Вертикальная (ненаправленная) скважина бурится при постоянном уг­ле наклона, который поддерживается в заданных пределах, в то время как при направленном бурении угол и азимут траектории ствола должны быть определенными.

 целом для сервисного обслуживания направленного бурения ис­пользуют различные системы: от более старых простейших инструментов до новейших постоянно действующих забойных регистраторов. Наилуч­шую систему для каждого конкретного случая определяет заказчик с уче­том расположения площади, применяемого бурового оборудования, необ­ходимой точности измерений.

Для определения конфигурации ствола скважины в отечественной практике чаще всего применяют приборы с плавиковой кислотой и инкли­нометры: первые позволяют измерять лишь зенитный угол, а вторые — зе­нитный угол и азимут направления ствола в точке измерения.

После окончания бурения определенного интервала или всей скважи­ны работники каротажной партии регистрируют при помощи глубинного инклинометра изменения зенитного угла и азимута оси ствола скважины по глубине и строят инклинограмму, на основании которой вычерчивают

Рис. 10.11. Желонка с прибором В.А. Петросяна:

1 — верхнее направление — замок; 2 — «рыбка»; 3 — пробка; 4 — про­кладка; 5 — корпус; 6 — пружина; 7 — деревянные диски, между которы­ми размещается измерительный прибор; 8 — соединительный ниппель; 9 — труба; 10 — нижнее направление

Рис. 10.12. Схема прибора В.А, Петросяна

горизонтальную проекцию ствола скважины с указанием направления с севера на юг и с запада на восток, отклонение проекции забоя от проекции устья. Иногда на графике указывают характерные глубины резкого изме­нения азимута или зенитного угла, границ горизонтов и мест аварий.

Из приборов с плавиковой кислотой наиболее распространен сбрасы­ваемый в бурильную колонну аппарат В.А. Петросяна (рис. 10.11), принцип действия которого основан на том, что плавиковая, или фторводородная кислота на границе с воздухом протравливает (разъедает) стекло по пери­метру горизонтального мениска.

Схема действия этого прибора показана на рис. 10.12. В стальной кор­пус 1 с крышками помещен на осях 4 с заостренными концами полуци­линдр 3, центр тяжести которого смещен относительно оси корпуса, в ре­зультате чего при наклоне прибора полуцилиндр поворачивается на осях 4 до тех пор, пока его центр тяжести не займет низшее положение. В полу­цилиндре размещается прямоугольный пенал 5 с резиновой пробкой 6, в пазы которого вставляют стеклянную пластину. В бурильной колонне при­бор центрируется резиновыми кольцами 2.

Перед спуском в скважину пенал заполняют наполовину плавиковой кислотой 20%-ной концентрации и вставляют в полуцилиндр. Собранный прибор помещают в длинную желонку между двумя пружинами, служащи­ми для амортизации толчков. В таком виде прибор сбрасывают или опус­кают на тросе при помощи специальной лебедки в бурильную колонну. После достижения прибором глубины измерения его необходимо оставить в покое на 10—15 мин для протравливания пластины кислотой и после это­го извлекать на поверхность. В искривленной скважине пенал прибора по­вторит наклон оси ствола. При этом полуцилиндр повернется так, что плоскость стеклянной пластины совместится с плоскостью искривления скважины в этой точке и от горизонтального уровня кислоты на пластине протравится след под утлом к шлифованной грани пластины, равным зе­нитному углу скважины.

Аппараты изготовляют трех размеров (табл. 10.6).

Для измерения утла искривления скважины аппаратом В.А. Петросяна выполняют следующие операции.

Перед измерением угла искривления скважины приподнимают долото над забоем, ставят трубы на элеватор или клинья и отвинчивают ведущую бурильную трубу. Затем отвинчивают верхнюю пробку направляющей же­лонки рычагом, пропущенным сквозь отверстие пробки, удерживая желон­ку другим рычагом, пропущенным через отверстие в нижней части. Отвин­чивают защелки измерительного прибора, снимают боковую крышку и вы­нимают пенал из вращающегося полуцилиндра. Сняв резиновую пробку, в пенал заливают плавиковую кислоту до половины высоты. Затем вставляют замерное стекло нижним основанием (шлифованной кромкой), противопо-

Таблица   10.6

Марка аппарата	Минимальный внут­ренний диаметр бу­рильных труб, мм	Наружный диаметр корпуса, мм	Размер замерного стекла, мм
Ï6 Ï5 Ï4	146 120 95	70 60 50	41×40 40×30 40×22

Примечание. Толщина замерного стекла 1 — 2 мм.

ложным стороне, на которой написан номер стекла, в пазы пенала, предва­рительно промыв его водой. Плотно закрывают пенал резиновой пробкой, причем последняя своим выступом должна плотно прижать стекло к до­нышку пенала. Затем пенал вставляют во вращающийся полуцилиндр и ук­репляют стопорным винтом. Крышку измерительного прибора ставят на место и закрывают защелки. Измерительный прибор ставят в вертикальное положение в направляющую желонку между двумя деревянными дисками с амортизационными пружинами и проверяют, плотно ли он входит в же­лонку. После установки резиновой прокладки завинчивают верхнюю проб­ку направляющей желонки рычагом, пропущенным сквозь отверстие проб­ки, удерживая направляющую желонку другим рычагом, пропущенным сквозь отверстия в ее нижней части. При помощи специальной ручной или механизированной лебедки спускают аппарат на канате в бурильные тру­бы. Иногда аппарат сбрасывают в бурильные трубы.

При спуске аппарата на канате через бурильные трубы по достижении им забойного двигателя или долота (при роторном бурении), что определя­ется по снижению нагрузки на канат, расхаживают бурильную колонну 3 — 4 раза на 2 — 3 м и вновь сажают на ротор, приподнимают аппарат над до­лотом или турбобуром на 1 —1,5 м, затем на 15 мин оставляют бурильную колонну в покое, после чего поднимают аппарат без остановок. Глубину замера ориентировочно определяют по длине каната и контролируют по удару о забойный двигатель или долото.

При сбрасывании аппарата в трубы по достижении им долота или за­бойного двигателя, т.е. через 2 — 3 мин после сбрасывания, проворачивают инструмент на несколько оборотов, расхаживают 2 — 3 раза на 2 — 3 м и вновь сажают на элеватор. Через 10 мин поднимают бурильную колонну, не допуская длительных остановок. Глубину замера определяют по поло­жению долота. По окончании подъема аппарата с бурильной колонной из последней извлекают аппарат. Затем снимают резиновую пробку пенала, сливают плавиковую кислоту и промывают стакан раствором соды, а затем водой. Вынимают замерное стекло из пенала и тщательно промывают его водой. На стекле будет виден ясный след уровня плавиковой кислоты. На среднем участке этот след будет прямой, а по краям будет иметь форму кривой — след мениска. Так как в сброшенном или спущенном внутрь бу­рильных труб аппарате Петросяна боковая грань стекла всегда будет па­раллельна оси скважины, след от горизонтального уровня кислоты на стек­лянной пластинке в виде прямой линии непосредственно изобразит угол искривления скважины как угол, составленный наклонным следом от ки­слоты с нижней горизонтальной гранью стекла.

Угол искривления скважины по пластинке определяют, непосредст­венно измеряя угол по транспортиру или вычисляя по формуле

а = 1,2    а     =70-2-,

0,017D          D

где а — разность высоты линии следа на стекле, мм; D — длина стекла, мм. Для одновременного измерения зенитного и азимутального углов часто используют автономный забойный инклинометр ЗИ, разработанный Г.Н. Строцким, Г.М. Раммом и Г.П. Малюгой (рис. 10.13). Прибор ЗИ имеет измерительную систему, установленную в корпусе, которая состоит из вращающейся рамки 1, на которой расположены буссоль с магнитной стрелкой 2 для измерения азимута ствола скважины в зоне измерения, от-

Рис. 10.13. Схема автономного забойного инклинометра (ЗИ)

вес 3 для измерения зенитного утла и вспомогатель­ный лимб 4 для определения положения отклонителя относительно направления искривления скважины или относительно меридиональной плоскости север — юг.

-21

Вращающаяся рамка эксцентрична относительно оси вращения, поэтому она сама устанавливается в плоскости искривления скважины подобно тому, как это происходит с полуцилиндром в приборе Петросяна.

U

При спуске в скважину вся измерительная систе­ма закрепляется фиксатором 5. В момент посадки при­бора на «ножи» на свинцовой печати 12 образуются отпечатки «ножей», нижняя часть 10 корпуса прекра­щает движение, тогда как верхняя часть 9 вместе с измерительной системой продолжает спускаться вниз, надвигаясь на цилиндрический груз 14, который теле­скопически соединен с обеими частями при помощи пальцев 15 и прорезей 16. При этом диск 6 садится на нажимной шток 7 и освобождает измерительную сис­тему.

Освобожденная рамка инклинометра устанавли­вается в плоскости искривления скважины, а стрелки буссоли и отвеса занимают положения, соответствую­щие азимуту и углу наклона скважины в точке замера.

14

-16

-18

Нажимной шток 7 имеет специальное гидравличе­
ское реле 8, которое после определенной, заранее за­
данной и отрегулированной выдержки во времени
устраняет нажатие диска. Как только диск 6 возвра­
тится на свое место, фиксатор 5 закрепляет стрелки
буссоли и отвеса в тех положениях, которые соответ­
ствуют азимуту и зенитному углу искривления в точке
измерения. Для проверки правильности показаний
инклинометра в стакан 11 можно вставить пробирку
13 с плавиковой кислотой для контрольного утла ис­
кривления замера.                                                                   13-

Средняя часть корпуса инклинометра заполнена       „ маслом. Через компенсатор 20 гидростатическое дав­ление столба промывочной жидкости передается на масло, вследствие чего происходит выравнивание дав­ления внутри и снаружи прибора и достигается высо­кая герметичность сальника  17, штока и резьбовых соединений.  Масло оказывает также демпфирующее влияние на стрелки буссоли и отвеса и используется для работы гидравлического реле времени.

На нижней части прибора выполнен кольцевой лимб 18, а вдоль одной из образующих корпуса нанесена глубокая риска 21. Лимбы 4 и 18 и риска 21 позволяют связать отпечатки ножей на свинцовой печати с показаниями измерительной системы и провести ориентирование отклонителя.

Инклинометр спускается в бурильную колонну при помощи вспомога­тельной лебедки на тонком стальном канате, прикрепленном к кольцу кол-

пака 19. Замер длится 3 — 5 мин, если не считать времени на спуск и подъ­ем прибора.

Подняв прибор на поверхность, снимают колпак 19 и определяют зе­нитный угол скважины по показанию стрелки отвеса 3, а азимут — по по­казанию магнитной стрелки буссоли 2.

В зарубежной практике считают наиболее простым обслуживание с помощью фотографических устройств.

Старейший тип контролирующих инструментов записывает информа­цию на забое скважины, которую затем, после подъема инструмента на поверхность, анализируют.

Фотографическое устройство доставляют в скважину и извлекают из нее одним из трех способов.

1.      Оно может быть спущено в бурильную колонну и извлечено из нее
при помощи троса или кабеля малого диаметра.

2.      Оно может быть свободно сброшено в бурильную колонну, а затем
извлечено при помощи овершота, спущенного в бурильную колонну на
гибком тросе.

3.      Оно может быть свободно сброшено внутрь бурильной колонны и

при    необходимости    (например,    для

вертикальная ось                      смены долота) извлекается из скважи-

./                           ны  вместе  с поднимаемой  бурильной

колонной.

Простейшая магнитная установка. Простейшее магнитное устройство фо­тографирует маятник, подвешенный к фотографическому диску и располо­женный над компасом (рис. 10.14). Вращающийся магнитный диск ориен­тируется на север магнитного поля Земли; маятник установлен вертикаль­но подобно отвесу. Электрический свет, сфокусированный на края диска с светочувствительной пленкой, освеща­ет вертикальную сборку и компас. В искривленной скважине проекция вер­тикально подвешенного маятника не совпадает с центром диска компаса на фотографии.

Осееая линия инструмента

В результате длительной работы бурильный инструмент намагничивает­ся от магнитного поля Земли, в связи с чем расположенный в нем компас дает искаженные результаты. Чтобы полу­чить качественные магнитные данные, магнитный инструмент необходимо располагать вблизи долота в специаль-

Рис. 10.14. Схема одноразового фотографическо­го измерительного прибора:

1    —   изображение  на  фотографическом  диске;

2    —  источник света; 3  —  маятник; 4  —  соби­
рающая линза; 5 — компас

372

Рис. 10.15. Изображение магнитного диска в инструменте одноразового действия

ных бурильных трубах, металл которых трудно намагничивается (например, нержавеющая сталь или алюминий). Измерительная сборка должна быть расположена достаточно далеко от ближайшего магнитного металла. Длину и число немагнитных участков следует выбирать в зависимости от магнит­ной ситуации, угла искривления и направления скважины. Если скважина обсажена в местах измерения намагничиваемой стальной колонной, то магнитные измерения в такой скважине невозможны.

Фотографический диск должен быть помещен в камеру, периодически впускающую импульс света. Таймер, встроенный в сборку устройства, в определенные моменты времени фиксирует маятник и компас, чтобы за­фиксировать информацию об их взаимном положении.

Инструментальную сборку спускают в скважину и устанавливают в немагнитной части инструмента. Таймер включает свет, который светит мимо маятника и фиксирует его на фотографическом диске. После необхо­димой экспозиции диска свет выключается и инструмент возвращается в исходное положение. На поверхности диск проявляют и читают инфор­мацию.

На рис. 10.15 показана типичная фотография. Угол скважины прямо зависит от того, как далеко от центра находится изображение маятника. В рассматриваемом примере центр изображения маятника находится в ок­ружности, соответствующей 15° в точке 86° на восток от севера по показа­ниям компаса. Скважина в данной точке углубляется под углом 15°. Это магнитные данные, потому что компас реагирует на магнитный полюс Зем­ли. Север магнитного полюса удален на несколько сотен километров от се­верного географического полюса. Но план направленной скважины нано­сят на стандартные карты и схемы, базируясь на истинных сведениях, по­этому магнитные данные на диске должны быть откорректированы в гео­графические.

Обратите внимание: