3.5. Контроль положення осі свердловини та орієнтування відхиляючих систем

При бурінні свердловин необхідно знати фактичне положення осі свердловини у просторі, що може бути досягнуто при відомому зенітному куті, азимуті і глибині.

Виклик геофізичної партії для інклінометричних замірів у свердловині не завжди можливий, тому для бурової бригади створені прилади спрощеної конструкції, які дозволяють з достатньою для практики точністю визначати тільки зенітний кут або зенітний і азимутальний кути одночасно.

Зенітний кут заміряють приладом Петросяна, Шаньгіна-Кулигіна або спеціальним інклінометром “ЗИ”, а азимут – приладом Шаньгіна-Кулигіна або

інклінометром.

1-стальний корпус; 2-гумові кільця; 3-напівциліндр; 4-осі;

5-пенал; 6-гумовий корок.

Рисунок 3.4 – Прилад Петросяна.

Прилад Петросяна (рисунок 3.4) включає в себе стальний корпус з кришками, в середині якого розміщений на осях із загостреними кінцями напівциліндр, центр ваги якого зміщений відносно вертикальної осі корпуса. У напівциліндр поміщують пенал з гумовим корком, в пази якого вставляється скляна пластинка.

Для центрування приладу в бурильній колоні на корпусі приладу є гумові кільця.

Для заміру зенітного кута пенал заповнюють наполовину плавиковою кислотою 20%-ної концентрації і вставляють в напівциліндр. Зібраний прилад поміщують у довгу жолонку між двома пружинами, які служать амортизаторами. У такому вигляді прилад спускають на канаті в бурильну колону. При досягненні глибини, на якій необхідно замірити зенітний кут, прилад залишають у спокою на 10-15 хвилин, після чого піднімають на поверхню. Якщо свердловина викривлена, прилад (пенал) у трубах займе похиле положення, що відповідає нахилу свердловини. При цьому напівциліндр повернеться так, що площина скляної пластинки суміститься з площиною викривлення свердловини, а від горизонтального рівня плавикової кислоти на пластинці залишиться слід. Кут між цим слідом і нижньою гранню пластинки дорівнює зенітному куту свердловини.

Прилад Петросяна використовують для заміру зенітного кута викривлення до глибини 1000-1200 м.

Прилад А.Н.Шаньгіна і Н.А.Кулигіна (рисунок.3.5.) складається з металевого стакана, в якому з допомогою гумових прокладок щільно встановлена циліндрична пробка, наполовину заповнена розчином плавикової кислоти. Пробірка закривається гумовим корком, а на стакан накручується кришка, з’єднана з допомогою різьби з трубою, у верхній частині кришки є провушина з отвором для приєднання каната.

На боковій поверхні пробірки і стакана наносяться мітки для фіксації їх взаємного розміщення. У заглиблення, що є в основі стакана, залитий свинець.

Підготовлений до роботи прилад спускають у бурильну колону на канаті з допомогою спеціальної лебідки. Після посадки приладу на “ножі”, що є в перевіднику над долотом, його залишають в стані спокою на 10-15 хвилин. За цей час плавикова кислота залишає відмітку на стінці пробірки. Потім прилад піднімають на поверхню, обмивають, обережно відкручують стакан, виливають з пробірки плавикову кислоту і промивають водою.

1-металевий стакан; 2-кришка; 3-трубка з різьбою;

4-свинець; 5-пробір.

Рисунок 3.5. – Прилад Шаньгіна-Кулигіна.

Переконавшись у співпадінні міток на пробірці і сліду “ножів” на свинці в основі стакана, проводять розшифрування показів приладу.

На вийняту скляну пробірку надягають спеціальний шаблон (рисунок 3.6), з допомогою якого визначають положення верхньої границі сліду меніску плавикової кислоти на стінці пробірки. Шаблон являє собою кільцеву пружину з двома вікнами, розміщеними одне відносно одного так, щоб середня лінія основного вікна, яка має риски однакові відрізки на гранях основного вікна. При цьому положенні шаблону верхня і нижня границі сліду меніска будуть лежати у площині, яка проходить через середину основного вікна і грань допоміжного вікна.

Рисунок 3.6. - Шаблон для визначення верхньої точки сліду меніску.

Потім скляну пробірку з шаблоном вставляють у стакан приладу таким чином, щоб мітки, нанесені на пробірці і стакані, співпали. Після цього стакан приладу вставляють у пристосування для розшифрування (рис 3.7.), яке складається з циліндричного корпуса, в основі якого є візирний хрест і ноніус з покажчиком і азимутальною шкалою від 0^ до 360^.

1-циліндричний корпус; 2-візирний хрест; 3-ноніус;

4-покажчик; 5-гвинт.

Рисунок 3.7. – Приспосіблення для розшифрування показів приладу

Шаньгіна-Кулигіна.

Ноніус може переміщуватись в осьовому і радіальному напрямках щодо корпуса пристосування. Обертаючи корпус пристосування навколо стакана приладу, покажчик візирного хреста встановлюють так, щоб він був паралельний до слідів “ножів”, а риска на корпусі пристосування була повернута в бік вершин слідів. Стакан приладу гвинтом закріплюється у корпусі пристосування. Обертаючи корпус, встановлюють покажчик таким чином, щоб його вістря було встановлене на грань допоміжного вікна. Проти риски на корпусі пристосування на шкалі ноніуса беруть відлік значення кута між положенням ножів і площиною фактичного викривлення свердловини.

Вибійний інклінометр (рис 3.8.) складається з корпуса і вимірної системи. Вимірна система складається з рамки, що обертається, на якій знаходиться бусоль з магнітною стрілкою для заміру азимута викривлення свердловини, висок для заміру зенітного кута і допоміжний лімб для визначення положення відхилювача відносно напрямку викривлення свердловини або відносно меридіальної площини “північ-південь”.

Рамка, що обертається, ексцентрична відносно осі обертання, тому вона сама встановлюється у площині викривлення свердловини подібно тому, як це відбувається з напівциліндрами у приладі Петросяна.

При спуску у свердловину вимірна система закріплюється фіксатором. У момент посадки приладу на “ножі” перевідника на свинцевій торцевій поверхні залишається їх відбиток. Нижня частина корпуса при цьому зупиняється, тоді як верхня частина разом з вимірною системою продовжує опускатись вниз, насуваючись на циліндричний тягар, який телескопічно з’єднаний з обидвома частинами з допомогою пальців і прорізів. При цьому диск сідає на шток і звільняє вимірну систему.

Звільнена рамка інклінометра встановлюється у площині викривлення свердловини, а стрілки бусолі і виска займають положення, що відповідає азимуту і куту нахилу свердловини у точці виміру.

Шток має спеціальне гідравлічне реле, яке після певного, наперед заданого часу, припиняє натискання диску. Як тільки диск повернеться на своє місце, фіксатор закріплює стрілки бусолі і виска у тих положеннях, які відповідають азимуту і зенітному куту викривлення у точці виміру.

1-рамка; 2-магнітна стрілка; 3-висок; 4-допоміжний лімб; 5-фіксатор;

6-диск; 7-шток; 8-гідравлічне реле; 9-верхня частина корпуса;

10-нижня частина корпуса; 11-стакан; 12-свинець; 13-пробірка;

14-тягар; 15-палець; 16-проріз; 17-сальник; 18-лімб;

19-кільце ковпака; 20-компенсатор; 21-риска .

Рисунок 3.8. – Принципова схема вибійного інклінометра

Для перевірки правильності показів інклінометра в стакан можна вставити пробірку з плавиковою кислотою і визначити кут викривлення свердловини і положення відхилювача подібно до того, як це робиться за методом Шаньгіна-Кулигіна.

Середня частина корпуса інклінометра заповнена маслом. Через компенсатор гідростатичний тиск стовпа промивальної рідини передається на масло, внаслідок чого відбувається вирівнювання тиску всередині і зовні приладу і досягається висока герметичність сальника, штока і різьбових з’єднань. Масло виконує також демпферуючий вплив на стрілки бусолі і виска і використовується для роботи гідравлічного реле часу.

У нижній частині приладу є кільцевий лімб, а вздовж однієї з твірних корпуса нанесена глибока риска. Лімби і риска дозволяють зв’язувати відбитки “ножів” на свинцевій печатці з показами вимірної системи і провести орієнтування відхилювача.

Інклінометр опускається в бурильну колону з допомогою допоміжної лебідки на тонкому стальному тросі, прикріпленому до кільця ковпака. Замір триває 3-5 хвилин, якщо не рахувати час на спуск і підйом приладу.

Піднявши прилад на поверхню, знімають ковпак і визначають зенітний кут викривлення свердловини за показом стрілки виска, а також азимут викривлення – за показом магнітної стрілки бусолі. Для уточнення положення свердловини по лімбу відраховують кут від нуля до твірної корпуса, відміченої рискою. З цією твірною суміщають покази кільцевого лімба, при цьому нуль лімба буде співпадати з площиною викривлення свердловини.

Вимір зенітного і азимутального кутів можна проводити за умови, що над відхилювачем встановлена немагнітна труба довжиною 5-6 м.

Буріння похилої свердловини за вибраним профілем можливе у тому випадку, коли при бурінні верхньої вертикальної ділянки забезпечуються заходи для попередження викривлення свердловини, а починаючи з моменту забурювання від вертикальної ділянки, відхилювач точно орієнтується в проектному азимуті. Тобто, орієнтування відхилюючих систем полягає в установці площини викривлення відхилюючого комплексу в розрахунковому азимуті, що забезпечує відхилення ствола свердловини в проектному напрямку. Для здійснення цієї операції розроблено велику кількість методів та технічних засобів і допоміжних пристроїв.

Орієнтувати відхилювач можна в процесі спуску бурильної колони в свердловину, контролюючи його положення після нагвинчування кожної свічки (орієнтований спуск бурильної колони) або після спуску бурильної колони з відхилювачем до вибою свердловини з використанням спеціальних приладів, які фіксують положення площини викривлення свердловини (вибійне орієнтування відхилювача)..