Реферат: Геолого-технологические методы иследования скважин
в) при углах падения пластов более 60о преобладают направления отклонения вниз по падению пластов; ось скважины стремиться занять положение, параллельное плоскостям напластования.
Положение оси скважины на какой-либо глубине Zопределяют по двум углам: углу δ отклонения скважины от вертикали (зенитному углу наклона скважины) и направлению наклона – дирекционному углу α горизонтальной проекции элемента оси скважины в сторону увеличения глубин. Обычно вместо дирекционного угла α пользуются магнитным азимутом наклона скважины φ, получаемым непосредственно в процессе измерений, - отсчитываемым по ходу часовой стрелки углом между направлением на магнитный север и горизонтальной проекцией оси скважины.Дирекционный угол отличается от магнитного азимута на величину γ±D
α = φ + γ ± D (3.2)
где γ - угол сближения (угол между меридианами осевым и в данной точке), D – магнитное склонение (восточное со знаком +, западное со знаком -).
Плоскость, проходящая через вертикальную линию и ось скважины на данном её участке, является плоскостью наклона скважины. Измерение наклона скважины называют инклинометрией, а приборы, используемые для измерения наклона скважины, - инклинометрами.
Различают инклинометры, определяющие только зенитный угол наклона скважины, и инклинометры, определяющие зенитный угол и направление наклона скважины.
Основную группу инклинометров для определения зенитного угла и направления наклона скважины составляют приборы, в которых в которых направление наклона определяется по земному магнитному полю с помощью обычной магнитной стрелки. Инклинометры с магнитной стрелкой могут быть выполнены в виде инклинометров с дистанционным электрическим измерением и фотоинклинометров.
Измерения инклинометром сводятся к определению сопротивлений азимутального и углового реохордов с помощью мостовых схем путём установления равновесия на соответствующем мосте переменным резистором. После установления равновесия моста, азимут φ и зенитный угол δ наклона скважины отсчитываются по шкалам, нанесённым на переменных резисторах при калибровке прибора. Измерения выполняются с одножильным или трёхжильным кабелем на отдельных точках. Число точек не ограничено.
В фотоинклинометре положение указателей азимута и зенитного угла наклона скважины фиксируется путём фотографирования в самом скважинном приборе. Фотоинклинометр рассчитан на многократное фотографирование и обеспечивает объективную документацию результатов измерений. Однако по оперативности исследований скважин он уступает приборам с дистанционным измерением и поэтому получил значительно меньшее распространение.
При проведении измерений дискретными инклинометрами на каротажном кабеле наклон скважины измеряют по точкам на глубинах, кратных установленному интервалу (25 м при обычном и 10 м при наклонно-направленном бурении).
3.3. профилеметрия и кавернометрия скважин
Прибурении скважины фактический средний диаметр её dcизменяется по стволу и отличается от диаметра долота (коронки) dH, которым она бурится. При этом наблюдается как уменьшение диаметра скважины, так и увеличение его, иногда весьма значительное, поперечное сечение скважины за счет образования желобов может существенно отличаться от круга.
Профилеметрией называют измерения формы и размера поперечного сечения скважины и определение их изменения по стволу скважины. Различают вертикальную профилеметрию, при которой производится регистрация изменения формы и размера поперечного сечения скважины по её стволу, и горизонтальную профилеметрию, при которой фиксируются данные о форме и размерах одного поперечного сечения скважины на определенной глубине. Кавернометрией называют частный случай вертикальной профилеметрии, когда измеряют изменение по стволу скважины среднего фактического диаметра dc, под которым подразумевается диаметр круга, эквивалентного по площади поперечному сечению скважины неправильной формы.
Данные о фактическом диаметре скважины и её профиле весьма важны. Фактический диаметр скважины необходим для интерпретации данных промыслово-геофизических исследований; вертикальный и горизонтальный профили скважины весьма важны для выявления желобов с целью предотвращения аварий при бурении, контроля возможности спуска обсадной колонны и подсчета фактического количества цемента, необходимого для цементирования обсадной колонны.
1)Вертикальная профилеметрия
Основное назначение вертикальной профилеметрии – выделение желобов в стволе скважины и получение данных, необходимых для подсчета количества цемента, требующегося для перекрытия ствола скважины на заданную высоту от забоя. При вертикальной профилеметрии измеряются в двух взаимно перпендикулярных направлениях хорды, характеризующие поперечное сечение ствола скважины. Если представить поперечное сечение скважины с желобом в виде эллипса, хотя фактическое поперечное сечение скважины может существенно отличаться от него, то можно в предельном случае принять, что профилемером измеряются оси поперечного сечения скважины в виде большого d1 и малого d2 диаметров скважины. Если d1=d2, то при указанном расположении рычагов профилемера поперечное сечение скважины представляет собой круг диаметром dc=d1=d2. Если d1> d2, поперечное сечение скважины будет эллипсом.
2)Горизонтальная профилеметрия
Диаграммы, полученные с помощью вертикального профилиемера, дают лишь ориентировочное представление о форме поперечного сечения скважины, особенно если оно неправильной формы. Для более точного определения формы поперечного сечения скважины производят измерения с помощью горизонтального прфилемера.
Горизонтальный профилемер представляет собой профилемер с nнезависимыми измерительными рычагами, раскрывающимися при остановке прибора на определенной точке разреза скважин. При измерении последовательно измеряется радиус Rn раскрытия каждого измерительного рычага и производится ориентация расположения измерительных рычагов прибора относительно направления на магнитный север.
Поскольку известна ориентация измерительных рычагов, а угол между ними равен 360°/n, по показаниям горизонтального профилемера можно построить поперечное сечение скважины с достаточной точностью. Исследования показаля, что возможно ограничиться восемью рычагами, расположенными под углом 45º друг относительно друга.
3)Кавернометрия скважин
Кавернометрия – это частный случай вертикальной профилеметрии, когда измеряют изменения по стволу скважины среднего фактического диаметра, под которым подразумевается диаметр круга, эквивалентного по площади поперечному сечению скважины неправильной формы. Кавернометрия является самым распространенным методом измерения диаметра скважины. Она широко используется для определения среднего и фактического диаметра скважины, необходимого при интерпретации результатов ГИС, подготовки к спуску обсадной колонны и приготовлениях к цементированию скважины.
До последнего времени наиболее широко распространены каверномеры с омическими датчиками. В каверномере, рассчитанном на работу с трехжильном кабелем, датчиком служит потенциометр R1.В каверномере, рассчитанном на работу с одножильным бронированным кабелем, применяется мост сопротивлений постоянного тока, одним плечом которого служит переменный резистор R1. В обоих типах каверномеров потенциометром или переменным резистором соответственно управляют измерительные рычаги каверномера. Их среднее перемещение передаётся на ползунок резистора. В обоих случаях диаметр скважины определяют по формуле
dc = dH + C*∆U/I (3.3)
где dH – начальный диаметр скважины, при котором напряжение, снимаемое с резистора R1 или с резистора в измерительной диагонали моста сопротивлений, равно нулю;
С – постоянная каверномера. Величины dHи С определяют в результате калибровки каверномера.
3.4. контроль состояния обсадной колонны
Контроль состояния обсадной колонны осуществляется с помощью индукционного дефектомера ДИ-1. Индукционный дефектометр основан на электромагнитном способе индикации повреждений в обсадочной колонне. При таком способе в трубу помещают зонд, включающий генераторную катушку для возбуждения в колонне вихревых токов и приемную (измерительную) катушку, служащую для измерения индуцированной э.д.с. Однако в данном случае э.д.с. на выходе измерительной катушки зависит не только от внутреннего диаметра dколонны, но и от магнитной проницаемости µ и электропроводности γ материала колонны и толщины её стенок, а также от повреждений колонны (трещин, разрывов и т.п.). Обилие факторов, от которых зависит э.д.с. на выходе измерительной катушки, затрудняет интерпретацию полученной информации.
Если измерять действительную и мнимую составляющие напряжения на выходе измерительной катушки при изменении различных факторов, то можно увидеть, что вектор напряжения, вызванной продольной трещиной в трубе (вектор Тр), образует достаточно большие углы с вектором напряжения, обусловленном влиянием диаметра колонны и её магнитной проницаемости (вектором d, µ) и с вектором напряжения, обязанным изменению электропроводности колонны (вектором γ). Для исключения совместного влияния этих факторов провести скалярное умножение вектора d, µ и вектора γ на единичные векторы, расположенные под углом 90º к указанным векторам. В первом случае э.д.с. на выходе измерительной катушки будет зависеть от величины γ и от наличия трещин. Поскольку величина γ для конкретной колонны меняется в небольших пределах, при регистрации этой э.д.с. будет записываться диаграмма порывов и трещин в колонне. Во втором случае э.д.с. будет зависеть от величин d, µ и наличия трещин. Поскольку величина µ для конкретной колонны меняется в небольших пределах , от трещины в основном фиксируется в первом случае, то при регистрации этой э.д.с. будет записываться диаграмма износа и локальных дефектов обсадной колонны.
В индукционном дефектомере ДИ-1 использованы зонды двух типов: прямой и дифференциальный. Прямой зонд содержит две цилиндрические катушки, намотанные на каркас из электроизоляционного материала, - одну генераторную и одну измерительную. Дифференциальный зонд имеет три
катушки – одну генераторную и две симметрично расположенные по отношению к генераторной и встречно включённые измерительные катушки.
3.5. контроль качества перфорации
Разрешающая способность индукционного дефектомера мала и лимитируется размерами дефектов. Поэтому он не способен отмечать отверстия малого диаметра, получающиеся при перфорации обсадной колонны. Для этой цели используется специальный локатор перфорационных отверстий ЛПО-1.
Исследования показали, что при индикации перфорационных отверстий наиболее чувствительны и помехоустойчивы электромагнитные датчики, выполненные в виде вращающегося постоянного магнита со встречно включенными измерительными катушками на его торцах. Такой датчик достаточно надёжно выделяет отверстия в обсадной колонне диаметром 8 – 10 мм при зазоре между датчиком и колонной до 15 мм.