Лекция№ 4 методы исследования технического состояния скважин

Определение искривления ствола скважины

Пространственное положение оси скважины на какой-либо глубине определяется двумя величинами: углом d – отклоне­нием оси скважины от вертикали и углом j отклонения ее по азимуту.

В большинстве случаев скважины проектируются вертикаль­ными и их отклонения от вертикали допускается в небольших пределах. В настоящее время широко применяется кустовое на­клонно-направленное бурение, например с морских оснований, в пересеченных или заболоченных местностях, при разработке геологически сложнопостроенных залежей. В этих случаях контроль искривления скважины приобретает важное зна­чение.

Измерение отклонений ствола скважины осуществляют специальными скважинными приборами — инклинометрами. В скважинах с открытым стволом и нормальным геомагнитным полем применяют инклинометры, в которых чувствительным эле­ментом для измерения азимута служит магнитная стрелка (бус­соль), ориентирующаяся вдоль магнитного меридиана. В ка­честве датчика угла наклона почти во всех типах инклиномет­ров используется грузовой отвес.

В практике промыслово-геофизических работ широко ис­пользуются инклинометры типа КИТ, работающие с одножильным кабелем. Инклинометр КИТ предназначен для измерения угла и азимута искривления скважин без обсадных колонн и угла отклонения от вертикали в скважинах со спущенной ко­лонной. Чувствительными элементами инклинометра являются магнитная стрелка и отвес, расположенные в свободно вращающейся рамке. Ось вращения рамки совпадает с продольной осью скважинного прибора, а центр тяжести ее смещен от оси. При наклоне при­бора рамка занимает устойчивое положение, при котором ее главная плоскость, проходящая через ось вращения и центр тяжести, совпадает с плоскостью наклона скважины. Азимут искривления скважины определяется по отклонению магнитной стрелки от главной плоскости рамки, а угол наклона – по от­клонению отвеса от оси вращения рамки.

Указатель азимута (буссоль) состоит из магнитной стрелки, кругового реохорда и токосъемного кольца. Буссоль подвешена на оси, перпендикулярной к рамке, и при любом наклоне при­бора занимает горизонтальное положение.

Основными элементами указателя наклона является отвес с контактной стрелкой и реохорд. Плоскость качания отвеса всегда совпадает с главной плоскостью рамки. При измерении на заданной глубине магнитная стрелка и отвес после успокоения фиксируются переключающим устройством, состоящим из электромагнита и системы арретиров.

Разность потенциалов, возникающая на реохордах и про­порциональная углу и азимуту искривления скважины, фикси­руется на поверхности с помощью мостовой компенсационной схемы. Отсчет производится по градуированной шкале пульта управления непосредственно в единицах угла и азимута.

Измерение диаметра и профиля сечения ствола скважины

       В процессе бурения скважины в силу протекания физико-химических и механических процессов в условиях различных свойств промывочной жидкости и горных пород со временем в отдельных участках изменяются форма сечения и диаметр ствола скважины. В некоторых интервалах происходит сужение диаметра (образование глинистой корки, сальников) или раз­мыв и изменение сечения в виде эллипса в связи с образова­нием каверн и желобов.

Результаты измерений диаметра и формы сечения ствола скважины используются в следующих случаях:                                                                             

1) интерпретация геофизических материалов (БКЗ, НГК и др.);

2) уточнение литологической характеристики разреза;

3)принятие профилактических мер для предупреждения аварий в скважине;         

4) выделение в разрезе наиболее благоприятных интерва­лов для распакеровки пластоиспытателей и башмака обсадных труб;

5) оценка объема затрубного пространства для определения необходимого количества цемента при тампонаже колонны и др. Кроме того, измерение диаметра обсадной колонны или насосно-компрессорных труб осуществляется при решении неко­торых технических задач.

Для измерения диаметра скважины применяют скважинные приборы – каверномеры, для измерения профиля сечения – профилемеры.

Каверномеры и профилемеры представляют собой систему мерных рычагов (2, 3, 4, 6 шт.), связанных с измерительным устройством (датчиком), величина сигналов от которого через кабель передается на поверхность.

Каверномеры типа СКС. Имеют по четыре мерных рычага, скользящих по стенке скважины. Длинное плечо каждого из рычагов своим наружным концом под действием пружины по­стоянно прижимается к стенке скважины, а короткое плечо перемещает шток, связанный с ползунком реохорда. При пере­мещении штоков изменяется сопротивление реохорда, включен­ного по схеме потенциометра. Через реохорд во время измере­ний пропускается ток постоянной силы. Падение напряжения на участке сопротивления реохорда DU, пропорциональное рас­стоянию между концами мерных ножек, по одной из жил трехжильного кабеля передается на поверхность и там регистри­руется.

Аппаратура СПР-1. Предназначена для точечного измерения восьми радиу­сов сечения ствола скважин, угол на­клона которых не превышает 15°. При помощи СПР-1 определяются форма по­перечного сечения скважины с привяз­кой ее по азимуту.

Каверномеры и профилемеры перед измерениями эталонируют с помощью калибровочных колец. По результатам эталонировки строят график зависимости измеряемого напря­жения DU от величины раскрытия мерных рычагов (диаметра кольца).

Кроме перечисленных выше методов ГИС, для решения геологических и технических задач проводятся самостоятельно или дополни­тельно (сопутствуют) другие исследования, основанные на тех же принципах.