Диссертация Г. С. Абрамова. Г. С. Абрамов телеизмерительные системы с электромагнитным каналом связи для точнонаправленного бурения нефтегазовых скважин западной сибири
 Скачать 0.67 Mb.
|
ЗаключениеВ результате выполненных исследований автором получены следующие результаты. Выполнен анализ состояния отечественного и зарубежного опыта точнонаправленного бурения нефтегазовых скважин, на основании которого составлена классификация телесистем с различными каналами связи и выбрано обоснованное перспективное направление работ по электромагнитному каналу связи «забой-устье». Изучены геолого-технические условия бурения нефтегазовых скважин Западной Сибири, условия работы телесистем на основании которых были разработаны обоснованные требования к создаваемым телесистемам с электромагнитным каналом связи нового поколения. Разработана оптимальная система схема построения скважинной и наземной аппаратуры телесистем с электромагнитным каналом связи «забой-устье», включающая в скважинном приборе комплекс первичных преобразователей, коммутатора каналов и аналогоцифрового преобразователя, опрашиваемых по заданной программе скважинным микропроцессором, выполняющим преобразование сигналов в цифровой код, состоящий из последовательности синхроимпульсов, кода Баркера и информационных файлов, передаваемых фазоманипулируемыми двухполярными импульсами длительностями 0,25 с и 0,08 с (код Манчестер-2). Наземная аппаратура содержит высокочувствительный приемник с полосой пропускания 0,1 – 30 Гц с регулировкой верхней частоты среза в зависимости от помеховой обстановки. Обработка и дешифровка сигналов и вычисление измеренных параметров осуществляется ПЭВМ по соответствующим программам. Исследованы различные первичные преобразователи угловых перемещений (на основе маятников, датчиков гравитационного и магнитного полей, гироскопические - на магнитной, гидравлической и пневматической подвеске) и выбраны жесткозакрепленные ортогонально размещенные акселерометры и феррозонды. В качестве технологических датчиков (измерения оборотов долота, буримости горных пород) выбраны акселерометр фирмы Analog Device, для измерений температуры – термодатчик той же фирмы. Комплекс измерений включает геофизические преобразователи – виброкаротаж для литологического расчленения разреза и электрического токового каротажа. Были исследованы вибрационные и ударные перегрузки работы скважинной аппаратуры в процессе бурения, допустимые перегрузки для отдельных элементов и комплектующих, в результате опробований различных металлорезиновых и металлических амортизаторов предложены оригинальные конструкции в виде тороидальных амортизаторов, прессованных из путанки, обеспечивающих виброзащиту от продольных колебаний в диапазоне 2-200 Гц и облегчающих режим работы скважинных устройств в 3-5 раз. На основании анализа различных конструкций устройств ввода сигнала в канал связи определены оптимальные размеры, рекомендована конструкция и технология заводского изготовления электрического разделителя с защемленным электроизоляционным стеклопластиковым покрытием из стеклопластиковых и полиэфирных материалов. В качестве автономного турбогенератора повышенной мощности и надежности разработана конструкция турбинного генератора на постоянных сверхмощных магнитах (Hg, Fe, B) с мощностью около 600 Вт и магнитной муфтой с мягкой характеристикой привода для бурильной колонны диаметром 170 мм и мощностью 250 Вт – для бурильной колонны диаметром 108 мм. Усовершенствована конструкция герметичного электрического соединителя генератора с аппаратурным контейнером. Пересмотрена схема электронной защиты передатчика от короткого замыкания при работе в обсадной колонне. Разработан метод оперативного компьютерного расчета электромагнитного канала связи «забой – устье» для конкретных конструкций и многослойных сред геоэлектрического разреза, позволивший прогнозировать полезный сигнал с забоя в любых геоэлектрических средах нефтегазовых скважин различных разрезов. Выполнены расчеты для различных нефтегазовых месторождений Западной Сибири. Предложена система кодирования электромагнитного сигнала при передаче в канал связи, обеспечивающая прием и надежное помехоустойчивое декодирование сигнала с глубин до 5 км в бурящихся скважинах Западной Сибири. Разработана и изготовлена впервые компьютеризированная полуавтоматическая поверочная установка для угловых измерений зенитного угла 0-180º, угла разворота 0-360º, и азимутального угла 0-360º с погрешностью, не превышающей ±2´ и программное обеспечение для автоматического ввода поправок в поверяемую аппаратуру. Разработана методика юстировки датчиков, обеспечивающих высокую точность измерений в процессе проводки скважин на вертикальном, пологом и горизонтальном участках, включая контроль результатов измерений траектории в режиме разгрузки бурильной колонны, в статическом режиме (без прокачки бурового раствора). Разработана конструкторская документация, изготовлены и испытаны в стендовых и скважинных условиях Западной Сибири несколько видов телесистем различного диаметра с электромагнитным каналом связи для проводки наклонно – направленных, горизонтальных и разветвленно – горизонтальных скважин. Налажен их промышленный выпуск в ОАО ИПФ "Сибнефтеавтоматика" г. Тюмень. Дальнейшим развитием телесистем с электромагнитным каналом связи является расширение комплекса измерений инклинометрических, технологических и геофизических параметров, введение обратного канала "устье – забой" для управления забойным скважинным прибором, что позволит изменять программу опроса датчиков исходя из их приоритетности на различных участках траектории скважины. Не исчерпаны возможности электромагнитного канала по дальности действия пространственными измерениями, измерения магнитной составляющей электромагнитного поля, применение корректирующих кодов с обнаружением и исправлением ошибок при приеме слабых сигналов в условиях сильных помех. При размещении приемных антенн на дне моря электромагнитный канал перспективен при бурении скважин на море и на шельфе морей, для этого приемную антенну с предварительным и аналого-цифровым преобразователем усилителем размещать в герметичном контейнере на дне моря и по проводной линии связи передать сигнал к приемной аппаратуре, находящейся на поверхности. |