторном бурении.
Основные способы искусственного отклонения скважин.
-Использование закономерностей естественного искривления на данном месторождении (способ типовых трасс).
В этом случае бурение проектируют и осуществляют на основе типовых трасс (профилей), построенных по фактическим данным естественного искривления уже пробуренных скважин.
Способ типовых трасс применим только на хорошо изученных месторождениях, при этом кривизной скважин не управляют, а лишь приспосабливаются к их естественному искривлению.
Недостаток указанного способа - удорожание стоимости скважин вследствие увеличения объема бурения.
Необходимо также для каждого месторождения по ранее пробуренным скважинам определять зоны повышенной интенсивности искривления и учитывать это при составлении проектного профиля.
- Управление отклонением скважин посредством применения различных компоновок бурильного инструмента.
В этом случае, изменяя режим бурения и применяя различные компоновки бурильного инструмента, можно, с известным приближением, управлять направлением ствола скважины.
Этот способ позволяет проходить скважины в заданном направлении, не прибегая к специальным отклонителям, но в то же время значительно ограничивает возможности форсированных режимов бурения.
- Направленное отклонение скважин, основанное на применении искусственных отклонителей: кривых переводников, эксцентричных ниппелей, отклоняющих клиньев и специальных устройств.
Перечисленные отклоняющие приспособления используются в зависимости от конкретных условий месторождения и технико-технологических условий.
К наклонным скважинам при турбинном и роторном бурении на нефть и газ относятся в основном скважины, забуриваемые с поверхности вертикально с последующим отклонением в требуемом направлении, вплоть до горизонтального, т.е. под углом в 90 градусов.
Получив широкое распространение, одноствольное наклонное бурение не исчерпало своих резервов.
Возможность горизонтального смещения забоя относительно вертикали (проекции устья скважины на пласт) позволила создать вначале кустовой, а затем многозабойные методы бурения.
Техническое усовершенствование наклонного бурения явилось базой для расширения многозабойного и кустового бурения.
Под кустовым бурением понимается способ, при котором устья скважин группируются на общей площадке, а конечные забои находятся в точках, соответствующих проектам разработки месторождения.
Горизонтальное и разветвленное горизонтальное бурение применяются для увеличения нефте- и газоотдачи продуктивных горизонтов при первичном освоении месторождений с плохими коллекторами и при восстановлении малодебитного и бездействующего фонда скважин.
Если при бурении наклонной скважины главным является достижение заданной области продуктивного пласта и его поперечное пересечение под углом, величина которого, как правило, жестко не устанавливается, то основная цель бурения горизонтальной скважины - пересечение продуктивного пласта в продольном направлении.
При этом протяженность завершающего участка скважины, расположенного в продуктивном пласте (горизонтального участка), может превышать 1000 м.
К разновидностям кустового бурения можно отнести 2-ствольное последовательное, 2-ствольное параллельное и 3-ствольное бурение.
Кусты скважин приближенно можно представить в виде конуса или пирамиды, вершинами которых являются кустовые площадки, а основаниями - окружность или многоугольник, размеры которых определяются величиной сетки разработки и возможностью смещения забоев от вертикали при бурении наклонных скважин.
![]()
Двуствольное бурение - технология кустового бурения, при котором одновременно (иногда поочередно) бурятся 2 наклонные скважины, устья которых расположены рядом, около 1 5 м друг от друга, а конечные забои запроектированы на существенном расстоянии - в интервале 100 - 400 м и более.
Преимущества параллельного 2-ствольного бурения скважин:
- возможность совмещения отдельных операций: подъем бурильного инструмента из одной скважины со спуском его в другую;
- промывка, выравнивание раствора и механическое бурение в одной скважине с геофизическим исследованием в другой.
- с одним комплектом бурильных труб и с одного подвышечного постамента осуществляют одновременную проходку 2 х наклонных или 1 й вертикальной и 2 й наклонной скважин.
При этом вместо обычного ротора применяют спаренные роторы типа РМБ-560, перемещающийся крон-блок типа К.
Один из прогрессивных методов повышения технико-экономической эффективности проходки скважин - многозабойное бурение. Сущность этого способа бурения состоит в том, что из основного ствола скважины с некоторой глубины проводят один или несколько стволов, т.е. основной ствол используется многократно. Полезная же протяженность скважин в продуктивном пласте и, следовательно, зона дренирования (поверхность фильтрации) возрастают, поэтому значительно сокращается объем бурения по верхним непродуктивным горизонтам.
Оборудование для инклинометрии, инклинометр
Инклинометрия — это методика определения угла отклонения оси скважины (он образуется пересечением оси скважины и абсолютной вертикали) и азимута ее искривления по отношению к устью. Для проведения данного рода измерений необходимо использование специального прибора — инклинометра и дополнительного оборудования каротажной станции.
Различают несколько типов инклинометров:
- электрические
- гироскопическиеИспользование электрических инклинометров целесообразно при обследовании необсаженных скважин. Основа такого прибора — подвешенная в корпусе рамка, расположенная горизонтально по отвесу. По реохордам азимутов и углов наклона сокользят стрелка буссоли и указатель наклона, расположенные на рамке. Стрелка буссоли и указатель наклона поочередно подключаются к источнику тока и обеспечивают передачу напряжения с реохордов.
Гироскопические инклинометры применяют при исследовании скважин, обсаженных металлическими трубами. Инклинометр такого типа работает, основываясь на свойстве гироскопа — сохранении оси вращения неизменной в пространстве (маховик устройства вращается от электромотора). Один из двух гироскопов инклинометра служит для измерения азимутов, другой — для измерения углов наклона. Угол наклона измеряется совмещением оси вращения гороскопов и вектора направления скважины через составление специальных электрических схем.
Значимость практического применения инклинометрии очевидна: точность измерения углов инклинометром достигает 30, при том что ось глубокой скважины на определенном уровне может отклоняться от вертикали на сотни метров; а точность измерения азимутов прибором достигает нескольких градусов (на практике скважина может превышать по азимуту 360). Применение инклинометрии особенно целесообразно относительно скважин наклонного бурения.
Во время бурения вертикальных скважин инклинометрия должна определять азимут наклона оси начиная с угла в 0,3 градуса. Особую важность имеет точность наведения на продуктивный пласт и возможность длительной работы. Преимуществом современных видов оборудования, которым осуществляется инклинометрия, является их приспособляемость и интегрируемость в другие типы техники. Так, гироскопический инклинометр можно использовать в составе любых каротажных станций, что позволяет проводить исследования вертикальных, наклонных, обсаженных и других видов скважин. Не являются исключением и скважины, в породе которых содержатся включения из ферромагнетиков.
Инклинометр не должен иметь ограничений по возможным измеряемым углам. Кроме того, необходимо, чтобы его характеристики позволяли использовать этот прибор для определения положения трубопроводов в пространстве. Это особенно актуально для тех трубопроводов, которые прокладываются по дну рек или под другими водными объектами. Инклинометрия используется и в строительстве для определения вертикального положения металлических конструкций.
Таким образом, инклинометрия объединяет в себе современные разработки из таких областей, как гироскопическое приборостроение, электроника, цифровая обработка сигналов, математика и многих других.
Читайте также:
