Магнитные приборы для одноточечных измерений
| 12.1 | Основные компоненты | |
| Магнитные приборы для одноточечных измерений состоят из следующих четырех основных компонентов: q Блок компаса/инклинометра q Камера q Таймер q Батарея питания Блок компаса/инклинометра является чувствительным элементом данных приборов и обеспечивает измерение зенитного угла, направления ствола скважины и в некоторых случаях ориентацию рабочей плоскости инструмента. Компанией Baker Hughes INTEQ выпускаются две полных линейки приборов для одноточечных измерений — тип E и тип R. Приборы этих двух типов отличаются, главным образом, только размерами, а в остальном имеют схожие характеристики. Приборы типа E имеют меньший размер и предназначены для установки внутри герметичных контейнеров диаметром 13/8 дюйма (1,375 дюйма), в то время как приборы типа R («обычные») устанавливаются в контейнеры диаметром 13/4 дюйма (1,75 дюйма). Тепловой экран приборов типа E имеет наружный диаметр 13/4 дюйма, а приборов типа R — 21/8 дюйма. Приборы типа R обычно используются для периодических обследований ствола во время бурения или для ориентирования отклоняющих инструментов с применением башмака с косым срезом при отсутствии близлежащих скважин с обсаженными стволами и других источников магнитных помех. Приборы типа E используются только в тех случаях, когда минимальный внутренний диаметр КНБК слишком мал для установки герметичного контейнера приборов типа R, или когда требуется применение теплового экрана. | ||
| 12.2 | Приборы для одноточечных измерений типа R | |
| Приборы типа R устанавливаются внутри герметичных контейнеров из немагнитного материала с наружным диаметром 1,75 дюйма. | ||
| 12.2.1 | Батарея питания | |
| Батарея питания приборов типа R включают 3 батареи типа C или 3 батареи типа AA, если используется вставка. Батареи должны всегда устанавливаться головкой в сторону таймера. Вместе с сенсором немагнитной УБТ Nomad используется специальная батарея питания. | ||
| 12.2.2 | Камера | |
| Камера приборов для одноточечных измерений типа R не имеет объектива и затвора. Объектив камеры составляет одно целое со стеклянной крышкой блока инклинометра. Перед загрузкой дисковой фотопленки камера должна быть прикручена к блоку инклинометра. Фотопленка загружается в камеру с помощью специального приспособления (дискового загрузочного устройства), позволяющего выполнять данную операцию при дневном свете без использования черного мешка. | ||
| 12.2.3 | Таймеры | |
| В приборах для одноточечных измерений типа R применяются следующие виды таймеров: q Механические таймеры на 33 минуты и 66 минут[1] q Электронные таймеры на 99 минут Кроме того, в них могут использоваться также датчик движения и сенсор немагнитной УБТ. Датчик движения может использоваться вместо электронного таймера для активирования камеры однократной съемки. Он позволяет устранить неопределенность при оценке времени, когда прибор будет находиться на забое. При включении датчик остается в неработающем состоянии в течение 4 минут. Если по истечении этого времени прибор будет находиться в неподвижном состоянии 30 секунд, камера сделает снимок. Сенсор немагнитной УБТ (NOMAD) может также использоваться вместо электронного таймера. Он приводит в действие камеру однократной съемки для получения снимка после того, как прибор будет находиться в немагнитной утяжеленной бурильной трубе в течение 60 секунд. Он позволяет устранить неопределенность при оценке времени, когда прибор будет находиться на забое. Данный сенсор не чувствителен к внутрискважинной вибрации, которая может помешать датчику движения дать команду на включение камеры. Вместе с сенсором немагнитной УБТ используется специальная батарея питания с 4 элементами. | ||
| 12.2.4 | Блоки компаса/инклинометра | |
| Блоки инклинометра для систем одноточечных измерений типа R выпускаются со следующими диапазонами измерения углов: | ||
| q 0°‑1° | q 0°‑4° | |
| q 0°‑10° | q 0°‑20° | |
| q 15°‑90° | q 15°‑120° | |
| Устройства с диапазонами измерения 0°‑1° и 0°‑4°, представляющие собой комбинированные блоки с камерой и маятником, применяются довольно редко и доступны лишь в некоторых регионах. Блоки с диапазоном измерений 15°‑120° поставляются только по специальному заказу. Все эти блоки инклинометра оснащены картушкой компаса, ориентирующейся на магнитный север и обеспечивающей опорное направление. Блоки инклинометра с малым диапазоном измерения углов (0°‑1°, 0°‑4°, 0°‑10° и 0°‑20°) имеют маятник, подвешенный над картушкой компаса на одной точке, как показано на рис. 12‑1. Маятник всегда находится в вертикальном положении, независимо от угла наклона прибора. Когда прибор находится в вертикальном положении, точка пересечения визирных нитей маятника располагается непосредственно над центром картушки компаса. При наклоне блока инклинометра от вертикальной оси точка пересечения визирных нитей сместится от центра картушки компаса. На картушке компаса нанесены концентрические окружности, соответствующие различным углам наклона. Поскольку маятник всегда висит вертикально, прямая линия, проведенная из центра картушки компаса через точку пересечения визирных нитей маятника, будет указывать направление ствола скважины на шкале компаса. Строго говоря, поскольку маятник направлен вниз, он указывает в сторону, диаметрально противоположную направлению ствола. Для компенсации этого эффекта шкала на картушке компаса зеркально развернута, то есть точка, указывающая на магнитный север, обозначена как юг и т. д. Таким образом, единственной поправкой, которая должна вноситься в результаты одноточечных измерений, является поправка на магнитное склонение. |
| Рис. 12-1 |
| Рис. 12-2 | |||||
| Устройства с большим диапазоном измерений (15°-90° и 15°-120°) оснащаются инклинометром с плавающей дугой, имеющим две подвески, как показано на рис. выше. Шкала зенитного угла выполнена в виде дуги окружности и установлена на внутренней подвеске. Внутренняя подвеска уравновешивается грузом А (см. рис. 12-2) и подвешивается таким образом, чтобы ее нижняя часть оставалась горизонтальной. Зенитный угол указывается визирным перекрестием, установленным на внешней подвеске; визирное перекрестие накладывается на шкалу зенитного угла. При наклоне инклинометра относительно вертикальной оси внешняя подвеска будет поворачиваться в подшипниках внутренней подвески, а визирное перекрестие будет перемещаться вокруг шкалы зенитного угла, нанесенной на дугу окружности. Для ориентации внешней подвески перпендикулярно направлению ствола скважины служит груз В, размещенный на ее оси. За счет этого обеспечивается выравнивание визирного перекрестия, установленного на внутренней подвеске, относительно оси блока инклинометра и, следовательно, направления ствола скважины. На снимке, выполняемом прибором, данная линия накладывается на шкалу картушки компаса, которая также развернута на 180°, как у инклинометров с малым диапазоном измерений, и указывает на направление ствола. Одним из ключевых моментов в работе прибора является то, что независимо от наклона ствола скважины картушка компаса остается в горизонтальном положении. Объектив камеры приборов для одноточечных измерений типа R составляет одно целое со стеклянной крышкой блока инклинометра. Следует заметить, что блоки инклинометра приборов типа R не могут использоваться со стандартными приборами для многоточечных измерений. | |||||
| ПримечаниеБолее подробное описание прибора, наземных проверок, методик инклинометрических измерений и устранения неисправностей приводится в руководстве по эксплуатации и техническому обслуживанию магнитных приборов для одноточечных измерений. | |||||
| 12.2.5 | Спускная компоновка | ||||
| Стандартный герметичный контейнер для приборов типа R имеет наружный диаметр 1,75 дюйма. Комплект инструмента обычно включает следующие узлы: q Копьевидный захват (или канатный замок с канатным переводником при спуске инструмента на кабеле) q Шарнирное соединение (если инструмент спускается на кабеле) q Стабилизатор с резиновыми пальцами q Герметичный контейнер с приборами (с трубными заглушками) q Промежуточные штанги (или ударные штанги) q Амортизатор для посадки на забой Приборы для одноточечных измерений позволяют получить сведения об ориентации рабочей поверхности отклоняющего инструмента, хотя в настоящее время они очень редко используются в этих целях. В этом случае нижняя часть инструмента (ниже контейнера для приборов) представляет собой направляющий стержень с косым срезом (см. схему на стр. 21 руководства по эксплуатации и техническому обслуживанию магнитных приборов для одноточечных измерений). | |||||
| 12.3 | Приборы для одноточечных измерений типа E | ||||
| Приборы типа E устанавливаются внутри герметичных контейнеров с наружным диаметром 13/8 дюйма (1,375 дюйма). | |||||
| 12.3.1 | Батарея питания | ||||
| Батарея питания приборов типа E состоит из 3 элементов типа AA. | |||||
| 12.3.2 | Камера | ||||
| Камера приборов типа E отличается от камеры приборов типа R тем, что она оснащена объективом и имеет несколько меньшие размеры. | |||||
| 12.3.3 | Таймеры | ||||
| Приборы данного типа могут оснащаться механическими таймерами на 33 и 66 минут, однако эти устройства в настоящее время снимаются с производства. Кроме того, имеется 99-минутный электронный таймер, являющийся уменьшенным вариантом таймера для приборов типа R. Системы типа E могут оснащаться сенсором немагнитной УБТ NOMAD, который также требует специальной батареи питания. Данный сенсор не получил широкого распространения в Европе. Следует отметить, что для систем типа E датчика движения не предусмотрено. | |||||
| 12.3.4 | Блоки компаса/инклинометра | ||||
| Блоки инклинометра для систем типа E выпускаются с диапазоном измерений 0°‑10° и 0°‑20° (с маятником), а также 15°‑90° (с плавающей дугой). | |||||
| 12.3.5 | Спускная компоновка приборов для одноточечных измерений типа E | ||||
| Спускная компоновка приборов для одноточечных измерений типа E в целом аналогична компоновке приборов типа R с тем отличием, что она имеет меньший наружный диаметр и иные резьбовые соединения. | |||||
| 12.4 | Тепловые экраны | ||||
| Используемая в приборах дисковая фотопленка рассчитана на температуру 200°F, действующую в течение 1 часа. Тем не менее, для систем обоих типов имеются тепловые экраны. Они состоят из камеры с двойной оболочкой, внутри которой размещены приборы, и внешнего герметичного контейнера, куда устанавливается эта камера. Теплозащитная камера приборов типа R имеет наружный диаметр 2,125 дюйма, а приборов типа E — 1,75 дюйма. По этой причине тепловые экраны чаще применяются с приборами типа E. При использовании тепловых экранов предельные условия использования данных инструментов составляют 500°F в течение 4 часов. | |||||
| Важное примечание. Компания Kodak прекратила выпуск линографской пленки для инклинометрии скважин, которая использовалась в течение многих лет. До настоящего времени точные температурные характеристики фотопленки как для одноточечных, так и для многоточечных измерений точно не определены. | |||||
| 12.5 | Операции спуска | ||||
| 12.5.1 | Электронный таймер приборов для одноточечных измерений | ||||
| Регулируемая временная задержка устанавливается в пределах от 1 до 99 минут (с шагом 1 минута). Батарея питания состоит из 3 элементов типа C. Элементы питания должны вставляться головкой (+) в сторону таймера. Порядок проверки q Присоединить батарейный отсек к электронному таймеру. q Поместить камеру в таймер и плотно удерживать ее на своем месте. q Установить оба переключателя таймера в положение «ноль». q Отжать пусковую кнопку таймера. q Лампа камеры должна включиться, а красный светодиод должен мигать в течение 7,5 секунд и затем погаснуть. Операции спуска q Обнулить таймер, установив оба переключателя в положение «ноль» и отжав пусковую кнопку; подождать 15 секунд. q Прикрепить камеру к блоку инклинометра, зарядить в камеру дисковую фотопленку. Пленка должна заряжаться только после присоединения камеры к блоку инклинометра, в противном случае она будет засвечена. q Прикрепить к инструменту батарейный отсек и таймер. Непосредственно перед установкой приборов в герметичный контейнер необходимо задать требуемую задержку таймера с помощью его переключателей. Нажать пусковую кнопку и одновременно запустить секундомер с остановом. q Убедиться в том, что светодиод таймера мигает в течение первой минуты; это свидетельствует об его исправной работе. |   | ||||
| Рис. 12-3 Составные части инструмента | |||||
| 12.5.2 | Спуск компоновки | ||||
| q Таймер, батарея питания, камера и блок инклинометра размещаются в водонепроницаемом, рассчитанном на избыточное давление контейнере, изготовленном из немагнитного материала. Данный контейнер обеспечивает защиту каротажных приборов от воздействия бурового раствора и гидростатического давления до 26000 psi. q Убедиться в том, что в бурильной колонне имеется отбойная перегородка, которая должна быть установлена в составе КНБК. q Убедиться в том, что минимальный внутренний диаметр бурильной колонны обеспечивает возможность спуска инструмента на забой. q Если прибор будет подвержен воздействию температур свыше 200°F, должны использоваться тепловые экраны. q При сбросе инструмента внутри бурильной колонны в его верхней части должен быть установлен копьевидный захват. Убедиться в наличии соответствующего ловильного инструмента и его исправном функционировании. q Сборка спускной компоновки должна производиться, как показано на чертеже. q Для соединения инструментов при проведении тандемных измерений предусмотрен переходник для замковых соединений с внутренней резьбой, поставляемый в ящике для инструмента. q Проверить состояние уплотнительных колец трубных заглушек. При наличии каких-либо сомнений кольца следует заменить. q Ударные штанги не должны использоваться на инструментах, сбрасываемых внутри бурильной колонны. q Для обеспечения правильного размещения приборов внутри немагнитных УБТ следует использовать соответствующее количество промежуточных штанг. q Приборный блок может подвешиваться на резиновом амортизаторе, прикрепляемом к верхней трубной заглушке, или устанавливаться на резиновом амортизаторе, прикрепляемом к нижней трубной заглушке. Для этих целей предусмотрен переходник, поставляемый в ящике для инструмента. Независимо от применяемого метода крепления блок инклинометра должен находиться в нижней части прибора, то есть в направлении забоя. q Для определения времени спуска при сбросе инструмента можно руководствоваться следующим общим правилом: в скважинах с малым отклонением от вертикали с буровым раствором плотностью 12‑15 фунтов/галлон скорость свободного спуска инструмента составляет примерно 1000 футов в минуту. Скорость свободного падения уменьшается с увеличением зенитного угла скважины и увеличением плотности бурового раствора. q Не следует закачивать инструмент на забой в вертикальных скважинах. |   | ||||
| Рис. 12-4 Составные части инструмента | |||||
| 12.5.3 | Извлечение и обработка фотопленки | ||||
| q Извлечь приборы из инструмента и отсоединить камеру в сборе с блоком инклинометра от таймера. НЕ СЛЕДУЕТ отсоединять камеру от блока инклинометра на данном шаге, иначе пленка будет засвечена. q Выдвинуть дно проявочного бачка. Убедиться в свободной работе светового клапана бачка (контакт обычно должен быть плотным). Налить на дно проявочного бачка проявитель примерно до уровня 1/2 дюйма. Полностью вставить крышку бачка в его нижнюю часть. q Поставить проявочный бачок на устойчивую поверхность и открыть световой клапан. q Установить камеру в сборе с блоком инклинометра над бачком и совместить манжету на корпусе бачка с выемкой окна на камере. Нажать на камере кнопку открытия окна для пленки. Закрыть световой клапан проявочного бачка. q Обрабатывать пленку в течение 4 минут, периодически перемешивая проявитель в бачке. При низкой температуре проявителя (ниже 68°F) время проявки необходимо увеличить до 8-10 минут. Считывание результатов съемки q Дисковая фотопленка приборов с диапазоном измерений 0°-10° и 0°-20°: совместить визирное перекрестие устройства для просмотра пленки с центром дисковой фотопленки и точкой пересечения визирных нитей маятника. Направление ствола скважины определяется по точке пересечения визирного перекрестия устройства для просмотра пленки с картушкой компаса. Зенитный угол определяется по точке пересечения визирных нитей маятника с концентрическими окружностями шкалы зенитного угла. q Дисковая фотопленка приборов с диапазоном измерений 15°-90°: зенитный угол определяется по пересечению горизонтальной визирной линии в центре диска с вертикальной шкалой. Направление ствола скважины указывает нижняя часть вертикальной курсовой метки. В настоящее время магнитные приборы для одноточечных измерений используются в основном для проверки показаний приборов ИПБ. Обычной процедурой их применения является сброс в бурильную колонну, заполненную буровым раствором, перед подъемом бурового долота. Инструмент обычно извлекается с помощью ловильного устройства после подъема из скважины всей бурильной колонны. Магнитные приборы для одноточечных измерений появились в конце 1920-х г.г. Их принцип действия основан на проверенной, надежной технологии. Основным их недостатком являются потери времени работы буровой установки, связанные со спуском данных приборов. | |||||
| Рис. 12-5 | ||
| 12.6 | Упражнения | |
| Запишите ниже результаты измерений, показанные на дисковых фотопленках приборов для одноточечной съемки. | ||
| Зенитный угол | Зенитный угол | ||||||
| Направление | Направление | ||||||
| Ориентация рабочей плоскости инструмента | Ориентация рабочей плоскости инструмента |
| Зенитный угол | Зенитный угол | ||||||
| Направление | Направление | ||||||
| Ориентация рабочей плоскости инструмента | Ориентация рабочей плоскости инструмента |
[1] Снимается с производства.