Методические указания по изучению дисциплины «ПРОМЫСЛОВАЯ ГЕОФИЗИКА». 4.МУ_Промысловая геофизика_ 07.11.21_44с_на печ.. Методические указания по изучению дисциплины для обучающихся технических направлений всех форм обучения Составитель
 Скачать 1.46 Mb.
|
Тема: «Инклинометрия»Цель лабораторной работы – приобретение знаний, умений и навыков по работе с устройством и применяемыми типами инклинометров, способами изображения результатов измерения искривления скважин – построением инклинограмм. Содержание практической работы. 1. Ознакомиться с настоящим методическим руководством. 2. Изучить принцип действия инклинометра на стенде или макете. З. Построить инклинограмму. Краткие теоретические сведения Обычно скважины проектируют вертикальными, однако в ряде случаев бурят наклонные скважины с заранее заданными направлениями и углами отклонения от вертикали. Целью наклоннонаправленного бурения является достижение намеченной в недрах Земли точки, проекция которой на дневную поверхность смещена относительно устья скважины. По ряду геологических и технологических причин скважины отклоняются от намеченного проектом направления: вертикальная скважина отходит от вертикали, а наклоннонаправленная – от намеченного от нее положения. Отклонение оси скважины от заданного направления называется искривлением скважины. В процессе бурения необходимо периодически контролировать положение оси скважины в пространстве – определять ее искривление. Данные об искривлении скважины необходимы при бурении эксплуатационных, а также и разведочных скважин, так как значительное смещение оси скважины от вертикали или заданного направления и резкие изменения ее положения в пространстве приводит к затруднениям при спуске бурильных труб или обсадной колонны, к усиленному износу бурового инструмента и к смещению точек вскрытия пластов от проектных положений. В случае значительного отклонения оси скважины от проектного производят исправление или перебуривание ствола скважины. Данные об искривлении скважин необходимы также при геологических построениях. Без введения поправок на искривление скважин нельзя получить правильное представление о геологическом строении района. Положение оси скважины в пространстве на какой-либо глубине определяется углом искривления δ – отклонением оси скважины от вертикали и направлением искривления – дирекционным углом α между горизонтальной проекцией элемента оси скважины и северным концом осевого меридиана. Вместо дирекционного угла иногда пользуются получаемым непосредственно в результате измерений магнитным азимутом искривления φ – углом, отсчитываемым по ходу часовой стрелки между направлением на магнитный север и горизонтальной проекцией оси скважины. Аппаратура и оборудованиеДля измерения искривления скважин применяются приборы, именуемые инклинометрами. В зависимости от системы измерения инклинометры подразделяются на три группы. Первая группа объединяет приборы, в которых для измерения азимута служит магнитная стрелка (буссоль), а датчиком угла является отвес. Показания датчиков с помощью градуированных сопротивлений (потенциометров) преобразуются в электрические сигналы и по жиле кабеля передаются на поверхность (инклинометр на сопротивлениях). Во вторую группу входят фотоинклинометры. В качестве указателя азимута в них служит буссоль, указателя угла – сферическое стекло с нанесенной сеткой углов наклона и шарик, свободно перемещающийся по этой сферической поверхности. Регистрация осуществляется в скважинном приборе путем фотографирования показаний датчика на кинопленку. Третью группу составляют гироскопические инклинометры. В качестве датчика азимута в них используют гироскоп, который при вращении сохраняет заданное направление оси в пространстве. Датчиком угла искривления служит отвес. Измерения выполняют непрерывно по стволу скважины. Таблица 5 Технико-эксплуатационные характеристики инклинометров
Приборами, в которых датчиком азимута служит буссоль, измерения азимута можно производить только в открытом стволе скважины. Гироскопические инклинометры позволяют измерять азимут в скважинах, обсаженных металлической колонной, а также в разрезах, в которых естественное магнитное поле Земли аномально искажено магнитными полями. В практике геологоразведочных работ на нефть и газ наиболее широко применяются инклинометры с дистанционным электрическим измерением, в которых датчиками служат градуированные электрические сопротивления. К таким приборам относятся инклинометры ИТ-200, И-7, КИТ, КИТА. Все они различаются лишь конструктивными особенностями; принцип же действия их сохраняется неизменным. В табл. 5 приводятся технико-эксплуатационные характеристики таких инклинометров. В данной лабораторной работе описывается принцип действия инклинометров с дистанционным электрическим измерением КИТ. Инклинометр КИТ состоит из СП с удлинителем и наземного измерительного пульта. Кожух СП изготовлен из немагнитного алюминиевого сплава и заканчивается сверху стандартной приборной головкой, а снизу - переводником для крепления удлинителя. Основной частью инклинометра является измерительная рамка (рис. 9), несущая указатели угла и азимута искривления скважины. Ось вращения рамки совпадает с продольной осью СП, параллельной оси скважины. Центр тяжести рамки смещен с ее оси эксцентрично расположенным грузом 18 так, что рамка всегда устанавливается перпендикулярно к плоскости искривления скважины.  Рис. 9. Измерительная рамка инклинометра КИТ: а – плоскость рамки перпендикулярна плоскости чертежа; б – плоскость рамки совпадает с плоскостью чертежа Указателем азимута служит буссоль, состоящая из магнитной стрелки 14, вращающейся на подвижной оси 16, и пластмассового корпуса 5, в котором смонтированы кольцевой реохорд 4 и токосъемное кольцо 3. Корпус буссоли укреплен в рамке на двух полуосях 20, благодаря чему ось стрелки под действием груза 6 всегда занимает вертикальное положение. Магнитная стрелка закреплена на колпачке 12 с агатовым подшипником, который насажен на острие 13 подвижной оси 16. Стрелка снабжена изолированными от нее пружинными контактами 15, которые при смещении вниз оси 16 вместе со стрелкой соединяют реохорд с токовым кольцом. Выводами реохорда и токосъемного кольца служат гибкие проводники 21. Разрыв кольцевого реохорда находится в плоскости, перпендикулярной к плоскостям рамки и искривления скважины. Поэтому угол между северным концом магнитной стрелки и разрывом реохорда равен магнитному азимуту φ, а сопротивление включенной части реохорда пропорционально этому азимуту. Указатель угла наклона состоит из отвеса 7 со стрелкой 8 и углового реохорда 10. Плоскость качания отвеса на оси 23 перпендикулярна к плоскости рамки и совпадает с плоскостью искривления скважины. При измерениях конец стрелки 8 прижимается к реохорду дужкой 9, служащей токосъемной шиной. Включаемое при этом сопротивление реохорда пропорционально углу δ. 
Положение магнитной стрелки во время отсчета показаний фиксируется механизмом, состоящим из нажимного кольца 11, возвратных пружин 2, двух толкателей 19, поводка 22, дугообразной пружины 24 и муфточки 26, сцепленной с дужкой 9. Под воздействием переключателя инклинометра толкатели 19 смещаются вниз. При этом поводок 22, отклоняя книзу дугообразный рычаг 17, оттягивает подпружиненную ось буссоли, обеспечивая прижим контактных пружин магнитной стрелки к реохорду и токосъемному кольцу буссоли. Одновременно кулачок 25 освобождает пружину 24, которая перемещает муфточку 26, а вместе с ней и дужку 9, прижимающую стрелку подвеса к реохорду угла. На верхнем конце рамки имеется коллектор 1 с тремя контактными кольцами, с которыми соединены выводы реохордов азимута и угла. Рамка вращается на двух полуосях в дюралевом стакане, укрепленном в нижней части СП. Для демпфирования измерительной системы внутренняя полость стакана заполнена смесью кремний-органической жидкости с керосином. Над стаканом находится переключатель, управляющий механизмом фиксации ползунков реохордов и положением двух пар щеток, соединенных с кабелем и ползунками реохордов. Переключатель приводится в действие электромагнитом, питаемым постоянным током. Электромагнит размещен в верхней части СП для исключения влияния стали на буссоль. Измерительная схема КИТ представляет собой мост, одним из плеч которого являются сопротивления реохорда угла Rδ или азимута Rφ, подключаемые поочередно переключателем S1; три других плеча расположены в наземном пульте (рис. 10). В одной из позиций S1 с целью контроля включается полное сопротивление реохорда, в другой при фиксированном положении ползунков реохордов — часть сопротивления, пропорциональная углу или азимуту. Для разделения измерительной цепи и цепи электромагнита УА, приводящего в действие переключатель S1, используется газовый разрядник F; он выполняет также роль пускателя, включающего УА при повышенном напряжении питания. Это напряжение подается при замыкании переключателя S4 в пульте. Измерительная схема защищена от высокого напряжения резистором R1 и контактом S2, который размыкается в начальный момент срабатывания УA. Мостовая схема пульта при измерении угла δ образована резисторами R2, R3, R8, R6, R5 и R7 и R10. При измерении азимута вместо R5 и R10 включаются резисторы R4 и R9. Измерения сводятся к установлению равновесия моста, что достигается перемещением ползунка резистора R7. Контроль равновесия моста осуществляется по нуль-индикатору РА1 включенному в измерительную диагональ. Резистор R7 представляет собой круговой реостат, снабженный двумя шкалами, по которым при установлении равновесия моста непосредственно отсчитывают угол δ и азимут φ искривления скважины. Соответствие шкал на реостате R7 фактическим значениям углов достигается регулировкой переменных резисторов R5, R10 и R4, R9 при калибровке аппаратуры. Мостовая схема для измерения угла или азимута включается переключателем S3 (позиции 3 «угол» и 1 «азимут»). При этом на мост подается напряжение с делителя R11—R13, обеспечивается соединение соответствующих резисторов в плечах моста и замыкается цепь нуль-индикатора РА1. Компенсация сопротивления кабеля осуществляется переменным резистором R8 в позиции скважинного переключателя S1, при которой в измерительную цепь включено полное сопротивление углового реохорда. Позиции переключателя S1 определяются по показаниям миллиамперметра РА2. Представление данных инклинометрииДанные инклинометрии представляют в виде таблицы значений угла искривления δ, магнитного азимута φ и дирекционного угла α направления искривления скважины. Величина дирекционного угла определяется соотношением |