 |
|
Основные параметры и характеристики телеметрической системы
Диапазон измерения :
Зенитного угла, градус - 0-102;
Азимутального угла, градус – 0-360;
Угла установки отклонителя, градус – 0-360.
Погрешность измерения:
Зенитного угла, градус – ±0,15;
Азимутального угла, градус -± 2;
Угла установки отклонителя, градус - ±2.
Размеры скважинного прибора:
Диаметр не более 172 мм;
Длина – 3000 мм.
Характеристика генератора питания скважинной аппаратуры:
Частота вращения турбины генератора, об \ мин - 2000 ±500;
Напряжение, В - 18-70.
Характеристика источника питания наземной аппаратуры:
Переменный ток, частота - 50 Гц, напряжение - 220-240 В.
Среди ориентаторов механического типа наиболее известен ориентатор ШОК (штыревой ориентатор клиньев), представленный на рис.34, разработанный не менее 40-50 лет назад для ориентирования отклоняющих клиньев в наклонных (зенитный угол не менее 50) скважинах глубиной 300-500 метров. Важнейшим достоинством данного ориентатора является простота его конструкции, что позволяет осуществить изготовление в самой простой механической мастерской.
Ориентатор ШОК включает переходники 1 и 9 корпус 2, провод или веревку 3, штырь 4, пяту 5 с боковым вырезом, который должен обеспечивать свободный проход штыря 4, стойку пяты 6, опору стойки 8 с отверстиями 7. Расстояние между пятой 5 и опорой 8 должно быть меньше длины штыря 4 на несколько сантиметров, во избежание проваливания штыря 4 в полость под пятой 5.
Ориентатор ШОК устанавливается непосредственно над отклонителем. При этом необходимо сориентировать последний относительно выреза на пяте 5 на угол установки отклонителя. С этой целью отклонитель и ориентатор соединяют таким образом, чтобы между плоскостью, в которой будет работать отклонитель в направлении искривления скважины, и плоскостью проходящей через вырез пяты 5 и центр пяты 5 был угол равный углу установки отклонителя. На рис.34 приведен пример ори-ентирования ложка клина 1 относительно пяты с вырезом 2 на угол установки - 1200.
Ориентирование с помощью ШОК производится следующим образом. Отклонитель с ориен-татором, предварительно установленные в колонне бурильных труб под заданным углом установки, спускают в скважину. Снаряд находится в подвешенном состоянии на
расстоянии 1 - 0,5 метра от
забоя. После этого через внутреннюю полость бурильных труб спускают штырь 4 на проводе или прочной веревке 3. В тот момент, когда штырь 4 достигнет пяты 5, всю колонну начинают проворачивать по часовой стрелке, одновременно поддергивая штырь 4 над пятой 5. Штырь 4 под действием собственного веса в наклонной скважине будет совпадать с апсидальной плоскостью и прижиматься к внутренней поверхности ориентатора в самой нижней точке. Сигналом ориентирования будет момент, когда штырь 5 провалится в отверстие ( позиция 2 на рис.34). В момент проваливания штыря 4 (совпадает положение штыря 4 и отверстия пяты 5) рывок провода или веревки 3 сигнализирует о том, что отклонитель установлен под заданным углом.
Самоориентор ОП разработан ЗабНИИ для ориентирования ОНД типа ТЗ и устанавливается непосредственно над отклонителем (рис.35).
Ориентатор ОП включает резьбу для соединения с корпусом ОНД 1, шарнирную втулку 2 и контргайку 3, кольцо 4 и штифты 5 обеспечивающие шарнирное соединение отклонителя с ориентатором. Вал 6 с резьбой для соединения с валом отклонителя, размещен внутри корпуса, в котором дисбалансом размещен свинец 7 эксцентричного груза, который способен обеспечивать проворот отклонителя на заданный угол ориентирования. В корпусе 8 подшипникового узла имеется пята 9, подшипник 10 и две половины сцепной муфты 11 и 12.
Для ориентирования эксцентричный груз 7 перед спуском в скважину ориентируют на заданный угол относительно плоскости, в которой реализует искривление отклонитель, и это положение фиксируют с помощью контргайки 3. При спуске в скважину груз 7 и отклонитель находятся в свободно подвешенном состоянии на пяте 9 и подшипнике 10, а поэтому при торможении снаряда груз 7 проворачивается под действием силы тяжести и соответственно устанавливает отклонитель на заданный угол ориентации.
При постановке на забой сцепная муфта соединяется, и зубцы двух ее половин 11 и 12 входят в зацепление, обеспечивая передачу крутящего момента от колонны к валу 6 и далее к долоту ОНД. В результате обеспечивается углубка забоя.
В качестве примера ориентатора электромеханического типа рассмотрим ориентатор УШО (разработан КазИМС). Данный ориентатор включает наземный прибор - миллиамперметр соединяемый через бурильную колонну и провод 4 со скважинным прибором (рис.36). Скважинный прибор включает корпус 1, отвес 2, группу контактов 3, электрический провод 4 и наконечник 5 фасонной перьевой формы с продольным пазом 6 для фиксации ориентатора ножом-ловителем ориентирующего переходника (показан на рис.20, позиция 12 и на рис.25, позиция 28). Группа контактов 3 соединена по мостовой схеме таким образом, что в зависимости от того замкнут отвесом 2 правый или левый контакт, ток по схеме проходит в том или обратном направлении. При определенных положениях отвеса 2 контакты не будут не замкнуты. Каждое из положений отвеса 2, а таких положений может быть 4 (см. рис.37), соответствует показаниям наземного прибора. В том случае если замыкаются правый или левый контакты, то стрелка миллиамперметра отклоняется соответственно вправо или влево (рис.37б, г). Если отвес 2 не замыкает контакты, то миллиамперметр соответственно показывает 0. При этом если в наклонной скважине проворачивать датчик скважинного прибора вокруг собственной оси, то поочередно будут реализоваться вышеперечисленные четыре положения отвеса 2 по отношению к контактам. На рис.37д приведена диаграмма, на которой обозначены диапазоны всех четырех положений отвеса 2 и соответственно показаний стрелки миллиамперметра. Сигналом, что момент ориентирования наступил, является значение короткого нуля фиксируемого по наземному прибору (диапазон проворота не более 60).
Таким образом, при ориентировании необходимо добиться показаний нуля на приборе в диапазоне проворота датчика ориентатора на угол не более 60.
Ориентирование ориентатором УШО ( также Луч) осуществляется следующим образом. Предварительно настраивают ориентатор на заданный угол. С этой целью отклонитель, снаряженный ориентирующим переходником с ножом-ловителем (показан на рис.20. позиция 12 и рис.25, позиция 29), укладывают под наклоном и проворачивают вокруг оси на заданный угол ориентации (воспроизводят то положение ОНД, которое он займет в скважине в момент начала набора кривизны). После этого подготовленный для работы ориентатор (наземный прибор включен в сеть 220 В), собрана электрическая схема (провод скважинного прибора подключен к клемме миллиамперметра, а второй провод к корпусу скважинного прибора) и включен режим «Работа» и «Поиск нуля», настраивают за заданный угол установки отклонителя. Для этого фасонный наконечник скважинного прибора (рис.36, позиция 5) освобождают (ослабляют контргайку между корпусом датчика и наконечником) до состояния свободно вращения наконечника относительно корпуса датчика и вставляют наконечник в ориентирующий переходник таким образом, чтобы фасонный наконечник скважинного прибора точно сел на нож-ловитель ориентирующего переходника своим продольным пазом 6 (рис.36). После этого, вращая корпус датчика по отношению к наконечнику и отклонителю по часовой стрелке, добивается на наземном приборе значения «Короткий нуль». В завершении настройки ориентатора его аккуратно извлекают из переходника и затягивают контргайку, фиксируя положение фасонного наконечника 5 (рис.36) по отношению к корпусу датчика 1 (рис.36).
Ориентирование в скважине производится после спуска отклонителя в скважину и подвешивания колонны бурильных труб на расстоянии 0,5 метра от забоя. После этого на лебедке спускают скважинный прибор через полость бурильных труб до посадки его фасонного наконечника на нож-ловитель ориентирующего переходника (рис.20, позиция 12, рис.25, позиция 29). После этого добиваются значения «Короткий нуль» на наземном приборе вращением самой бурильной колонны по часовой стрелке.
3. Определив значения углов ориентации отклонителя ω и полного угла набора кривизны γ, нужно рассчитать длину рейса отклонителем lр, для набора требуемого угла кривизны :
, (40)
где i - интенсивность искривления, реализуемая отклонителем, градус/ метр.
Число постановок отклонителя для решения поставленной задачи определится путем деления угла γ на допустимое значение угла набора кривизны за одну постановку - δд. Этот параметр, как правило, меняется в диапазоне 3 - 6 градусов. При этом минимальное значение соответствует искривлению с более высокой интенсивностью искривления (более 1,5 градуса/ метр) и в твердых породах, а большие имеют отношение к случаю набора кривизны с малой и умеренной интенсивностью искривления (до 1 градуса/метр) и в породах средней твердости.
v Терминология
Ø Ориентирование отклонителя -процесс подготовки и настройки отклонителя и ориентирующей аппаратуры и (или) механизмов для осуществления установки отклонителя в скважине в определенном положении, которое соответствуют реализации требуемого направления искривления.
Ø Прямой метод ориентирования - ориентирование отклонителя непосредственно по направлениям стран света (по азимуту).
Ø Косвенный метод ориентирования - ориентирование отклонителя по отношению к апсидальной плоскости скважины на заданный угол установки отклонителя, датчиками отвесами или датчиками уровня жидкости.
Ø Ориентатор -прибор или механизм для ориентирования отклонителей.
Ø Угол установки отклонителя - угол, отсчет которого производится от апсидальной плоскости вправо (положительные значения от 0 до 180) или влево (отрицательные значения от 0 до 180) и определяющий, таким образом, плоскость набора кривизны отклонителем по отношению к апсидальной плоскости скважины.
Ø Телеметрия -системааппаратных средств, вычислительной техники, программного обеспечения и технологии, решающие задачу контроля и управления положением забоя бурящейся скважины.
5. Составление карты цикла искусственного искривления скважины
Цель работы:
Ø Изучение методики искусственного искривления скважин отклонителями.
Ø Изучение методики анализа результатов работы по искусственному искривлению скважины.
· Объем работы 2 часа.
· Работа выполняется как продолжение лабораторных работ №3 и №4, данные для выполнения работы следует брать из приложения №3 , а также использовать в качестве данных полученные материалы при выполнении вышеупомянутых работ.
· Для выполнения работы рекомендуется следующая литература [ 5, 8,9,10].
При составлении данной проектно-расчетной работы использовались материалы отдела направленного бурения ЗабНИИ, в частности «Карта цикла искусственного искривления скважин», авт. Костин Ю.С., Соловов Ю.Г., Блохин Ю.Ф. и др.
1. Используя данные из приложения №3, где даны данные о искривлении – фактически полученные значения зенитного – θф и азимутального – αф провести расчеты графо-аналитическим методом фактически полученных значений угла установки отклонителя - ωф и полного угла искривления – γф (схема на рис.38 ).
2.Провести расчет показателей качества искусственного искривления:
-коэффициента точности ориентирования отклонителя 
, (41)
где ωф, ω – фактическое и расчетное значения угла установки отклонителя, градус.
- коэффициента выполнения набора кривизны
, (42)
где γф, γ - фактическое и расчетное значения полного угла набора кривизны, градус.
- коэффициента выполнения задания
. (43)
3. В соответствии с имеющимися данными составляется карта цикла искусственного искривления скважины.