Ответы. 1. Роль и значение информационного обеспечения в бурении
 Скачать 4.14 Mb.
|
|
24. Устройство, принцип действия, технические характеристики индуктивных датчиков. Их применение для контроля технологических параметров бурения Индуктивный датчик ( - это преобразователь параметрического типа, принцип действия которого основан на изменении индуктивности Lили взаимоиндуктивности обмотки с сердечником, вследствие изменения магнитного сопротивления RМ магнитной цепи датчика , в которую входит сердечник. Типы преобразователей и их конструктивные особенности По схеме построения датчики можно разделить на одинарные и дифференциальные. Одинарный датчик Индуктивные датчики – преобразователи параметров. Их работа заключается в изменении индуктивности путем изменения магнитного сопротивления датчика. Индуктивный датчик можно применять для замера уровней жидкости, газообразных веществ, давлений, различных сил. В этих случаях диагностируемый параметр преобразуется чувствительными компонентами в перемещение, далее эта величина поступает на индуктивный преобразователь. Индуктивные датчики разделяются по схеме построения на 2 вида: одинарные датчики, дифференциальные датчики. Первый вид модели имеет одну ветвь измерения, в отличие от дифференциального датчика, у которого две измерительные ветви. В дифференциальной модели при изменении диагностируемого параметра изменяются индуктивности 2-х катушек. При этом изменение осуществляется на одинаковое значение с противоположным знаком. Индуктивность катушки вычисляется по формуле: L = WΦ/I Где W– количество витков; Ф – магнитный поток; I – сила тока, протекающего по катушке. Сила тока взаимосвязана с магнитодвижущей силой следующим отношением: I = Hl/W. Работа одинарного датчика заключается в свойстве дросселя, изменять индуктивность при увеличении или уменьшении воздушного промежутка. Конструкция датчика включает в себя ярмо (1), витки обмотки (2), якорь (3), который фиксируется пружинами. По сопротивлению поступает переменный ток на обмотку. Дифференциальные индуктивные датчики объединяют в себе два нереверсивных датчика и изготавливаются в виде некоторой системы, которая состоит из 2-х магнитопроводов, имеющих два отдельных источника напряжения. Для этого чаще всего применяется разделительный трансформатор. Параметры: диапазон срабатывания, гарантированный предел срабатывания (он колеблется от нуля до 81% от номинала), нагрузочный ток, частота отклика. В бурении: датчик оборотов лебедки/ротора, датчик ходов насоса, Датчик электропроводности ПЖ на выходе. содержит одну измерительную ветвь, дифференциальный – две 25. Устройство, принцип действия, технические характеристики оптических датчиков. Их применение для контроля технологических параметров бурения Оптические датчики — небольшие по размерам электронные устройства, способные под воздействием электромагнитного излучения в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах подавать единичный или совокупность сигналов на вход регистрирующей или управляющей системы Оптические датчики — небольшие по размерам электронные устройства, способные под воздействием электромагнитного излучения в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах подавать единичный или совокупность сигналов на вход регистрирующей или управляющей системы. Оптические датчики реагируют на непрозрачные и полупрозрачные предметы, водяной пар, дым, аэрозоли. По типу устройства оптические датчики делятся на моноблочные и двухблочные. В моноблочных излучатель и приёмник находятся в одном корпусе. У двухблочных датчиков источник излучения и приёмник оптического сигнала расположены в отдельных корпусах. По принципу работы выделяют три группы оптических датчиков: • тип T — датчики барьерного типа (приём луча от отдельно стоящего излучателя) • тип R — датчики рефлекторного типа (приём луча, отражённого катафотом) • тип D — датчики диффузионного типа (приём луча, рассеянно отражённого объектом) У датчиков барьерного типа излучатель и приёмник находятся в отдельных корпусах, которые устанавливаются друг напротив друга на одной оси. Дальность разнесения корпусов может достигать 100 метров. Предмет, попавший в активную зону оптического датчика, прерывает прохождение луча. Изменение фиксируется приёмником, появившийся сигнал после обработки подаётся на управляемое устройство. Датчики рефлекторного типа содержат в одном корпусе и передатчик оптического сигнала, и его приёмник. Для отражения луча используется рефлектор (катафот). Датчики такого типа активно используются на конвейере для подсчёта количества продукции. Для обнаружения объектов с зеркальной, отражающей металлической поверхностью в датчиках рефлекторного типа используют поляризационный фильтр. Дальность действия датчиков рефлекторного типа может достигать 8 метров. В датчиках диффузионного отражения источник оптического сигнала и его приёмник находятся в одном корпусе. Приёмник учитывает интенсивность луча, отражённого контролируемым объектом. Для точности срабатывания в датчиках данного типа может включаться функция подавления фона. Дальность действия зависит от отражательных свойств объекта, может быть определена с помощью поправочного коэффициента, и при использовании стандартной мишени может достигать 2 метров. Оптические датчики имеют индикатор рабочего состояния и, как правило, регулятор чувствительности, который даёт возможность настроить срабатывание на объект, находящийся на неблагоприятном фоне. Источником излучения в современных оптических датчиках являются светодиоды. Излучатель датчика состоит из: приёмник оптического датчика 26. Принцип формирования и устройство RFID-меток, QR- и штрих-кодов. Примеры применения для анализа работы бурого оборудования https://xn--d1ahgqhlxu.su/qr-kod.html RFID (англ. Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация) — способ автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиосигналов считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках. Любая RFID-система состоит из считывающего устройства (считыватель, ридер или интеррогатор) и транспондера (он же RFID-метка, иногда также применяется термин RFID-тег). По дальности считывания RFID-системы можно подразделить на системы: • ближней идентификации (считывание производится на расстоянии до 20 см); • идентификации средней дальности (от 20 см до 5 м); • дальней идентификации (от 5 м до 300 м). QR-код (англ. Quick Response Code — код быстрого реагирования) – товарный знак для типа матричных штрихкодов (или двумерных штрихкодов). Штрихкод — считываемая машиной оптическая метка, содержащая информацию об объекте, к которому она привязана. QR-код использует четыре стандартизированных режима кодирования (числовой, буквенно-цифровой, двоичный и кандзи) для эффективного хранения данных; могут также использоваться расширения. QR-код состоит из чёрных квадратов, расположенных в квадратной сетке на белом фоне, которые могут считываться с помощью устройств обработки изображений, таких как камера, и обрабатываться с использованием кодов Рида — Соломона до тех пор, пока изображение не будет надлежащим образом распознано. Затем необходимые данные извлекаются из шаблонов, которые присутствуют в горизонтальных и вертикальных компонентах изображения. Функциональные возможности в бурении: • Управление инвентаризацией и складской учет (Контроль запасов скважинного и бурового оборудования); • Автоматизированный буровой журнал (Документирование информации и автоматизация процессов учета); • Паспортизация и история ремонтов оборудования (Автоматизированный поиск и подбор деталей); • Управление жизненным циклом бурильных труб (Полный контроль и мониторинг эксплуатации оборудования); • Учет движения и отслеживание перемещения (Контроль над перемещением объектов); • Управление доступом (Управление персоналом и временем); • Облачный онлайн-портал оборудования Go-Base (Мониторинг и управление ремонтом оборудования). Программное обеспечение. Считыватель занимается генерированием и распространением электромагнитных волн в окружающее пространство. Данный сигнал принимается RFID-меткой, которая создает обратный сигнал, улавливающийся антенной считывающего устройства, затем полученная информация расшифровывается и обрабатывается электронным блоком. Объект, оснащенный RFID-меткой, идентифицируется с помощью уникального цифрового кода, который хранится в памяти электронной метки. К примеру, можно в считанные секунды получить индивидуальные данные пользователя или идентификационный номер того или иного товара. 27. Отбор и подготовка шлама для анализа. Шламограмма. Формула для расчета привязки шлама по глубине Отбор шлама производится в желобной системе у устья скважины методом накопления с интервалом 5-10 метров по всему исследуемому разрезу, на перспективных участках разреза интервал отбора сокращается до 1-3 метров. Это делается с целью более точной привязки кровли пласта-коллектора, а также для наиболее полного изучения пласта. Сбор шлама с ситов: изготовить шламоловку в виде прямоугольного сачка с деревянной ручкой. Поставив сачок под одну из струй ПЖ на ситах можно собрать шлам за весь интервал. Рядом поставить ёмкость с водой, в которой удобно промывать шлам прямо в сачке. Отобранные пробы шлама отмываются от бурового раствора холодной водой непосредственно на буровой или в станции. После промывки производится первый визуальный просмотр шлама под лупой. Ископаемые органические остатки (микрофауна и флора, мелкие обломки моллюсков и т.п.) извлекают из шлама и направляют на специальные определения с целью уточнения стратиграфического разреза. Проба шлама просушивается и расситовывается. Крупная обвальная фракция отбрасывается, если она не несет дополнительной информации. Предназначенный для анализа шлам (объемом 300 см3) делится на две части А и В. Проба А (объемом 100 см3) высушивается, упаковывается в полиэтиленовые или бумажные пакеты. На пакете указывается площадь, скважина, интервал отбора, дата, фамилия геолога и пакет доставляется в КИП. Несколько шламинок породы, определенной геологом как основная и по которой непосредственно проводилось литологические описание, помещаются в малый пакет, который кладется в пакет для КИПа. Проба В (объемом 200 см3) используется для оперативных исследований на скважине. Далее определяется процентное соотношение литологических разностей – шламограмма и выделяется основная порода. Шламограмма составляется по результатам визуального определения вещественного состава. Проба шлама квартуется до количества 40-50 шламинок. Затем производится деление пробы на литологические разности, подсчет процентного содержания их и строится шламограмма с занесением в геологический журнал основной породы. Дальнейшая работа проводится с выделенной основной породой: микроскопический анализ, литологическое описание, ЛБА (люминесцентно битуминологический анализ), карбонатометрия, плотностные исследования и, при необходимости, дополнительные исследования. Подготовка к инфракрасному анализу шлама: шлам измельчается до порошка, добавляется клеящее вещество в виде порошка прозрачного в инфракрасном диапазоне, перемешивается и пресуется. В виде таблетки устанавливается в датчик, освечивается, после прохождения через таблетку попадает на фотоприемник. Если сигнал удовлетворяет условию Дерехле, можно разложить в ряд Фурье на составляющие гармоники, каждая из которых представляет собой синусоиду определенной частоты со своей амплитудой и сдвигом фаз. Особенность: в ИК диапазоне каждое вещество обладает уникальным спектром поглощения. Минусы: тщательная подготовка пробы и цена. Для привязки проб шлама к истинным глубинам отбора рассчитывается время отставания шлама tш в минутах, т.е. время движения выбуренных частиц шлама от забоя до шламоотборника, по формуле: tш = H / 60(vк.п. – vс.ш.) , где vк.п. –скорость движения бурового раствора в кольцевом пространстве, м/с, vс.ш. – скорость седиментации частиц шлама в буровом растворе под действием силы тяжести, м/с, которая зависит от формы и размеров частиц шлама. Таким образом tш = tр + tс.ш. , где tр – время отставания по раствору, tс.ш.- время отставания шлама за счет седиментации его частиц в буровом растворе под действием силы тяжести. 28. Приборы и оборудование для анализа шлама станции ГТИ: назначение, устройство, принцип действия, технические характеристики, получаемые данные. Карбонатомер микропроцессорный КМ-1А предназначен для определения минерального состава горных пород в карбонатных разрезах по шламу и керну. Данный прибор позволяет определить процентное содержание кальцита, доломита и нерастворимого остатка в исследуемом образце пород. Прибор имеет встроенный микропроцессор, который рассчитывает процентное содержание кальцита и доломита, значения которых отображаются на цифровом табло или на экране монитора. Разработана модификация карбонатомера, позволяющая определить содержание в породе минерала сидерита (плотность 3,94 г/см3), который оказывает влияние на плотность карбонатных пород и цемента терригенных пород, что может существенно снижать значения пористости. Плотномер шлама ПШ-1 предназначен для экспресс-измерения плотности и оценки общей пористости горных пород по шламу и керну. Принцип измерения прибора ареометрический, основан на взвешивании исследуемого образца шлама в воздухе и в воде. С помощью плотномера ПШ–1 можно проводить измерения плотности горных пород с плотностью 1,1-3 г/см³. Установка ПП-3 предназначена для выделения пород-коллекторов и исследования коллекторских свойств горных пород. Данный прибор позволяет определять объемную, минералогическую плотность и общую пористость. Принцип измерения прибора - термогравиметрический, основан на высокоточном измерении веса исследуемого образца породы, предварительно насыщенного водой, и непрерывном контроле за изменением веса данного образца по мере испарения влаги при нагревании. По времени испарения влаги можно судить о величине проницаемости исследуемой породы. Установка дистилляции жидкости УДЖ-2 предназначена для оценки характера насыщения коллекторов горных пород по шламу и керну, фильтрационно-плотностных свойств, а также позволяет определять остаточную нефтеводонасыщенность по керну и буровому шламу непосредственно на буровой благодаря использованию нового подхода в системе охлаждения дистиллята. В установке применена система охлаждения конденсата на базе термоэлектрического элемента Пельтье вместо используемых водяных теплообменников в подобных аппаратах. Это позволяет уменьшить потери конденсата, обеспечив регулируемое охлаждение. Принцип работы установки основан на вытеснении пластовых флюидов из пор образцов горных пород за счет избыточного давления, возникающего при термостатированном регулируемом нагреве от 90 до 200 ºС (± 3 ºС), конденсации паров в теплообменнике и разделении конденсата, образовавшегося в процессе дистилляции, по плотности на нефть и воду. Установка термодесорбции и пиролиза позволяет по малым навескам горных пород (шлам, кусочки керна) определить наличие свободных и сорбированных углеводородов, а также оценить наличие и степень преобразованности органического вещества, и на основе интерпретации получаемых данных выделить в разрезах скважин интервалы коллекторов, покрышек продуцирующих отложений, а также оценить характер насыщения коллекторов. ИК–спектрометр предназначен для определения наличия и количественной оценки присутствующего углеводорода в исследуемой породе (газовый конденсат, легкая нефть, тяжелая нефть, битум и т.д.) с целью оценки характера насыщения коллекторов. Люминоскоп ЛУ-1М с выносным УФ-осветителем и устройством для фотографирования предназначен для исследования бурового шлама и образцов керна под ультрафиолетовым освещением с целью определения наличия в породе битуминозных веществ, а также для их количественной оценки. Принцип измерения прибора основан на свойстве битумоидов при их облучении ультрафиолетовыми лучами излучать «холодное» свечение, интенсивность и цвет которого позволяют визуально определить наличие, качественный и количественный состав битумоида в исследуемой породе с целью оценки характера насыщения коллекторов. Устройство для фотографирования вытяжек предназначено для документирования результатов люминесцентного анализа и способствует исключению субъективного фактора при оценке результатов анализа. Выносной осветитель позволяет осуществлять предварительный осмотр крупногабаритного керна на буровой с целью выявления наличия битумоидов. Осушитель шлама ОШ-1 предназначен для экспресс-осушки проб шлама под воздействием теплового потока. Осушитель имеет встроенный регулируемый таймер и несколько режимов регулировки интенсивности и температуры воздушного потока. Гранулометрический анализ для опр работы долота, микроскопический анализ Измельчение шлама в ступе, или похожую на кофемолку, взвесить шлам, Карбонатомеры опр сод карбонатов 29. Назначение, устройство, принцип действия и технические характеристики оборудования для газовой хроматографии при бурении скважин Геохимический модуль станции включает газовый хроматограф, анализатор суммарного газосодержания, газовоздушную линию и дегазатор бурового раствора. Наиболее важной составной частью является газовый хроматограф. Для безошибочного, четкого выделения продуктивных интервалов в процессе их вскрытия нужен очень надежный, точный, высокочувствительный прибор, позволяющий определять концентрацию и состав предельных углеводородных газов в диапазоне от 1×10-5 до 100 %. Основными узлами хроматографа являются пламенно-ионизационный детектор, дозатор, клапаны, хроматографическая колонка с узлами контролируемого нагрева и охлаждения, модуль микроэлектроники. Хроматографическая колонка представляет заполненную сорбентом металлическую трубку, выполняющую роль электронагревательного элемента, обеспечивающего нагрев сорбента по заданной программе. При исследовании контролируются параметры работы хроматографа и осуществляется коррекция тока и температуры нагрева колонки по определенному алгоритму, чем обеспечивается стабильная работа при изменении температуры окружающей среды и значительных колебаниях питающей сети (что характерно для работы в полевых условиях). Количество отбираемой для анализа дозы варьируется либо программно – изменением времени продувки дозирующей трубки, либо аппаратно – путем установки трубки отбора дозы необходимого объема Чувствительность геохимического модуля станции ГТИ может быть увеличена также путем увеличения коэффициента дегазации бурового раствора. Для выделения забойного газа, растворенного в буровом растворе, используются дегазаторы двух типов: • поплавковые дегазаторы пассивного действия; • дегазаторы активные с принудительным дроблением потока. Поплавковые дегазаторы просты и надежны в эксплуатации, однако обеспечивают коэффициент дегазации не более 1-2 %. Дегазаторы с принудительным дроблением потока могут обеспечить коэффициент дегазации до 80-90 %, но менее надежны и требуют постоянного контроля. Непрерывный анализ суммарного газосодержания производится с помощью выносного датчика суммарного газа. Преимущество данного датчика перед традиционными анализаторами суммарного газа, размещаемыми в станции, заключается в оперативности получаемой информации, так как датчик размещается непосредственно на буровой и время задержки на транспортировку газа с буровой на станцию исключается. Кроме этого, для комплектации станций разработаны газовые датчики для измерения концентраций неуглеводородных компонентов анализируемой газовой смеси: водорода H2, окиси углерода CO, сероводорода Н2S. |