Технические характеристики телеметрической системы ЗТС

 

#G0Наименование параметра	Диапазон измерений	Погрешность
Зенитный угол	0-130	±0,1
Азимут	0-360	±1,0
Отклонитель	0-360	±1,0
Возможность измерения угловых параметров в "статике" без циркуляции бурового раствора
Возможность измерения кажущегося сопротивления горных пород (КС) Ом/м 0-200,0
Возможность измерения технологических параметров:
частота вращения забойного двигателя, об/мин			0-500
частота вращения турбогенератора, об/мин			0-3000
температура на забое, °С			0-125
Максимальная рабочая температура, °С			125
Максимальное гидростатическое давление, МПа			50
Расход промывочной жидкости, л/с			12-20
Максимальные растягивающие и сжимающие нагрузки, кН			500
Максимальный вращающий момент, кН/м			20
Минимальный радиус кривизны скважины, м			50
Максимальная достигнутая глубина работы комплекса по вертикали, м			3400
Содержание песка в растворе, %			<3
Наработка на отказ, не менее, ч			100
Диаметр скважинной части телесистемы, мм			108
Длина телесистемы в сборе без диамагнитного удлинителя, м			3,0
Длина диамагнитного удлинителя, м			2х2
Масса телесистемы в сборе без диамагнитного удлинителя, кг			120
Присоединительные резьбы			Замковые
Материал корпусных деталей телесистемы - немагнитная сталь

   

    

Таблица 33

    

Технические характеристики инклинометров и телеметрических

Систем (SPERRY SUN)

 

#G0Параметры	Средства измерения
	Многото- чечный	Система ориентирования	MWD		Гироскоп SRO
Диаметр зонда, мм	44,5	44,5	88,9 и 120,7		44,5
Длина защитного кожуха, мм	1829-2743	1829-2743	6400-11000		2743
Максимально допустимая температура, °С	125	125	125		125
Предельное забойное давление, МПа	102	102	103,4		66,8
Источник питания	11 батарей	90-260 В, переменный ток	-		-
Объем памяти, точка измерения	1500	Запись на поверхности
Диапазон измерения зенитного угла, град	0-180	0-180		0-180		0-180
Диапазон измерения азимута, град	0-360	0-360		0-360		0-360
Диапазон измерения положения отклонителя, град	-	0-360		0-360		0-360
Точность измерения зенитного угла, град	±0,1	±0,1		±0,2		±0,25
Точность измерения азимута, град	±1	±1		±1,5		±1,5
Рекомендуемое содержание песка, %	-	-		2		-
Минимальное время обновления данных, с:
инклинометрии	-	-		9,3		-
гамма каротажа	-	-		11,3		-

 

 

10.2. В основном в средствах контроля и измерения параметров ствола скважины и положения отклоняющих КНБК используются гидравлический, кабельный и электромагнитный каналы связи.

 

Измеряются следующие параметры: зенитный угол, азимут, положение отклонителя и глубина спуска системы (при оснащении глубиномером).

 

10.3. В гироскопическом инклинометре отклонение от вертикали определяется измерительным потенциометром и совпадает с углом, образованным вертикальной и продольной осями зонда. Измеряемый азимут - это угол, образованный проекцией вертикальной оси зонда на горизонтальную плоскость и ранее выбранным направлением.

 

Сигналы отклонения азимута, поступающие из зонда посредством каротажного кабеля, передаются на пульт измерения. Измерительная часть системы образована компенсационными потенциометрами отклонителя и азимута с индикаторным микроамперметром.

 

Питающая часть системы оснащена разветвленным входом для питания прибора как постоянным, так и переменным током. Трансформаторные и выпрямительные контуры питающей системы служат для преодоления падений, вызванных сопротивлением каротажного кабеля. Конструкции приборов рассчитаны на подключение каротажных кабелей разных диаметров с числом жил не менее трех.

 

Для соблюдения правильных соотношений напряжения в приборе должно быть обеспечено определенное сопротивление проводов в используемом кабеле, что достигается за счет подсоединения вспомогательных сопротивлений. Для обеспечения более быстрого разбега гироскопа до рабочих оборотов (34000-60000 мин ) служит вспомогательный источник питания, установленный в зонде.

 

10.4. Инклинометрическая телеметрическая система позволяет проводить следующие операции:

 

ориентирование отклоняющей компоновки по заданному азимуту в стволе скважины путем измерения направления действия отклонителя относительно апсидальной плоскости;

 

определение угла закручивания бурильной колонны под действием реактивного вращающего момента забойного двигателя и его учет при бурении скважины с использованием отклоняющего инструмента;

 

проведение инклинометрических измерений непосредственно в процессе проводки скважины.

 

Комплект телеметрической системы типа СТТ (рис.5) включает следующие узлы: глубинный блок телеметрической системы, глубинное измерительное устройство, наземный пульт телеметрической системы, наземное измерительное устройство, присоединительный фильтр.

 

 

Рис.5. Схема измерительной части телеметрической системы СТТ:

    

1, 3 - эксцентрично расположенные грузы датчиков соответственно азимута и зенитного угла; 2 - груз рамы;

4 - заданное направление; 5 - метка отклонителя; 6, 7 - реперная ось соответственно отклонителя и глубинного

и змерительного устройства; 8 - метка "0" глубинного измерительного устройства; 9 - след апсидальной плоскости;

 - проектный азимут скважины;  - угол смещения, определяемый как угол между меткой "0" глубинного

измерительного устройства и направлением изгиба отклонителя;  - угол поворота бурильной колонны;

 - угол установки отклонителя;  - заданный угол установки отклонителя;

 - фактический азимут скважины

 

 

Связь глубинной аппаратуры с наземной может осуществляться по проводному каналу связи сбросового типа, выполненному в виде стандартного каротажного кабеля, снабженного контактными разъемами. Возможны два варианта спуска линии связи: через уплотнение вертлюга с использованием узла ввода кабеля в вертлюг и через специальное устройство для ввода кабеля в составе бурильной колонны.

 

В глубинном контейнере размещены датчики для измерения азимута, угла положения отклонителя и зенитного угла. Принцип действия датчика азимута основан на применении магнитного чувствительного элемента в виде стержня, устанавливающегося по направлению магнитного меридиана. Чувствительный элемент связан с ротором синусно-косинусного вращающего трансформатора, работающего в режиме фазовращателя.

 

Работа датчика наклона основана на применении эксцентричного груза, центр тяжести которого всегда находится на вертикали, проходящей через ось груза. Угол поворота посредством ротора трансформатора, связанного с грузом, преобразуется в фазу выходного сигнала, пропорционального зенитному углу скважины. Одному механическому градусу поворота ротора соответствует изменение фазы выходного сигнала на 6°.

 

Принцип действия датчика положения отклонителя основан на повороте рамки с эксцентричным грузом и укрепленными на ней датчиками азимута и наклона. Угол поворота рамки преобразуется трансформатором в фазу выходного сигнала. Одному механическому градусу соответствует изменение фазы выходного сигнала на 1°.

 

Пятидесятипериодные сигналы, передаваемые датчиками, имеют различную фазу (от 0 до 360°) и в зависимости от изменений измеряемого параметра поступают в глубинный передающий блок, который осуществляет последовательный опрос во времени глубинных датчиков, формирует суммарный широтно-импульсный модулированный сигнал и передает его в токопровод.

 

10.5. Типовая схема операций при ориентировании отклоняющих компоновок в вертикальных и наклонных стволах скважины следующая.

 

До сборки отклонителя с телеметрической системой на нижнем переводнике ее корпуса строго на верхней образующей наносится метка "0", соответствующая нулевому показателю датчика положения отклонителя. После сборки отклонителя метка с верхнего переводника отклонителя переносится на нижний переводник телеметрической системы. Измеряется угол  от метки, показывающей направления изгиба отклонителя, до метки "0" телеметрической системы по направлению движения часовой стрелки, если смотреть сверху вниз (рис.6).

 

 

Рис.6. Схема ориентирования отклонителя:

    

 - при >360°; б - при <360°; 1 - метка "0" глубинного измерительного устройства;

2 - заданное направление; 3 - метка отклонителя; 4 - апсидальная плоскость

 

 

10.6. При ориентировании отклонителя в стволе скважины с зенитным углом более 3° проводятся следующие измерения (см. рис.6):

 

определяют сумму заданного угла установки отклонителя и угла смещения меток "Отклонитель" и "0", то есть , где  - заданный угол установки отклонителя;  - угол смещения меток "Отклонитель" и "0";

 

поворотом бурильной колонны достигают показаний цифрового индикатора "Отклонитель", равных ранее вычисленному значению угла  (если угол >360°, то из него нужно вычесть 360°);

 

поворот бурильной колонны необходимо вести по направлению движения часовой стрелки;

 

после поворота бурильной колонны для снятия упругих деформаций колонны несколько раз приподнимают ее и опускают, контролируя по индикатору "Отклонитель" полученное значение (в случае его изменения поворотом колонны достигают нужных показателей).

 

10.7. Для ориентирования отклонителя в вертикальном стволе скважины необходимо (см. рис.6):

 

определить сумму заданного азимута и измеренного угла смещения меток "Отклонитель" и "0", то есть , где  - заданный азимут искривления ствола скважины;  - угол смещения меток "Отклонитель" и "0";

 

установить тумблер ОА (азимут отклонителя) на наземном пульте в верхнее положение;

 

поворотом бурильной колонны добиться показаний индикатора "Отклонитель", равных полученному значению А (в процессе бурения поддерживать указанные показания индикатора "Отклонитель");

 

после набора зенитного угла по метке отклонителя тумблер ОА выключить и дальнейшее ориентирование отклонителя производить для условий наклонной скважины.

 

10.8. Скважинная часть телеметрической системы ЗТС-108-017 имеет модульную конструкцию. Функциональные возможности телеметрической системы зависят от состава модулей.

 

Базовая комплектация скважинного прибора обеспечивает навигацию и непрерывную передачу информации на поверхность в процессе бурения в геологических средах без магнитных аномалий. Использование одновременно электромагнитного и гидравлического каналов связи обеспечивает более высокую помехозащищенность и скорость передачи информации.

 

XI. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПРОГРАММА СТРОИТЕЛЬСТВА

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО СТВОЛА

 

11.1. Гидравлическая программа строительства дополнительного ствола определяет ряд технико-технологических рекомендаций [9, 16, 22, 25, 26] по:

 

режиму промывки и составу бурового раствора;

 

снижению гидродинамического давления в скважине;

 

обеспечению выноса шлама, особенно с участков с зенитным углом более 55-65°, путем оптимизации режима промывки и реологических параметров бурового раствора;

 

предотвращению прихватов и обеспечению передачи рациональной осевой нагрузки на долото за счет улучшения смазывающих свойств бурового раствора, уменьшения толщины и липкости корки;

 

сохранению устойчивости стенок скважины путем регулирования кольматирующих, фильтрационных свойств бурового раствора и выбора оптимального диапазона его плотности.

 

11.2. Величина гидродинамического давления в скважине слагается из потерь в каждом элементе технологического процесса кругового движения бурового раствора и может быть выражена формулой

 

,         (29)

 

где  - потери давления в бурильных трубах и замковых соединениях, МПа;

 

 - потери давления в УБТ, МПа;

 

 - потери давления в отверстиях долота, МПа;

 

 - потери давления в забойном двигателе, МПа (согласно техническим характеристикам на двигатель);

 

 - потери давления в затрубном пространстве, МПа;

 

 - потери давления в напорной линии, МПа;

 

 - потери давления в затрубном пространстве в зоне КНБК.

 

11.3. Потери давления в циркуляционной системе скважины определяют по методике [16].

 

11.4. Для упрощения расчетов можно использовать следующие зависимости и табличные значения.

 

Потери давления в бурильных трубах и замковых соединениях определяются по формуле

 

,                                          (30)

 

где  - коэффициент, пропорциональный коэффициенту сопротивления (табл.36);

 

 - плотность бурового раствора, т/м ;

 

 - подача насоса, л/с;

 

 - длина бурильных труб, м.

 

Потери давления в утяжеленных бурильных трубах определяются по формуле

 

,                            (31)

 

где  - длина УБТ, м.

 

Значения  приведены в табл.34.

 

 

Таблица 34