Методы и технические средства определения угла установки отклонителя. инк. Рeфeрaт тeмa Методы и технические средства определения угла установки отклонителя
 Скачать 2.21 Mb.
|
|
Инерциальные навигационные системы Самая высокая точность при съемке достигается с использованием инерциальных навигационных систем. В такой системе для ориентирования на север применяются несколько гироскопов. Эта система с помощью гироскопов и гравитационных акселерометров может измерять отклонения скважины по осям X, Y и Z. Благодаря своей конструкции этот прибор не подвержен никаким ограничениям по точности измерений, то есть может работать в любых положениях, не теряя своей точности. Система FINDS отличается от других гирокомпасов тем, что она, находясь в постоянном движении, вместо регистрации абсолютных значений выдает лишь отклонение от величины, измеренной в начальной точке. Прибор имеет диаметр 10-5/8 дюйма (26.5 см) и может использоваться только в скважинах с диаметром обсадки 13-5/8 дюйма (34 см) и более. Прибор применяется преимущественно в Северном море благодаря его высокой точности при исследовании вертикальных скважин (®1 фут — (3 см) — горизонтальной неточности на 1000 футов - 300 м - глубины скважины).  Вычисление результатов измерений Основные понятия и определения Одна из задач использования приборов для съемки скважин — регистрация информации, необходимой для обсчета результатов замеров. К такой информации относятся параметры направления и наклона ствола скважины, полученные на конкретной измеренной глубине. Для правильного обсчета результатов инклинометрических измерений необходимо знание основных используемых терминов и понятий. Терминология, употребляемая при вычислении результатов измерений Точка замера Интервал замера Глубина по вертикали (TVD) Зенитный угол Точкой замера называется любое место на протяжении ствола скважины, в котором производится замер. Интервал замера — это замеренное расстояние (фактическая протяженность ствола скважины) между точками замера. Глубина по вертикали это длина проекции интервала замера на вертикальную плоскость. Эта величина отражает разницу между глубиной скважины по вертикали и ее фактической длиной. Глубина по вертикали всегда будет меньше, чем Глубина по стволу для заданной Точки замера. Зенитный угол ствола скважины — это угол, измеряемый в градусах, на который ствол скважины или ось измерительного прибора отклоняется от линии истиной вертикали. Зенитный угол 0° представляет направление по истинной вертикали, а зенитный угол 90° - горизонтальное направление. Глубина по стволу это фактическая глубина пробуренной скважины от поверхности до конкретного места вдоль ствола скважины, либо до забоя скважины. Азимутальное направление. Азимутальное направление ствола скважины это угол, измеряемый в градусах, между горизонтальной составляющей траектории скважины или оси измерительного прибора относительно известного направления на север, принятого за начало отсчёта. Измерения могут производиться относительно направления на истинный север, магнитный север, или север координатной сетки, как общепринято, по часовой стрелке. Направление измеряется в градусах и представляется либо в азимутальной (0° - 360°), либо в квадрантной форме (СВ, ЮВ, СЗ, ЮЗ). Если ствол скважины отклоняется от вертикали между двумя точками замера, то это должно быть отклонение в заданном направлении. Если ствол скважины направлен в северо-западный квадрант, это значит, что происходит смещение на некоторое расстояние на север и на некоторое расстояние на запад. Если ствол скважины направлен в юго-восточный квадрант, это значит, что происходит смещение на некоторое расстояние на юг и на некоторое расстояние на восток. То же самое верно для северо- восточного и юго-западного квадрантов. Смещение по широте - это выражение той части пути, которая пройдена точно в направлении "север-юг". Смещение по широте определяется как расстояние по горизонтали, измеренное по линии север-юг, на которое ствол скважины смещается при переходе от одной точки замера к другой. С помощью значений смещения по широте строят траекторию скважины в горизонтальной проекции. Смещение по широте представляет собой результат взаимодействия параметров азимутального направления, зенитного угла и интервала замера. Смещение по долготе это то же, что и смещение по широте, с тем - отличием, что измерение производится не по линии "север-юг", а по линии " восток-запад". Смещение по долготе выражает горизонтальное расстояние, пройденное в направлении "восток-запад", на которое ствол скважины смещается при переходе от одной точки замера к другой. С помощью значений смещения по долготе строят траекторию скважины в горизонтальной проекции. Смещение по долготе, как и смещение по широте, представляет собой результат взаимодействия параметров азимутального направления, зенитного угла и интервала замера.  Пространственное искривление. Пространственное искривление показывает, насколько сильно искривлён ствол скважины. Это трехмерное угловое изменение между двумя точками. Интенсивность расчитанное с использованием зенитного угла и азимутального направления ствола скважины. Величина пространственного искривления не зависит от применяемого метода вычислений. При расчетах должны использоваться величины зенитного угла и азимутального направления, полученные в точках замера, а не средние значения зенитных углов и азимутов между двумя точками замера. Вообще, любое изменение зенитного угла скважины будет выглядеть, как пространственное искривление. При этом изменение азимутального направления на больших зенитных углах будет оказывать значительно большее влияние на пространственное искривление, чем такое же по величине изменение азимутального направления на малых зенитных углах. Интенсивность пространственного искривления - это пространственное искривление отнесённое на некоторую стандартную единицу измерения длины. За такую единицу обычно принимают 100 футов в американской системе или 10 м в метрической системе. Смещение ствола скважины от вертикали (девиация). Вертикальная секция Смещение ствола скважины от вертикали представляет собой длину отрезка, полученного проекцией интервала замера (измеренного между двумя точками замера) на горизонтальную плоскость. Девиация представляет собой расстояние, на которое перемещается ствол скважины по горизонтали (отклоняется от истинной вертикали) между двумя точками замера. Длина смещения ствола скважины от вертикали зависит от зенитного угла и интервала замера. Вертикальная секция — это расстояние по горизонтали, на которое смещается ствол скважины в направлении "цели" от одной точки замера к последующей, или между начальной и конечной точками. Большинство направленных скважин имеют, по меньшей мере, одну цель. Цель это место, в которое вам необходимо "попасть", чтобы проходка скважины завершилась успешно. Цель расположена на некоторой глубине по вертикали (TVD) под местом расположения буровой, на определённом расстоянии от буровой в горизонтальной плоскости, в определённом направлении. На вертикальную секцию влияют два фактора: смещение ствола скважины от вертикали и его направление относительно аправления к цели. Отход по горизонтали Угол отхода по горизонтали Отход по горизонтали это горизонтальное расстояние от места расположения буровой до исследуемой точки замера. Отход по горизонтали называют также горизонтальным смещением. Угол отхода по горизонтали это направление горизонтального отрезка, образующегося при соединении точки, находящейся прямо под местом расположения буровой с исследуемой точкой замера. Точнее, угол отхода по горизонтали это направление от буровой на исследуемую точку замера. Угол отхода по горизонтали называют также азимутом горизонтального смещения. Системы инклинометрии скважин Фотографическая система - одноточечный магнитный прибор Фотографическая система - одноточечный магнитный прибор предназначена для получения и хранения результатов одного замера скважины, доставки их на поверхность для последующей обработки. В приборе используется механический компас, показания которого фотографируются на фотопластинку. Система используется при отсутствии магнитных возмущений (т.е. для инклинометрии необсаженных скважин или внутри немагнитных УБТ). Системы могут быть использованы для ориентации инструментов при направленном бурении скважин. Основные составляющие 1.Чувствительный узел для измерения углов, показывающий азимут и наклон скважины 2.Кассета для фотопленки или фотопластинки 3.Фотокамера с лампами для фотографирования положения индикатора узла измерения углов. 4.Механический таймер или сенсорное устройство, которое включает камеру в предписанный момент. (Наиболее часто используют монелевые датчики и датчики перемещения/движения. 5.Монелевый датчик включает камеру после нахождения в немагнитном УБТ в неподвижном состоянии в течение определенного времени. 6.Датчик перемещения включает камеру после ее пребывания в неподвижном состоянии в течение определенного времени. 7.Контейнер с батареями, обеспечивающими энергией, требуемой для работы камеры, таймера и освещения. 8.Одноточечный магнитный прибор для замера зенитного угла и азимута скважин  Прибор измерения углов ( Узел компаса) Прибор измерения углов состоит из трех частей: маятника, картушки компаса и круглого стекла со шкалой. Все части запаяны в камеру с жидкостью для демпфирования ударов и вибраций. Маятник остается вертикальным, когда прибор горизонтален или расположен под углом. Расстояние между поперечным волоском маятника и центральной осью прибора определяет зенитный угол. Магнитный компас прикреплен к картушке компаса, которая всегда поворачивается на магнитный север. Когда поперечный волосок маятника сфотографирован на фоне картушки компаса, направление скважины может быть считано путем интерполяции между радиальными линиями. В зависимости от ожидаемого наклона скважины имеется несколько измерительных шкал на выбор. Стеклянная пластина с нанесенными на ней концентрическими кольцами обеспечивает шкалу, позволяющую производить непосредственное считывание значений зенитного угла с фотопластинки. Комплект прибора помещается в защитный кожух, который может быть либо просто сброшен в скважину, либо опущен на кабеле. Для того, чтобы прибор произвел точные измерения, он должен быть правильно расположен внутри немагнитного УБТ в компоновке низа бурильной колонны (КБНК), если он не опускается в необсаженную скважину. Прибор останавливается на период, достаточный для включения фотокамеры, затем извлекается на поверхность, кассета вынимается из контейнера, проявляется и считывается. Зенитный угол и азимут скважины, считанные с фотопластинки или пленки, вместе с глубиной замера используют для принятия заключения по определению искривления направленной скважины. Данные об ориентации для бурильщиков тоже можно получить с помощью одноточечной фотосистемы. Магнитная многоточечная фотосистема В магнитной многоточечной системе используется такой же блок измерения углов, что и в одноточечной магнитной фотосистеме. Но в этом случае многократные замеры регистрируются на катушку фотопленки, обрабатываемую после извлечения на поверхность из скважины. Лицевая часть механического компаса фотографируется на пленку в установленные моменты времени (обычно каждые 20 секунд). Эта система применяется при отсутствии постороннего магнитного влияния (т.е. при измерениях в необсаженных скважиных или внутри немагнитных УБТ). Основные составляющие 1.Блок измерения углов, показывающий наклон и направление скважины. 2.Блок камеры для хранения катушки с пленкой. 3.Блок ламп и линз для фотографирования узла измерения углов. 4.Узел соленоида для подачи пленки. 5.Электронный программный блок, активизирующий соленоид и блок освещения в указанные моменты. 6.Блок с батареями для питания узлов системы.  Схема Магнитного Многоточечного прибора Перед опусканием многоточечного инклинометра оператор синхронизирует свои часы с часами электронного программного блока таким образом, чтобы точно знать, когда произведена съемка каждого замера. Прибор помешен в защитный кожух и просто опускается внутрь буровых труб, перед извлечением буровой колонны из скважины. Защитный кожух должен быть расположен так, чтобы, когда он достигнет забоя, он был правильно расположен в немагнитном УБТ. Для работы многоточечного инклинометра КБНК должна иметь немагнитные УБТ. Во время подъема производятся замеры на протяжении всего ствола скважины. По мере того, как извлекается каждая свеча бурильных труб, оператор- должен соотносить глубину замера со сделанными в скважине снимками. На поверхности, после извлечения прибора из бурильной колонны, пленка вынимается и проявляется. Пленка просматривается с помощью увеличивающего проектора, и снимки соотносятся со временем. Наклон и направление скважины считываются таким же образом, как и при одноточечном замере. Результаты для всех точек замера сводятся в таблицу и могут быть использованы для вычисления смещения забоя скважины. Фотографическая система - Гироскопическая одноточечная система В гироскопической одноточечной фотографической системе, для измерений используется пироскоп с горизонтальным ротором. В ней сочетается использование инклинометра и узла камеры для фотографирования только одного снимка с целью ориентации. Эта система используется для ориентации инструментов для направленного бурения в наклонных скважинах, где имеется магнитное влияние. Основные составляющие 1.Гироскоп с горизонтальным ротором. 2.Чувствительное устройство измерения углов для определения зенитного угла скважины. 3.Кассета для пленки или фотопластинки. 4.Устройство с камерой и лампами для фотографирования положения узла измерения углов. 5.Механический таймер или сенсорное устройство, включающее камеру в предписанный момент времени. (Чаше всего используются датчики из монеля или датчики движения. Датчики из монеля включают камеру, когда она помешена внутрь немагнитной УБТ на определенное время. Датчики движения включают камеру после остановки движения прибора на заданный период времени). 6.Контейнер с батареями, обеспечивающий энергопитанием камеру, таймер и лампочки. Порядок работы Обычно для работы прибора требуется, чтобы роторный гироскоп был ориентирован в определенном географическом направлении - опорном направлении. Опорное направление указывается заказчиком или делается фирмой, производящей замены. Для операций на поверхности опорное направление обычно определяют с помощью магнитного компаса. Оператор мог бы использовать компас для направления гироскопа на видимый с настила буровой вышки объект. При операциях в море опорное направление может быть соотнесено с ориентацией буровой платформы или с помощью привязки к системе координат. После ориентации гироскопа в фотокамеру одноточечного прибора заряжается фотопленка. Блок фотокамеры прибора прикрепляется к гироскопу и помещается в защитный кожух. Инклинометр опускается в скважину на тросе и сажается в ориентируемый переводник с помощью направляющего хвостовика. Гироскоп и хвостовик согласуются перед запуском в скважину так, что показания гироскопа могут быть соотнесены с направлением ориентируемого переводника. Список использованной литературы http://www.radioman-portal.ru/history/1/ - Летопись радиотехники О.Е. Старовой. Инструментальные сейсмические наблюдения в России// Вестник Владикавказского научного центра. 2004. Том 4 № 4 http://kik-sssr.narod.ru/Poroshkov.htm - Порошков В.В. Полигонный измерительный комплекс - глаза и уши полигона ГОСТ 19619-74 Оборудование радиотелеметрическое. Термины и определения. Назаров А.В., Козырев Г.И., Шитов И.В. и др. Современная телеметрия в теории и на практике. Учебный курс. – СПб.: Наука и техника, 2007. – 672с. Белицкий В.И., Зверев Р.И., Морозов В.М. и др. Телеметрия. – Л.: МО СССР, 1984. – 465 с. http://ru.wikipedia.org/wiki/Телеметрия - Телеметрия http://prodav.exponenta.ru/signals/index.html - Давыдов А.В. Сигналы и системы. Лекции и практикум на ПК. http://www.sovmash.com/node/62 - О.К. Рогачов, А.А. Лышенко. По-русски — телеметрия, по-английски — MWD http://student.km.ru/ref_show_frame.asp?id=4ED4758691B940B79D6779E33EDFDA75 - Решетников П.М. Применение модулей геофизических исследований скважин и методика обработки данных в процессе бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин с использованием забойных телеметрических систем Телемеханика: Учебное пособие для вузов/ Под ред. к.т.н., доц. В.М.Новицкого.- М.: Высшая школа, 1967 Ильин В. А. Телеуправление и телеизмерение: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энер-гоиздат, 1982. — 560 с., ил. В.П. Чупров, А.Р. Бельков, А.А. Бикинеева. Развитие забойных телесистем с электромагнитным каналом связи// Каротажник. 2003. №113 |