Инструкция по проведению инклинометрических исследований в скважинах

Предложите, как улучшить StudyLib

(Для жалоб на нарушения авторских прав, используйте

другую форму
)

20.1 Инклинометрические исследования —
это измерения зенитного угла и азимута
скважины в функции ее глубины. Единица
измерения — градус. Сокращение — Инкл.

Инклинометрические исследования
проводят при подъеме скважинного прибора
в вертикальных скважинах глубиной свыше
300 м и в наклонных скважинах глубиной
свыше 100 м для решения задач:

— контроля заданного направления оси
ствола скважины в пространстве проектному
в процессе бурения;

— выделения участков перегибов оси
ствола скважины, которые могут вызывать
осложнения при бурении;

— получения исходных данных для
геологических построений, в том числе
определения истинных глубин залегания
продуктивных пластов, для интерпретации
данных магнитного каротажа и пластовой
наклонометрии.

Исследования выполняют магнитными
(точечными и непрерывными) в необсаженных
скважинах и гироскопическими инклинометрами
в необсаженных и обсаженных скважинах.

20.2 Требования к инклинометрам для
исследования необсаженных скважин:

— диапазон измерения азимута — от 0 до
360°;

— границы диапазонов измерения зенитного
угла — от 0 до 45, 90, 135, 180°;

— диапазон измерения апсидального угла
— от 0 до 360°;

— допускаемая основная погрешность
измерения азимута для зенитных углов
более 3° — не более ± 2°;

— допускаемая основная погрешность
измерения зенитного угла — не более ±
0,5°;

— дополнительная погрешность, вызванная
изменением напряжения питания, — не
более 0,2 значения основной погрешности;

— дополнительная погрешность, вызванная
изменением температуры окружающей
среды, не должна превышать 0,1 значения
основной погрешности на каждые 10 °С
относительно стандартного значения
температуры, равного 20 °С.

20.2.1 Требования к методическому обеспечению
заключаются в наличии программ расчета:

— координат оси скважины;

— абсолютных отметок глубин;

— приращений (удлинений) длины ствола;

— величины и направления смещения забоя
скважины относительно устья;

— характеристик рассеяния (неопределенности)
координат.

20.3 Первичную, периодические и полевые
калибровки проводят согласно общим
требованиям раздела 6.

20.3.1 Периодические калибровки выполняют
соответственно требованиям МУ
41-17-1373-87 «Отраслевая система обеспечения
единства измерений. Инклинометры и
ориентаторы. Методика поверки». Основным
средством калибровки служат установки
УКИ-2, УПИ-1, УПИ-3.

20.3.2 При использовании инклинометров,
не подпадающих под действие МУ
41-17-1373-87, их периодическую калибровку
проводят в соответствии с методическими
указаниями, регламентированными
эксплуатационной документацией.

20.3.3 Полевую калибровку инклинометров
проводят непосредственно перед
скважинными измерениями и после них,
используя угломер-квадрант УК-2 и буссоль
БГ-1 (или БШ).

20.4 Общие требования к проведению
измерений определены в разделе 6.
Дополнительные требования различны
для инклинометров разных типов.

Измерения точечными магнитными
инклинометрами проводят в открытом
стволе или в легкосплавных бурильных
трубах (ЛБТ) при подъеме скважинного
прибора. Как исключение, допускаются
измерения зенитных углов в стальных
бурильных трубах пли в обсадной колонне.

20.4.1 Измерения в точках проводят через
10 с после полной остановки прибора.

20.4.2 Если интервал исследований находится
существенно выше забоя скважины, то
первое измерение выполняют на глубине
пяти метров ниже заданного интервала,
последующие — через 2-3 м, затем переходят
к измерениям с принятым шагом

Если исследования начинают от забоя
скважины, то первое измерение выполняют
на глубине 5 м выше него, после чего
переходят к измерениям в точках глубин,
кратных шагу измерений.

20.4.3 Шаг измерений в открытом стволе
должен быть равен 25 м в вертикальных
скважинах с зенитными углами до 5°; 10м
— в скважинах с углами выше 5°; 5 м — в
скважинах с интенсивностью искривления
до 0,5°/м; 2 м — на участках с интенсивностью
искривления 0,5°/м и более.

Шаг измерений в ЛБТ (зенитных углов в
стальной обсадной колонне) должен быть
равен 40 м для зенитных углов до 5°; 20 м —
при зенитных углах свыше 5° и 10 м — на
участках с принудительным искривлением.

20.4.4 Измерения в ЛБТ проводят на расстоянии
не менее 15 м от стальной колонны и
турбобура и более 3 м от стальных замковых
соединений.

20.4.5 Повторные измерения выполняют в
каждой пятой точке.

20.4.6 Измерения, выполняемые после
углубления скважины, необходимо проводить
другим инклинометром с перекрытием
интервала предыдущих измерений не менее
чем в трех точках подряд, если зенитные
углы меньше 5°, и в пяти точках при больших
значениях зенитных углов.

В наклонно направленных скважинах со
спущенными ЛБТ в интервале набора
кривизны повторными измерениями
перекрывают не менее трех точек подряд,
из которых хотя бы в одной должен быть
измерен азимут.

20.5 Спуск в интервал измерений приборов
непрерывной инклинометрии осуществляют
со скоростью согласно п. 6.3.6. Не менее
чем за 20-30 м до глубины начала скважинных
измерений скорость спуска снижают до
800 м/ч. После остановки прибора его
выдерживают неподвижным в течение 30 с.

20.5.1 Перед началом измерений осуществляют
привязку инклинометра к глубине.

20.5.2 Измерения начинают, плавно увеличивая
скорость подъемf прибора
до 800 м/ч без рывков и резких торможений.

20.5 3 Регистрацию глубин осуществляют с
разрешающей способностью не хуже ±0,1
м, скорости движения — не хуже ±1 м/ч.

20.5.4 При использовании магнитных
инклинометров регистрацию азимута
необходимо отключить за 20 м до входа в
обсадную колонну.

20.6 Технология проведения скважинных
исследований гироскопическим инклинометром
выполняется в соответствии с
эксплуатационной документацией на
конкретный тип инклинометра и делится
на два этапа — определение географического
меридиана и замер траектории ствола
скважины.

20.6.1 Скважинный прибор, соединенный
геофизическим кабелем с наземным блоком,
фиксируют на устье с помощью специального
фланца, который обеспечивает установку
инклинометра в вертикальном положении
с точностью не хуже ±0,3° и возможностью
его разворота по апсидальному углу.

Проводят предварительную выставку
(определение географического меридиана),
после окончания которой производят
разворот корпуса инклинометра по
апсидальному углу и добиваются установки
вертикального положения до требуемой
величины.

Затем повторяют процедуру начальной
выставки до получения стабильного
результата. Данная процедура продолжается
40-60 минут.

20.6.2 После окончания операции «выставки
гироскопического инклинометра»,
инклинометр освобождают и останавливают
на нулевой отметке глубины скважины и
начинают автономную работу согласно
эксплуатационной документации.

Измерение траектории ствола осуществляется
при спуске и подъеме прибора непрерывно
или точках. Скорость записи — до 5000 м/ч
(при условии предварительного
шаблонирования скважины перед
измерениями). Основной замер траектории
осуществляется на спуске; на подъеме —
осуществляют контроль проведенных
измерений.

Рекомендуется прохождение интервалов
перфорации со скоростью 750-1500 м/ч В целях
снижения вероятности удара инклинометра
об забой рекомендуется не доходить до
него на 5-10 м. Стоянка на забое не более
20 с. Отрыв от забоя должен проводиться
с минимально возможной скоростью.

В процессе замера траектории ствола
скважины для компенсации дрейфа гироскопа
необходимо проводить во время спуска
и подъема технологические остановки.
Методика и условия выполнения остановок
регламентируется требованиями
эксплуатационной документации.

20.6.3 При последующем измерении, выполняемом
после углубления скважины, интервал
предыдущих измерений перекрывают
согласно требованиям п. 20.4.5.

20.7 Основные положения контроля качества
измерений регламентируются разделом
6.

20.7.1 Критерием точности инклинометрических
измерений является значение средней
квадратической погрешности, вычисляемое
по разностям двойных измерений, которое
не должно превышать значения основной
погрешности инклинометра:

,

где  — средняя
квадратическая погрешность измерений
углов; d_i
— разность двойных измерений угла в
i-ой точке; п — число
двойных измерений.

20.7.2 В процессе измерений точечным
магнитным инклинометром текущий контроль
осуществляют определением абсолютной
разности между результатами основного
и повторного измерений, которые не
должны превышать удвоенное значение
основной погрешности инклинометра.

Если значения разности превышают
значение основной погрешности не более
чем в двух точках, то число точек
перекрытия увеличивают на две. Если
после этого общее число точек с
увеличенными значениями разности
составляет три и более, то перекрытию
подлежат все точки предыдущего интервала
измерений.

20.7.3 Для непрерывной инклинометрии
получают результирующий протокол замера
кривизны, проекции скважины на три
ортогональные плоскости или изометрическую
проекцию, графики функциональных
зависимостей азимута, зенитного угла
и угла поворота (установки отклонителя)
с помощью программного обеспечения
обработки результатов, разработанного
для конкретного типа инклинометра.

20.7.4 Для получения достоверных координат
траектории ствола скважины, которая
имеет протяженный (более 200 м) вертикальный
участок (зенитные углы не более 3°)
рекомендуется проверять гироскопическим
инклинометром данные, полученные с
помощью магнитных инклинометров.

20.8 Обработка и оформление результатов
измерений различны для точечных и
непрерывных магнитных и гироскопических
инклинометров. Алгоритмы обработки
определяются программным обеспечением.
Регламентируемыми документами являются:

— сводная таблица результатов
инклинометрических измерений (значения
зенитных и азимутальных углов) с заданным
шагом по глубине. Для точек с многократными
измерениями принимают средние значения
из результатов всех измерений;

— координаты X, Y
и Z точек оси ствола
скважины в системе координат с началом
в центре ротора и осями, параллельными
осям геодезической сети, план и профиль
ствола скважины. Положительные направления
координатных осей принимают следующими:
ось X — северное; ось
Y — восточное; ось Z
— вниз.

Координаты точек вычисляют по дирекционным
углам, для чего в измеренные магнитные
азимуты вводят поправки на магнитное
склонение и сближение меридианов. При
вычислении координат используют формулы
(или формулы, учитывающие изменения
углов и азимутов по глубине):

;

;

где Х_п, Y_n,
Z_n
— координаты определяемой точки; l_i
— шаг измерений между точками i-1
и i; _i-1,
_i
— зенитные углы в точках i-1
и i; _i-1,
_i
— дирекционные углы точек i-1
и i, п — количество
точек.

20.9 Материалы, передаваемые недропользователю,
должны содержать: сводную таблицу
результатов инклинометрических
измерений, а для наклонно направленных
скважин — дополнительно план и профиль
ствола скважины.

На плане скважины показывают: направление
координатных осей; масштаб; положение
устья скважины; проектное и фактическое
положение забоя; смещение забоя;
дирекционный угол или азимут направления
«устье-забой»; расстояние в плане между
фактическим и проектным положениями
забоя. На профиле скважины показывают:
направление координатной оси Z;
масштаб; дирекционный угол или азимут
вертикальной плоскости, на которую
проецируется ось скважины.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Основные Принципы инклинометрии Скважин

Инклинометрия — метод, используемый для определения положения скважины.

Что Позволяет Определить инклинометрия? • Текущее положение скважины. • Графически отразить траекторию скважины до текущего момента. • Планировать направление скважины. • Обеспечить информацией для спуска других инструментов.

Основные понятия в инклинометрии 3 N φ 1 4 α 5 2 6 • • • 1 – горизонтальная плоскость; 2 – апсидальная плоскость; 3 – магнитный меридиан; 4 – касательная к точке ствола; 5 – вертикаль через точку замера; 6 – ось скважины. • — магнитный азимут. • — зенитный угол.

Основные определения • Ось скважины – пространственная кривая, состоящая из сопряженных прямолинейных и криволинейных участков • Зенитный угол – угол между касательной к оси скважины и вертикальной прямой проходящей через точку замера • Магнитный азимут – угол в горизонтальной плоскости, между осью измерительного прибора в скважине и направлением на магнитный север измеренный по часовой стрелке • Апсидальная плоскость – вертикальная плоскость проходящая по касательной к оси скважины

N N маг А – Устье скважины гео В – Точка замера 1 – Ось скважины B 2 – Касательная к точке замера N гео – Географический полюс земли N маг – Магнитный полюс земли A — Дирекционный угол 1 2 — Магнитный азимут скважины Дирекционный угол – угол в горизонтальной плоскости, между направлением на географический север и прямой соединяющей устье скважины с точкой замера

Магнитные коррекции • Магнитное поле земли • Магнитное склонение • Применение коррекции магнитного поля земли

Магнитное поле земли N S

Угол входа магнитных линий Be – Напряженность магнитного поля земли Dip – Угол входа магнитных линий земли Касательная к силовой линии на поверхности Земли Be Угол входа магнитных линий(Dip) Силовая линия магнитного поля Касательная к поверхности Земли

Магнитное склонение(Dec) – Угол между горизонтальной составляющей магнитного поля и направлением на истинный север

Магнитные составляющие • Btotal – общая напряженность магнитного поля земли • Gtotal — общая напряженность гравитационного поля земли • bv – вертикальная составляющая поля • bh – горизонтальная составляющая поля

Применение коррекций магнитного поля — +

Направление коррекции магнитного склонения • Склонение может быть положительным и отрицательным – Восточное склонение – положительное – Западное склонение – отрицательное Истинный азимут = Магнитный азимут + Склонение

Методы определения коррекции магнитного склонения • Для определения коррекций магнитного склонения и компонентов магнитного поля существует несколько методов – Карты магнитного склонения • Выпускаются Обществом геологических исследования США (USGS) каждые 5 лет. При определении магнитного склонения по картам точность составляет ± 0, 20 – Компьютерная программа «MAGUTM» – Компьютерная программа «Geomagix»

Рассмотрим программу Geomagix • Что необходимо для расчета – Географические координаты (долгота; широта) – Альтитуда – Полушарие (северное: южное) – Склонение (восточное: западное) – Корректная модель для расчета составляющих поля

Программа Geomagix Полушарие Широта Долгота Склонение Альтитуда Версия используемой магнитной модели Напряженность магнитного поля n. T Дата на момент расчета Угол входа магнитных линий Кнопка выбора магнитной модели из списка

Системы координатной сетки • Любая местность на поверхности земли может быть обозначена через долготу и широту – Широта – угол к северу или югу от экватора в градусах • 900 к северу – северный полюс • 900 к югу – южный полюс – Долгота – угол к востоку или западу от определенной точки (нулевого меридиана • Нулевым меридианом принято считать Гринвичский

Система координат

Система координат UTM

Система координат UTM • UTM (Universal Transverse Mercator) – система преобразует сферическую поверхность Земли в плоскую карту – Плоскую карту сворачивают в цилиндр вокруг Земного шара – Точки на поверхности Земного шара касающиеся цилиндра образуют прямую линию и очень точно проецируются на карту, образуя меридиан – Система UTM делит поверхность Земли на 60 зон по 60 – Для данной зоны центральный меридиан этой зоны есть долгота – Линии широты, которые образуют верхние и нижние границы прямоугольных зон разделены полосами на 80

Коррекции координатной сетки

Коррекции координатной сетки _ + + _

Расчет севера сетки • В любой системе координат принят один и тот же угол сходимости – Угол восточной сходимости – положительный – Угол западной сходимости – отрицательный Азимут по координатной сетке = Истинный азимут Сходимость

Система координат Ламберта

Приборы для проведения инклинометрических исследований • Бутылка с кислотой. • Магнитные приборы: – механические компасы. – электронные компасы. • Гироскопические приборы: – свободные гироскопы: — с отклоняющейся рамкой. — с горизонтальным ротором. — со стабильной платформой. – прецессионные гироскопы. – инерциальные навигационные системы.

Бутылка с кислотой

Механические компасы с магнитной буссолью.

Достоинства и недостатки механических компасов • Достоинства: – – Надежность устройства; Дешевизна изготовления; Простота использования; Большая прочность по сравнению с электронными; • Недостатки: – Необходимость немагнитной УБТ; – Большая вероятность ошибки при считывании результатов с пленки; – Невозможность использовать без защитного кожуха при экстремальных температурах и плотностях раствора; – Необходимость специфицирования диапазона измерений ; – Используют только горизонтальную составляющую поля; – Невозможно использовать в высоких географических широтах так как горизонтальная составляющая поля мала; – Реагирует на местное магнитное поле и не указывает есть или нет искажений от воздействия постороннего поля

Электронные компасы Gtotal – вектор общего гравитационного поля

Достоинства и недостатки Электронных компасов • Достоинства – Более высокая стендовая точность прибора – Меньшая погрешность, чем при считывании данных с пленки – Способность использовать коррекцию укороченных УБТ – Возможность получения результатов быстрее, чем системами с пленкой – Измеряет общее магнитное поле Земли – Знание общих характеристик поля, позволяет определить наличие посторонних помех на результаты измерений путем сравнения данных • Недостатки – Приборы более дорогие, традиционные исследовательские приборы – Необходимость использовать персональный компьютер – Требует использования немагнитных УБТ в компоновке

Конструкция зондов для магнитных исследований

Свободные гироскопы – с отклоняющейся рамкой; – с горизонтальным ротором; – со стабильной платформой;

Свободные гироскопы со стабильной платформой (гиростабилизированная платформа фирмы «Босс» )

Инерциальные навигационные системы

Расчет расположения компаса • Приборы для магнитной инклинометрии • Методика пользования диаграммами • Метод короткого УБТ

Приборы для магнитной инклинометрии • Требуется расположение в немагнитной среде • При бурении в различных широтах необходимо рассчитать нужное количество НУБТ

Выбор длины немагнитных УБТ • Определить по карте к какой зоне относится район бурения • Выбрать диаграммы для установленной зоны • Определить в выбранной зоне, какую диаграмму использовать в зависимости от низа буровой колонны: с забойным двигателем или с роторная КНБК • Определить проектный азимут и угол скважины • Продлить линии с выбранных значений их пересечения • Установить положение пересечения этих линий на диаграмме и прочитать инструкции к зоне, инструкция содержит общую длину немагнитных УБТ рекомендуемую для исследований и расположение на этой длине

Руководство по выбору немагнитных УБТ

Вычисление результатов измерений • • • Тангенциальный Среднего угла Сбалансированный тангенциальный Радиуса кривизны Минимальной кривизны Вычисления с помощью калькулятора

Тангенциальный метод • Используются зенитный угол и азимут ствола скважины в нижней точке интервала замера для расчета прямой линии, отображающей ствол скважины и проходящей через нижнюю точку интервала замера. Скважина при этом рассматривается, как прямая линия по всему интервалу замера

Метод усредненного угла • Используются усредненные значения зенитных углов и азимута, измеренные в верхней и нижних точках интервала замера. Средние значения, засчитанные по двум точкам, принимаются за зенитный угол и азимут ствола скважины на протяжении всего интервала замера. Затем траектория вычисляется по тригонометрическим формулам

Сбалансированный тангенциальный • Метод позволяет использовать зенитный угол и азимут, измеренный в верхней и нижней точках интервала замера для расчета двух прямолинейных отрезков, принимаемых за траекторию ствола скважины внутри интервала замера. Длинна каждого отрезка равна половине интервала замера. Верхний отрезок рассчитывают по зенитному углу и азимут в верхней точке интервала, а нижний – по аналогичным параметрам в нижней точке.

Метод радиуса кривизны • Метод позволяет использовать зенитный угол и азимут ствола скважины, измеренный в верхней и нижней точках интервала замера, для построения дуги окружности, которая выглядит таковой как вертикальной, так и в горизонтальной проекциях.

Пояснения к методу радиуса кривизны • Метод является одним из самых точных и все же достаточно простым, чтобы для расчета можно было бы обходится калькулятором

Метод минимальной кривизны • Метод основан на допущении, что траектория скважины лежит на поверхности сферы. При этом, изменение глубины по вертикали будет функцией как зенитный угол, так и азимут скважины

Вычисления с помощью калькулятора • А– противолежащий катет к угла α • В – прилежащий катет к углу α • С – гипотенуза Sin α = С В α Cos α = А

Погрешности измерений • Ошибки по глубине 0, 2÷ 1, 5 м на 1000 м) (измерения по кабелю • Ошибки по зенитному углу ± 0, 200 • Ошибки по азимуту ± 1, 50 • Основные поправки при расчете магнитных компонент

Погрешности вертикальной проекции

Ошибки горизонтальной проекции

Корреляция глубины

Погрешность определения глубины по вертикали

Системы передачи информации в процессе бурения • Кабельные системы • Гидравлический канал • Электромагнитный канал связи

Гидравлический канал передачи информации • Система на положительных импульсах

Система на положительных импульсах • Преимущества – Простота конструкции – Не требует сообщений с кольцевым пространством – Создает мощные и продолжительные легкорегистрируемые импульсы • Недостатки – Длительность передачи сигнала обычно больше, чем у других систем (меньшая частота прохождения сигнала) – Может быть чувствительна к наполнителям для ликвидации поглощения – Имеет ограничения по внутреннему диаметру, не позволяющему пропускать через него другие инструменты – Чувствительна к производительности насосов

Гидравлический канал передачи информации • Система на отрицательных импульсах

Система на отрицательных импульсах • Преимущества – Большая скорость передачи данных по сравнению с системами с положительными импульсами – Сложности в случае с применением наполнителей для ликвидации поглощений уменьшаются – Широкий диапазон характеристик буровых насосов • Недостатки – Чувствительна к перепаду давления – Сообщение с кольцевым пространством – Имеет ограничения по внутреннему диаметру, не позволяющему пропускать через него другие инструменты – Формирование более слабых импульсов, которые трудно улавливать – Сложность изготовления и высокая стоимость

Гидравлический канал передачи информации • Система непрерывных волн

Система непрерывных волн • Преимущества – Большая скорость передачи данных по сравнению с системами на положительных импульсах • Недостатки – Действует в более узком диапазоне характеристик бурового раствора – Имеет ограничения по внутреннему диаметру, не позволяющему пропускать через него другие инструменты – Более слабые импульсы их трудно улавливать – Высокая чувствительность к наполнителям для ликвидаций поглощений – Высокий перепад давления в забойном узле – Высокая интенсивность эрозии поворотного клапана

Скважинная инклинометрия при строительстве.

Скважинная инклинометрия при строительстве.

Инклинометр (от лат. incline — наклоняю)
Прибор, позволяющий определить углы наклона любого объекта, относительно гравитационного поля земли.
Инклинометрия — метод определения пространственного положения объектов.
В строительстве и при эксплуатации объектов чаще встречается скважинная инклинометрия.

Для чего нужно?

Не редки случаи, когда необходимо установить плановое положение скрытых объектов. Например, стена в грунте, любой вид ограждения котлована, грунтового массива, стволы шахт.

При строительстве.

В действующем сп22.13330.2016 есть требования по определению планового положения ограждения котлована, цикличность 2 раза в месяц при строительстве подземной части.

При строительстве по системе «топдаун» (погружной колодец, сверху вниз) доступ к ограждению котлована отсутствует. На помощь приходит скважинная инклинометрия. Инклинометр, проходя по специальным скважинам в конструкции ограждения котлована, фиксирует плановое положение конструкции на всей глубине заложения.

В результате измерений получается таблица и графики смещения ограждения котлована.

Выглядит это так как показано на изображении, где показана Скважина №3. 

 

Подготовительный этап мониторинга.

Как известно, подготовительный этап мониторинга (0 цикл) необходимо проводить до начала строительства. Инклинометрические скважины вживляются в тело каркаса ещё до момента их монтажа в грунт.

После установки стены в грунте — инклинометром определяем верность ее установки и фиксируем начальное положение.

Далее, с необходимой цикличностью (цикличность планового смещения ограждения котлована по сп22 — не реже 2-х раз в месяц), проводим измерения.

Циклы мониторинга наглядно покажут характер изменения во времени, динамику развития, скорость смещений, и помогут точно установить объемы работ по предотвращению деформационных процессов, страхуя объект, с существенной экономией средства Заказчика.

Инклинометрия при измерении смещения грунта.

Сложные геологические условия, высокая категория ответственности объекта, склоновые процессы — являются причиной для использования скважинной инклинометрии.

Методика позволяет делать измерения не только на поверхности, но и на глубине, отслеживая послойные смещения на глубине до 50м.

Правильность установки свайного поля.

Пустотелые сваи (шпунт) позволяют проводить измерения инклинометром.

Зачастую заказчику необходимо выявить правильность установки конструкции на глубине.

Заказать скважинную инклинометрию можно на нашем сайте в разделе услуги.