Лабораторная работа: Геофизические исследования в скважинах
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
Геофизические исследования в скважинах
1 Цель работы
скважина геофизический
исследование
Ознакомление
с промыслово-геофизической аппаратурой и оборудованием, технологией проведения
геофизических исследований на скважине, способами измерения и регистрации
геофизических параметров.
2 Общая характеристика промыслово-геофизической аппаратуры и оборудования
Геофизические исследования в скважинах служат для изучения
геологических разрезов скважин, выявления и промышленной оценки полезных
ископаемых, изучения технического состояния скважин и контроля процесса
разработки нефтяных и газовых месторождений. С помощью геофизического
оборудования в скважинах проводят сложные работы, связанные с испытанием и
вскрытием продуктивного пласта, отбором грунтов и проб пластовых флюидов, ликвидацией
аварий бурильного инструмента.
Для решения перечисленных выше задач промысловая геофизика
располагает значительным арсеналом геофизических методов, основанных на
изучении электрических, магнитных, ядерных, упругих и других свойств горных
пород. Комплекс ГИС определяется целевым назначением скважин, особенностями
геологического разреза, условиями бурения и характером ожидаемой геологической
информации.
Геофизические исследования в скважинах проводятся с помощью
специальных установок, которые включают наземную и глубинную аппаратуру,
соединенную между собой каналом связи— геофизическим кабелем, а также
спуско-подьемный механизм, обеспечивающий перемещение глубинных приборов по
стволу скважины. Эти установки называют автоматическими каротажными станциями.
Наземная аппаратура, включающая совокупность измерительной
аппаратуры, источников питания, контрольных приборов и скомпонованная в виде
отдельных стендов, смонтированных в специальном кузове, установленном на шасси
автомобиля, носит название лаборатории каротажной станции.
Под скважинной и геофизической аппаратурой понимают совокупность
измерительных устройств, предназначенных для определения различных физических
параметров в скважине. В большинстве случаев комплект скважинной аппаратуры
включает в себя датчик (зонд), располагающийся вне скважинного прибора или
входящий в его состав, передающую часть телеизмерительной системы, находящуюся
внутри гильзы скважинного прибора, кабель и приемную часть телеизмерительной
системы на поверхности. Информация со скважинного прибора и преобразуется па
поверхности в геофизические диаграммы, отнесенные к глубине интервала
регистрации.
Конструктивные особенности того или иного прибора определяются
физическими основами метода, скважинными условиями и технологией проведения
работ. Комплексные и комбинированные скважинные приборы с использованием
многоканальных телеизмерительных систем позволяют за одни спуск-подъем
регистрировать одновременно несколько физических параметров. Наибольшее
распространение получили комплексные четырехканальные приборы на одножильном
кабеле с частотной модуляцией сигнала и частотным разделением каналов.
Скважинные приборы работают в условиях высоких давлений (до 120 МПа),
температуры (до 250°С) и химически агрессивной внешней среды (растворы солей,
нефть, газ и т. п.). При перемещении по стволу скважины они испытывают
механические воздействия.
Спуск и подъем скважинных приборов осуществляются с помощью
подъемника, кабеля, подвесного и направляющего роликов, устанавливаемых на
устье скважины. В зависимости от типа и длины кабеля применяют подъемники с
лебедками разных размеров и конструкций (ПК-2, ПК-4, ПК-С).
Подъемник представляет собой самоходную установку, смонтированную
в специальном металлическом кузове на шасси. Спуск и подъем кабеля происходят
при помощи лебедки типа ЛКПМ. Для подсоединения измерительной цепи лаборатории
к жилам кабеля на лебедке устанавливается коллектор.
Подъемник имеет органы управления лебедкой и трансмиссией ее
привода, приборы для измерения скорости движения кабеля, глубины его спуска и
натяжения, световую сигнализацию и двустороннюю переговорную связь с буровой и
лабораторией, приборы для освещения кузова и устья скважины, различное
оборудование для проведения монтажных работ при геофизических исследованиях.
В процессе геофизических исследований должны быть известны данные
о глубине нахождения, скорости перемещения прибора по скважине и натяжении
кабеля. Кроме того, необходимо четко согласовать перемещение прибора по
скважине с движением диаграммной бумаги, на которой регистрируются кривые
измеряемых геофизических параметров. Это достигается применением блок-баланса
или направляющего и подвесного роликов с датчиками глубины, натяжения и
сельсиниой передачей.
Блок-баланс состоит из ролика для
направления кабеля в скважину и подставки, устанавливаемой над устьем скважины
и прижимаемой к столу ротора бурильным инструментом. В последнее время для
направления кабеля в скважину используют направляющий и подвесной ролики.
Направляющий ролик обычно крепится к подроторной раме основания буровой, а
подвесной после установки датчиков глубины и натяжения и подсоединения к ним
кабелей от смоточного устройства подъемника с помощью подвески закрепляют на
талевой системе бурильной установки.
Геофизические кабели предназначены
для спуска и подъема приборов при проведении геофизических исследований,
прострелочно-взрывных работах, а также для отбора проб и образцов горных пород
в скважинах, заполненных жидкостью или газом различной плотности, состава,
температуры и давления. Жилы и броню кабеля используют в качестве линий связи.
По кабелю подают питание к скважинным приборам и передаются измеряемые сигналы
в наземную измерительную аппаратуру, где они регистрируются. Кабель применяют в
качестве измерительного инструмента для определения глубины нахождения приборов
в скважине.
В соответствии с назначением и условиями эксплуатации
геофизические кабели должны обладать определенными свойствами: а) высокой
механической прочностью, гибкостью и минимальным удлинением, б) малым
электрическим сопротивлением токопроводящих жил, в) высоким сопротивлением
изоляции жил.
При промыслово-геофизических работах применяют одножильные и
многожильные кабели в защитной оплетке, резиновых шлангах и бронированные.
Последние имеют существенные преимущества перед кабелями в оплетке и шланге.
Они отличаются высокой прочностью, хорошей проходимостью в скважинах,
заполненных промывочной жидкостью большой плотности, и имеют сравнительно
небольшие диаметры.
Обычно сопротивление изоляции жилы нового кабеля около 100-150 МОм
на 1 км при 20°С. В процессе эксплуатации оно снижается в связи с ослаблением
изоляционных покровов. Для проверки изоляции жил кабеля используют мегомметры.
Привязку шкалы глубин на диаграммах и уточнение фактических глубин нахождения
скважинного прибора выполняют с помощью магнитных меток, нанесенных на кабель
через 20—50 м.
3
Технология проведения промыслово-геофизических исследований скважин
В технологию проведения промыслово-геофизических исследований
скважин входят подготовительные работы на базе и буровой, спуск-подъем приборов
и кабеля, регистрация диаграмм, их предварительная обработка и оформление перед
передачей в бюро обработки и интерпретации.
Подготовительные работы на базе
включают: получение наряда на проведение геофизических исследований, проверку
работоспособности аппаратуры, профилактический осмотр и проверку подъемника и
лаборатории.
Работы на буровой начинаются в том
случае, если к приезду каротажной партии буровая подготовлена к работе в
соответствии с Техническими условиями на подготовку скважин для проведения
геофизических работ. Геофизические измерения в скважине проводятся согласно
требованиям Технической инструкции по проведению геофизических исследований в
скважинах.
По прибытии на буровую проводятся следующие подготовительные
работы:
1) устанавливают подъемник 2 (рис. 1) на 25—40 м от устья скважины
так, чтобы ось лебедки была горизонтальна и перпендикулярна к направлению на
устье скважины (ротор 12), после чего подъемник надежно закрепляют;
2) на расстоянии 5—10 м от подъемника устанавливают лабораторию 1;
3) разматывают кабель 6 с лебедки подъемника, протягивают его на
устье скважины и подсоединяют к кабельной головке глубинный прибор (зонд);
4) устанавливают и закрепляют направляющий 7 и подвесной 5 ролики
или блок-баланс;
5) заземляют лабораторию и подъемник при помощи отдельных
заземлений 3;
6) проводят внешние соединения лаборатории и подъемника, станцию
подключают к питающей сети 8, лабораторию — к датчику глубин 9 и подъемнику 10,
а измерительную и питающую схемы лаборатории - к кабелю через коллектор
подъемника 11;
7) устанавливают на подвесном ролике 5 или блок-балансе датчики
глубин и натяжения, магнитный меткоуловитель;
8) поднимают подвесной ролик 5 с пропущенным через него кабелем с
помощью бурового оборудования на высоту 25—30 м над устьем скважины;
9) устанавливают после спуска зонда или глубинного прибора в устье
скважины показания на счетчиках, равные расстоянию от точки отсчета глубин
скважины до глубинного прибора или зонда.
Спуск и подъем глубинных приборов на
кабеле осуществляются с соблюдением мер предосторожности, контроля скорости его
спуска и подъема, натяжения и глубины спуска для предотвращения перепуска
кабеля в скважину и т. п.
Регистрация диаграмм изменения
геофизического параметра по стволу скважины проводится при подъеме кабеля (в
подавляющем большинстве случаев, исключение составляет термометрия) с максимально
допустимой скоростью записи для данного метода ГИС.
После окончания работ на буровой оформляют и предварительно
обрабатывают каротажные диаграммы, а затем сдают их в бюро обработки и
интерпретации. Действующие скважины исследуются при их герметизированном устье
с помощью лубрикатора.
СПОСОБЫ РЕГИСТРАЦИИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
Регистрация — запись в символической форме на материальном
носителе значений измеряемых величин для их документирования, накопления и
хранения. Существуют аналоговая и цифровая регистрации.
Аналоговая регистрация отображает
численное изменение значения регистрируемой величины в графическом виде (в виде
кривой, геометрического положения точки или отрезка и т. д.). В практике
геофизических исследований скважин используется аналоговая форма регистрации, в
результате получают график изменения измеряемого параметра (кажущегося
электрического сопротивления, времени распространения упругих волн и т. п.) в
функции глубины скважины, называемый диаграммой.
Аналоговая регистрация геофизических параметров обладает целым
рядом недостатков, связанных с обеспечением необходимой точности измерений,
помехоустойчивостью и быстродействием телеизмерительных систем, а также с
интерпретацией данных геофизических исследований при помощи электронных цифровых
вычислительных машин из-за трудности ввода результатов в виде диаграмм в
вычислительную машину для последующей обработки. Отмеченные недостатки
устраняются с использованием цифровой регистрации.
Цифровая регистрация отображает
численное изменение значения регистрируемой величины физическими символами в
виде цифрового или буквенного кода. Наиболее важное преимущество цифровой
регистрации — удобство ввода в ЭВМ, что обеспечивает автоматизацию и большую
производительность обработки и интерпретации данных геофизических исследований
скважин, исключение ошибок, связанных с квалификацией интерпретатора.
|