Вертикальная и горизонтальная профилеметрия

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

Введение

1. Вертикальная профилеметрия

2. Горизонтальная профилеметрия

3. Назначение профилеметрии, аппаратура, записываемые кривые и их интерпретация

4. Кавернометрия скважин

5. Оборудование для кавернометрии, кавернометр

Заключение

Введение

При бурении скважины фактический средний диаметр её изменяется по стволу и отличается от диаметра долота (коронки), которым она бурится. При этом наблюдается как уменьшение диаметра скважины, так и увеличение его, иногда весьма значительное, поперечное сечение скважины за счет образования желобов может существенно отличаться от круга.

Профилеметрией называют измерения формы и размера поперечного сечения скважины и определение их изменения по стволу скважины. Различают вертикальную профилеметрию, при которой производится регистрация изменения формы и размера поперечного сечения скважины по её стволу, и горизонтальную профилеметрию, при которой фиксируются данные о форме и размерах одного поперечного сечения скважины на определенной глубине. Кавернометрией называют частный случай вертикальной профилеметрии, когда измеряют изменение по стволу скважины среднего фактического диаметра, под которым подразумевается диаметр круга, эквивалентного по площади поперечному сечению скважины неправильной формы.

Данные о фактическом диаметре скважины и её профиле весьма важны. Фактический диаметр скважины необходим для интерпретации данных промыслово-геофизических исследований; вертикальный и горизонтальный профили скважины весьма важны для выявления желобов с целью предотвращения аварий при бурении, контроля возможности спуска обсадной колонны и подсчета фактического количества цемента, необходимого для цементирования обсадной колонны.

1. Вертикальная профилеметрия

Основное назначение вертикальной профилеметрии - выделение желобов в стволе скважины и получение данных, необходимых для подсчета количества цемента, требующегося для перекрытия ствола скважины на заданную высоту от забоя. При вертикальной профилеметрии измеряются в двух взаимно перпендикулярных направлениях хорды, характеризующие поперечное сечение ствола скважины. Если представить поперечное сечение скважины с желобом в виде эллипса, хотя фактическое поперечное сечение скважины может существенно отличаться от него, то можно в предельном случае принять, что профилемером измеряются оси поперечного сечения скважины в виде большого и малого диаметров скважины. Если d1=d2, то при указанном расположении рычагов профилемера поперечное сечение скважины представляет собой круг диаметром dc=d1=d2.

Если d1>d2, поперечное сечение скважины будет эллипсом.

2. Горизонтальная профилеметрия

Диаграммы, полученные с помощью вертикального профилиемера, дают лишь ориентировочное представление о форме поперечного сечения скважины, особенно если оно неправильной формы. Для более точного определения формы поперечного сечения скважины производят измерения с помощью горизонтального прфилемера.

Горизонтальный профилемер представляет собой профилемер с n независимыми измерительными рычагами, раскрывающимися при остановке прибора на определенной точке разреза скважин. При измерении последовательно измеряется радиус Rn раскрытия каждого измерительного рычага и производится ориентация расположения измерительных рычагов прибора относительно направления на магнитный север.

Поскольку известна ориентация измерительных рычагов, а угол между ними равен 360°/n, по показаниям горизонтального профилемера можно построить поперечное сечение скважины с достаточной точностью. Исследования показаля, что возможно ограничиться восемью рычагами, расположенными под углом 45є друг относительно друга.

3. Назначение профилеметрии, аппаратура, записываемые кривые и их интерпретация

Основным назначением профилеметрии является выделение желобов на стенках бурящейся скважины. На процессе желобо-образования сказываются различные факторы: лито логический состав пород, угол наклона и интенсивность искривления скважины, свойства промывочной жидкости, технология бурения число спуско-подъемных операций и др. Интерпретация профилеграмм сводится к оценке формы и размеров поперечного сечения скважины. Точное решение этой задачи затрудняется из-за недостаточности четырех точек, измеренных с помощью рычагов, для установления конфигурации сечения скважины, и вследствие неопределенности положения в пространстве взаимно перпендикулярных большой и малой осей желоба (dc.6 и dC.M).При интерпретации профилеграмм важное значение имеет их воспроизводимость при повторных замерах. Воспроизводимость может быть достигнута при относительно одинаковом взаимном положении рычагов профилемера в скважине. Экспериментально доказано, что при произвольном вращении прибора в скважине в большем числе случаев одна из пар измерительных рычагов занимает положение, соответствующее максимально возможному их раскрытию, что способствует однозначности замера.

Рис. 1. Конфигурация сечения скважины по профиле грамме, определяемая геофизическим построением. d3 - диаметр замкового сечения

Конфигурацию сечения скважины по профилеграмме определяют графически .Такое построение дает лишь приближенное представление о конфигурации сечения скважины. Легко заметить, что наиболее узкая часть желоба не всегда контролируется диаметром замкового сечения. В зависимости от положения центра прибора в скважине (возможность смещения которого заложена в его конструкции) форма сечения может существенно меняться при одинаковых значениях dc. б и dc. м .Таким образом, профилеграмма служит в основном как качественный индикатор желобов, которые влекут за собой прихват бурильных инструментов и вызывают тяжелые формы аварий при бурении. Кроме того, профилеграмму используют при реше нии и других задач: предупреждении осложнений при спуске обсадных колонн, выборе интервалов пакеровки при работе пластоиспытателями на бурильных трубах и т. п.

На интенсивность желобообразования значительное влияние оказывает литологический состав пород. Под интенсивностью процесса желобообразования в скважине понимают отношение суммарной длины lж фактически выделенных в рассматриваемом интервале желобов к мощности исследуемого интервала h, выраженное в процентах. Установлено, что в большинстве случаев желоба приурочены к глинистым породам: глинам, глинистым алевролитам, мергелям; интенсивность достигает здесь 30--40%. Значительно реже желобообразование наблюдается в песчаниках и известняках, где интенсивность составляет 3--10%. В геохимических породах (ангидриты, гипс, соль) желоба не образуются. Масштабы регистрации профилеграмм выбирают такие же, как и для кавернограмм. Профилеграммы на копиях совмещают По линии номинального диаметра. Здесь же вычерчивают и кавернограмму.

4. Кавернометрия скважин

Кавернометрия - это частный случай вертикальной профилеметрии, когда измеряют изменения по стволу скважины среднего фактического диаметра, под которым подразумевается диаметр круга, эквивалентного по площади поперечному сечению скважины неправильной формы. Кавернометрия является самым распространенным методом измерения диаметра скважины. Она широко используется для определения среднего и фактического диаметра скважины, необходимого при интерпретации результатов ГИС, подготовки к спуску обсадной колонны и приготовлениях к цементированию скважины.

До последнего времени наиболее широко распространены каверномеры с омическими датчиками. В каверномере, рассчитанном на работу с трехжильном кабелем, датчиком служит потенциометр R1.

В каверномере, рассчитанном на работу с одножильным бронированным кабелем, применяется мост сопротивлений постоянного тока, одним плечом которого служит переменный резистор R1. В обоих типах каверномеров потенциометром или переменным резистором соответственно управляют измерительные рычаги каверномера. Их среднее перемещение передаётся на ползунок резистора. В обоих случаях диаметр скважины определяют по формуле

dc = dH + C*?U/I

где dH- начальный диаметр скважины, при котором напряжение, снимаемое с резистора R1 или с резистора в измерительной диагонали моста сопротивлений, равно нулю;

С - постоянная каверномера.тВеличины dHи С определяют в результате калибровки каверномера.

5. Оборудование для кавернометрии, каверномер

Кавернометрия - это измерение среднего диаметра скважины. Прибор, с помощью которого производится кавернометрия, называется каверномер. В результате измерений этот прибор формирует так называемую кавернограмму, то есть кривую зависимости диаметра скважины от глубины. Дело в том, что в скважине могут образоваться пустоты в породах, которые и называются каверны. Они чаще всего появляются в карбонатных коллекторах из-за выщелачивания осадочных пород. Существует два вида каверномеров: механические , ультразвуковые.

Строение стандартного механического каверномера подразумевает наличие трех или четырех рычажных щупов и реостата. Щупы прижаты к стенкам скважины при помощи пружин и связаны с ползунком реостата через толкатели. На поверхности представляется возможным измерение сопротивления реостата, которое является пропорциональным изменению диаметра скважины. Измеряя диаметр скважины на разной глубине, каверномер позволяет составить кривую изменения диаметра скважины от забоя до устья. Управляемое рычажное устройство, ставшее компонентом последних моделей позволяет с поверхности многократно раскрывать и складывать прибор. профилеметрия вертикалиный горизонтальный скважина

Ультразвуковой каверномер - гидролокационное устройство, представляющее собой скважинный прибор с двумя электроакустическими преобразователями направленного действия, которые работают на прием и передачу ультразвуковых колебаний, закрепленными на противоположных его сторонах. На необходимой глубине излучатели попеременно передают колебания в сторону стенок скважины и принимают отраженный импульс. Время между моментом излучения колебания и получением ответного импульса от стенки скважины позволяет измерить расстояние от каждого из преобразователей до стенок скважины.

Понятно, что диаметр скважины далеко не всегда равняется диаметру долота или бура, который используется во время проходки скважины. Причиной этого являются различные геологические и технические факторы.

Если во время бурения скважины попадается слой глинистых пород или солей, то в соответствующих участках скважина будет иметь более широкий диаметр. Скважина может иметь и меньший диаметр. Это объясняется образованием глинистой корки при прохождении проницаемых песчаников. В случае если бурение идет напротив известняков и доломитов, то кавернометр покажет равенство фактического диаметра номинальному. Кавернометрия позволяет в описанных случаях уточнять геологический разрез скважины, а также выделять в ней пласты-коллекторы.

Каверномер позволяет, кроме того, определять необходимый объем цемента для создания обсадной колонны, контролировать состояние ствола скважины, интерпретировать каротажные данные, выбирать в скважине участки для установки дополнительных устройств.

Кавернометрия имеет и более специализированные направления, такие как микрокавернометрия и коркометрия. Они предназначены не только для определения диаметра скважины, но и для определения толщины глинистой корки. Также с их помощью выделяют трещинные и кавернозные коллекторы.

Как уже говорилось, кавернометр позволяет определять расхождения фактического и номинального диаметра скважины при проходке пластичных глинистых грунтов, рыхлых песков или сильнотрещиноватых пород. Но кроме этого скважины могут быть заполнены буровым раствором, водой и другими жидкостями.

В этом случае используется волновой акустический каротаж, который представляет собой непрерывную регистрацию цифровыми приборами волновых акустических сигналов. В итоге кавернометрия позволяет обнаруживать места протекания и возможные источники загрязнения геологической среды.

Данные о фактическом диаметре скважины необходимы для решения следующих задач:

-оценки прихватоопасности желобов, сальников, глинистых и шламовых корок, интервалов выкрашивания и вывала пород;

- учета геометрии ствола при аварийных работах, связанных с извлечением из открытого ствола посторонних предметов;

- выбора интервалов установки пакеров испытателя пластов, испытателей на кабеле и сверлящего керноотборника на кабеле;

- выбора интервалов для установки башмака, центраторов и турбулизаторов обсадной колонны;

- определения объема затрубного пространства для расчета количества тампонажной смеси; уточнения геологического разреза, в том числе выделения коллекторов по появлению глинистых корок;

- учета диаметра ствола при интерпретации данных БКЗ, БК, ГК, НК и др. методов.

Исследованию кавернометрией-профилеметрией подлежат все скважины без исключения.

Требования к каверномерам и профилемерам:

- диапазон измерения диаметров скважины каверномером - от 100 до 800 мм;

- диайазон измерения радиусов профилемером - от 25 до 400 мм;

- предел допускаемой основной погрешности каверномера - не более ±3 мм в диапазоне до 400 мм и не более ±5 мм в диапазоне от 400 до 800 мм;

- предел допускаемой основной погрешности профилемера - не более ±2 мм;

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

- дополнительная погрешность, вызванная изменением температуры окружающей среды, - не более 0,1 значения основной погрешности на каждые 10 °С относительно стандартного значения, равного 20 °С;

- дополнительная погрешность, вызванная отклонением скважины от вертикали, не должна превышать 0,5 значения основной погрешности.

-приборы комплексируют с другими приборами (модулями) без ограничений.

-минимальные требования к методическому и программному обеспечению заключаются в наличии методик и программ расчета площади, формы и объема скважины по данным профилеметрии.

-первичную, периодические и полевые калибровки ведут согласно общим требованиям

-основным средством периодических калибровок является набор из пяти образцовых колец или калибровочная установка типа УП-Кв, которые воспроизводят значения диаметров в диапазоне от 100 до 800 мм с погрешностью не более ±1,0 мм. Допускается использование также калибровочных устройств, поставляемых заводом-изготовителем (так называемые, "гребенки"), если погрешность воспроизведения ими диаметров не превышает ±1,0 мм.

-в качестве средства полевой калибровки используют образцовые кольца (не менее двух) или "гребенку".

-исследования в скважинах ведут согласно требованиям раздела 6.

-интервал контрольной записи должен включать участок протяженностью не менее 50 м перед входом в обсадную колонну и не менее 20 м в колонне.

-для приборов однократного раскрытия повторную запись не проводят; контрольную запись выполняют согласно предыдущему разделу.

-основные положения контроля качества измерений регламентируются разделом 6. Дополнительные требования:

-расхождения кривых основной и повторной записей не должны превышать ±5 мм

-расхождения измеренных и проектных диаметров колонны и скважины в интервалах с номинальным диаметром ствола не должны превышать ±3 мм.

-первичная обработка включает придание кавернограммам и профилеграммам физических масштабов, построение поперечных сечений скважины по результатам горизонтальной профилеметрии.

-на твердых копиях результаты измерений представляют в арифметическом масштабе в треке Т 1

Заключение

Таким образом в породах различной литологии фактический диаметр скважины не всегда соответствует диаметру долота. При этом наблюдается как уменьшение диаметра скважины, так и увеличение его, иногда весьма значительное. Данные о фактическом диаметре скважины необходимы для уточнения геологического разреза и используются при количественной интерпретации. Измерение фактического диаметра скважины осуществляется каверномерами. Кривая измерения диаметра по стволу скважины называется кавернограммой. Применяются каверномеры типа СКС, СКТ и СКО, которые имеют по четыре измерительных рычага с двумя плечами - длинным и коротким. Принцип действия всех существующих типов каверномеров одинаков и состоит в преобразовании механических перемещений мерных рычагов в электрические сигналы, которые передаются по кабелю на поверхность, а затем в регистрирующий прибор(кавернометрия).

Ствол скважины в сечении не всегда является кругом. Несоответствие формы сечения ствола необсаженной скважины кругу свидетельствует о наличии в ней желобов, которые образуются из-за искривления скважины и воздействия на ее стенки замковых соединений бурильных труб. Обсадные колонны также могут изменить свое круговое сечение за счет смятия. Измерение диаметров необсаженных и обсаженных скважин одновременно в нескольких вертикальных плоскостях осуществляется скважинными профилемерами. Обычно измеряют диаметр скважин в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях. Для определения профиля необсаженных скважин используют каверномер-профилемер СКП-1. Диаметр скважины определяется этим прибором по величине раскрытия двух пар независимо перемещающихся измерительных рычагов. Эти рычаги раскрываются с помощью электромагнита. Качество кавернограммы и профилеграммы оценивается по величинам диаметра скважины против плотных непроницаемых пластов, в которых диаметр скважины должен быть равен номинальному диаметру скважины (профилеметрия).

Размещено на Allbest.ru