шпаркалка. Лекция Бескабельная телеметрическая система. Лекция Бескабельная телеметрическая система Режимы измерений. Телесистема имеет два основных режима измерения, которые условно называются в динамике ив статике
 Скачать 0.76 Mb.
|
|
Лекция «Бескабельная телеметрическая система» Режимы измерений. Телесистема имеет два основных режима измерения, которые условно называются «в динамике» и «в статике». Замеры «в динамике» производятся непрерывно во время работы генератора телесистемы, т.е. во время работы буровых насосов. Данные о замерах непрерывно передаются на поверхность, что позволяет проводить направленное бурение. Во время бурения телесистема подвергается значительной вибрации, и вращению вокруг своей оси, что приводит к большим колебаниям значений измеряемых инклинометрических параметров – зенита, азимута и отклонителя. Для уменьшения воздействий вибрации данные измерений осредняются. Времена осреднений подобраны так, чтобы от одной передачи на поверхность значений измеряемого параметра до другой происходило не менее одного цикла осреднений. Таким образом, чем меньше частота передачи, тем больше время осреднения и тем меньше может быть разброс параметров. Достоверные значения зенитного угла и азимута будут только в том случае, если положение отклонителя во время замера не изменялось, и это справедливо даже для малых уровней вибрации. При бурении ротором инклинометрические измерения будут некорректны. Замер «в статике» выполняется всякий раз, когда насосы останавливаются не менее чем на 45 секунд. Инклинометрические параметры замеряются три раза в конце этого интервала. Необходимо обеспечить неподвижность компоновки на время проведения «статических замеров», так как время осреднения при их проведении мало. Через 35 секунд после останова насосов на протяжении десяти секунд движение колонны недопустимо. Здесь следует учитывать, во-первых, время выбега насосов при их останове, а также, время выбега генератора. Эти временные интервалы зависят от типа и предыдущего режима работы буровых насосов, от применяемого в телесистеме генератора и других параметров и определяются опытным путём. Электроника прибора начинает отсчитывать время статического замера после значительного падения оборотов генератора телесистемы (ниже рабочего диапазона). Как правило, после отрыва от забоя и выключения насосов, при обычной операции наращивания, времени достаточно. На практике, пауза в работе насосов составляет 60 секунд. Так же, иногда может потребоваться сделать паузу между отрывом от забоя (движением колонны) и до выключения насосов, с тем, чтобы, затухли колебания колонны. Во-вторых, необходимо помнить, что при отрыве от забоя, колонна обычно раскручивается в сторону вращения долота (колонна закручивается во время бурения под действием реактивного момента). При этом, отклонитель может совершить несколько оборотов, и почти никогда не будет совпадать с последним отклонителем динамического замера. Кроме того, при подъёме колонны даже на метр от забоя может измениться положение телесистемы относительно центра скважины (в случае «кривой компоновки» с использованием кривого переводника), что приведёт к некоторому небольшому изменению значения зенитного угла. В любом случае, при «кривой компоновке» наблюдается зависимость зенитного угла и азимута от положения отклонителя. Это не погрешность самой телесистемы. Влияние возникает из-за разницы в направлении оси скважины и оси телесистемы. Особенности работы телесистемы при малых зенитных углах (Режим «зарезка»). Если при проведении статического замера измеренный зенитный угол оказывается менее 3.0 градусов, то телесистема переходит в режим «Зарезка». Вместо обычного отклонителя (который при малых зенитных углах вырождается) в этом режиме передаётся так называемый магнитный отклонитель, или азимут отклонителя. Его значение можно понимать, как азимут, в направлении которого смотрит ноль отклонителя, без учёта малого, в данном случае, зенитного угла. Азимут в режиме «зарезки» вычисляется не так, как обычно, но примерно равен обычному азимуту. При выходе из режима «зарезки», тем не менее, может наблюдаться небольшой скачок по азимуту, связанный с разными методами расчёта. Метод расчёта азимута для больших зенитных углов следует считать более точным. При очень малых углах (около градуса и менее) в случае «кривой компоновки» могут наблюдаться «перевороты» азимута через 180 градусов. Например, 20 и 200 градусов. Дело в том, что прибор определяет азимут отклонения своей оси от вертикали. Но она не совпадает с текущей осью скважины. При больших зенитных углах это различие не оказывает значительного влияния на азимут. Но, когда угол между осью прибора и осью скважины соизмерим с зенитным углом, часть компоновки ниже кривого переводника может оказаться направленной по азимуту, например, 20 градусов (бурение идёт в направлении 20 градусов, т.к. туда «смотрит» долото), а телесистема, находящаяся выше кривого переводника, смотрит в противоположную сторону (вертикальная ось скважины находится между ними). При очень малых зенитных углах следует ориентироваться по показаниям магнитного отклонителя, показывающего направление «зарезки» (но не азимут скважины, которого практически ещё нет). После набора зенитного угла до 3 градусов и более, показания азимута становятся более устойчивыми. Если статика получается с красным признаком «St…», то режим «Зарезки» окажется выключенным при любом зенитном угле!!! Проблема замеров азимута. Входящие в комплект поставки БТС немагнитные удлинители длиной 5метров способны обеспечить указанную в технической документации точность измерения магнитного азимута только при незначительной намагниченности элементов КНБК. В реальных условиях работы часто стальные компоненты КНБК намагничиваются весьма значительно, что является преградой для точного определения азимута магнитным инклинометром БТС. Значение возникающей ошибки по азимуту может достигать 10 и более градусов. Ошибка зависит от величины паразитного намагничивания, магнитного наклонения, зенита, азимута и длины немагнитных удлинителей. Ошибки в определении азимута также возможны в следующих случаях (расцениваемых как магнитная аномалия, не уменьшаются нижеописанными способами): близкое прохождение стволов соседних скважин; высокий магнетизм породы; наличие включений магнитных частиц в буровом растворе; наличие потерянных или скопившихся на забое скважины металлических обломков, например, шарошки долота или лопастей стабилизатора; вращение бурильной колонны Возможны следующие пути решения проблемы замера азимута при намагниченности КНБК: Использование более длинных немагнитных удлинителей. Зависимость тут квадратичная - при увеличении длины в 2 раза при прочих равных условиях ошибка по азимуту уменьшится в 4 раза. При этом, правда, увеличивается расстояние от долота до точки замера, что усложняет процесс направленного бурения. Введение поправок к измеренному БТС азимуту. При каротаже скважины приборами типа ИОНа в пустом стволе (без буровой колонны) указанная помеха отсутствует, поэтому азимут можно определить с большей точностью. Разница в значениях азимута ИОНа и БТС в одной и той же точке скважины может быть введена в программе «Стрела» как «Коррекция Азимута». Важно понимать, что «поправка по азимуту» будет зависеть как от величины зенитного угла, так и от азимута скважины. При бурении, зенит и азимут скважины, как правило, изменяются. Поправка по азимуту при этом также должна изменяться. Для изменения поправок можно периодически уточнять поправку по данным каротажа в открытом стволе или использовать расчет, представленный в файле «Поправки БТС азимут_2.xls» (описание работ по перерасчету имеется в том же файле ). Характер зависимости изображен на рисунке:  Использование Метода Компенсации Магнитных Помех (МКМП). МКМП - это математический метод снижения азимутальных ошибок, вызванных продольным магнитным влиянием забойной компоновки. Для корректной работы МКМП необходимо в программе «Стрела» задать или географические координаты буровой площадки, или непосредственно напряженность магнитного поля и магнитное наклонение. Границы применимости МКМП ориентировочно обозначены на рисунке:  Стоит понимать, что картинка носит качественный характер и предназначена для понимания примерных границ применимости МКМП, а не для истинной оценки точности определяемого по МКМП Азимута. К сожалению, конкретных данных в общем виде привести сложно ввиду множества влияющих факторов. Как видно, в общем виде, точность МКМП снижается при движении по направлению от левого нижнего угла рисунка (координаты 0,0) к правому верхнему (координаты 90,90). Зона уверенной работы – как правило, работа МКМП с разумными погрешностями. Зона повышенных ошибок – МКМП уже не рекомендуется ввиду возможных ошибок. Зона неоднозначности результатов – МКМП дает непредсказуемые результаты. Зона неопределенности – азимут не вычисляем по МКМП даже математически. Например, при Азимуте в 60 градусов ожидаемо увеличение ошибки в определении Азимута по МКМП в два раза при возрастании Зенита с 35 до 55градусов. Возрастание же Зенита до 70 градусов при том же Азимуте вполне может увеличить ошибку в определении Азимута еще в несколько раз. Для оценки качества МКМП следует использовать параметр «%МП», передаваемый телесистемой. Рассмотрено на примере ниже по тексту. Такое же поведение будет при азимутах 120, 240 и 300 градусов. Примечание: МКМП не может скомпенсировать поперечную к стволу скважины магнитную помеху. Следствием подобной помехи будет сильная зависимость азимута МКМП от положения отклонителя. Общие рекомендации по замерам азимута в сложных условиях. При кустовом бурении траектории скважин принципиально разделяются на два типа: 1) с вертикальным/наклонным окончанием: 2) с горизонтальным окончанием:   Проводка скважин первого типа, как правило, сложностей не представляет, т.к. зенитный угол редко превышает 45 градусов. Рекомендуемый способ замеров Азимута для скважин с вертикальным/наклонным окончанием – МКМП. Точности при этом практически всегда оказывается достаточно. Проводка скважин с горизонтальным окончанием – сложнее, именно из-за горизонтального участка в окончании (где МКМП неприменим). Поэтому «начинать» следует с Азимута по МКМП, а «заканчивать» – по Азимуту БТС с учетом поправок. Рекомендуемый способ замеров Азимута для скважин с горизонтальным окончанием – комбинированный. Пример. Ниже, на графиках представлены параметры (по данным реальной скважины): Зенит – зенитный угол; %МП – вычисленное телесистемой значение магнитной помехи, в процентах; Азимут по замеру – данные контрольного замера (истинный азимут); Азимут БТС – Азимут от телесистемы без коррекций; Азимут МКМП – Азимут от телесистемы по МКМП.  Что видно по графикам: - до забоя примерно 1900м «Азимут по замеру» соответствует «Азимуту МКМП». - разница между «Азимутом БТС» и «Азимутом МКМП» 5…7 градусов. - после забоя 1900м начинается рост зенитного угла с 60 до 80 градусов… При этом мы переходим в «зону повышенных ошибок», МКМП не рекомендуется. Положение ствола скважины приближается к положению, перпендикулярному линии напряженности магнитного поля Земли. Характерным признаком «перпендикулярного положения» является поведение такого параметра, как %МП. Видно, что из стабильного и предсказуемого (с ростом зенита значение %МП, как правило, несколько снижается) поведения значения становятся хаотическими. - разница между «Азимутом БТС» и «Азимутом по замеру» остается около 5…7 градусов и глубже 1900м. Как следовало действовать. Технологу, проводившему бурение, следовало анализировать данные от телесистемы в течение рейса. За более точное значение следовало принимать Азимут МКМП (намагниченность колонны %МП = 4…6% значительна). Начиная с глубины, когда %МП начали стремительно уменьшаться, следовало прекращать обращать внимание на Азимут МКМП, а ориентироваться на Азимут БТС с поправкой 6 градусов. Самая сложная траектория, при которой ошибки в конце будут максимальными. Бурение начинается в направлении – Север-Юг, а заканчивается горизонтальным участком в направлении Запад-Восток. В сущности, такой проект – это ошибка проектировщика траектории скважины, который плохо понимает существующие сложности в замерах азимута при бурении. Подобных скважин стоит избегать, вплоть до переговоров с заказчиками по изменению проекта. По опыту, без пристального внимания со стороны ОПЫТНОГО технолога подобные скважины бурятся с ошибками в девяти случаях из десяти.  Рекомендации, в общем, те же, что для горизонтальных скважин. Дополнительно, следует учитывать, что «поворот» по азимуту на близком к горизонтальному участке скважины приводит к необходимости пересчета поправок к измеряемому Азимуту (например, можно использовать файл «Поправки БТС азимут_2.xls»). |