реферат Овчаров А.Д. Измерения глубин, методы и..


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное агентство по образованию
________________
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
НЕФТИ И ГАЗА имени И.М. Губкина (НИУ)
Кафедра геофизических информационных систем
Реферат
по метрологии
«Измерения глубин, методы измерения, разметка кабеля»
Выполнил: студент группы ГИ-10-5
Овчаров Александр
Проверил: аспирант Иван Сергеевич Дешененков _______
Подпись
Сдан на проверку ________
Дата защиты ________ Оценка _________
Москва - 2012
Аннотация
Настоящий реферат на тему «Измерения глубин, методы измерения, разметка кабеля» выполнен по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация». Объем реферата составляет – 14 страниц, в том числе 3 рисунка. Список литературы содержит 3 названия.
Содержание
Введение………………………………………………………………………………………….4
Часть 1. Способы измерения глубин скважин……………………………………………….5
Часть 2. Разметка кабеля……………………………………………………………………….11
Заключение……………………………………………………………………………………...13
Список литературы……………………………………………………………………………14
Введение
Измерения глубин скважины являются неотъемлемой частью при исследовании скважин.
Используя данные о глубине скважины, можно построить таблицы и графики измеряемых геофизических и технологических параметров в функции глубины. Одновременно измеряя изменение глубины и времени, определяются такие параметры, как механическая скорость бурения (иногда регистрируют величину обратную - продолжительность (время) бурения заданного интервала - механический каротаж), скорость СПО, текущая глубина (положение забоя), положение долота «над забоем» и другие параметры. Если в скважинном приборе регистрировать данные измерений двух и более одноименных датчиков, расположенных на определенном расстоянии друг от друга по глубине, то по характерным точкам геологического разреза можно получить совершенно точно «привязанную» к глубине диаграмму.
Часть 1. Способы измерения глубин скважин
К способам измерения глубин скважин относятся следующие:
-механический: с мерным роликом, с датчиком оборотов лебедки, кронблока, с мерным тросом;
-магнитный: с метками, идукционный, индуктивный;
-инерциальный: с гироскопическими акселерометрами, с акселерометрами другого типа;
-корреляционный: по разрезу скважины, по кабелю, трубам (оптический, акустический)
-волновой: акустический, оптический, электромагнитный;
-прочие: с мерным шлангом, по числу труб, с радиоактивными метками, по давлению столба жидкости, по расходу жидкости.
Разберем более подробно каждый из основных методов.
Механический способ определения глубины скважины заключается в измерении с поверхности длины кабеля или колонны труб, спускаемых в скважину, и осуществляется в двух вариантах: с использованием мерного ролика и с использованием датчика оборотов лебедки или крон-блока.
При первом варианте используется фрикционная связь между объектом измерения, в качестве которого служит каротажный кабель, талевый канат или колонна труб, и мерным роликом, прижимаемым к измеряемому объекту и вращающимся при его движении. По числу оборотов калибровочного мерного ролика, пропорциональному длине протянутого каротажного кабеля (или талевого каната), судят о глубине скважины. Кодирование числа оборотов осуществляется механическими, оптическими, электромеханическими, электромагнитными, электромашинными и другими устройствами.Для учета величины удлинения кабеля в скважине и уточнения глубины скважинных замеров, проводят измерение натяжения кабеля.. С этой целью измеряют натяжение кабеля как на поверхности, так и в месте соединения его со скважинным прибором. Полученные данные вводятся в специальное устройство, которое по рис.1 крон-блок разработанному алгоритму оперативно вводит поправки в регистрируемые при каротаже глубины. При измерении глубин посредством мерного ролика (шкива) известного диаметра ошибки образуются в основном за счет проскальзывания каната (кабеля) относительно ролика, износа ролика и из-за того, что измеряемый кабель не всегда охватывает ролик (эллипсность). Достижимая точность измерений оценивается в 0,5 %.

Рис.2 Мерный ролик Устройства для измерения оборотов буровой лебедки относится к другой группе механических устройств определения глубин. Основная часть датчиков глубин измеряет число оборотов лебедки, которое пересчитывается затем в длину смотанного с нее кабеля. Измерение глубины проводится при смотке кабеля с барабана, что соответствует углублению скважины.
Аналогично по принципу действия и составу устройств могут быть применены и для измерения перемещения талевого блока буровой по числу оборотов ролика крон-блока. Устройства с датчиками числа оборотов лебедки или крон-блока не имеют мерного ролика, а потому лишены такого недостатка, как погрешность от проскальзывания. Вместе с тем, за счет неточности определения длины витка в слое, неравномерной укладки витков в слое и одного слоя на другой, а также прочих факторов, точность измерений глубин с помощью датчика оборотов лебедки оказывается не намного выше, чем у устройств с мерным роликом.
В целом механический способ измерения глубин скважины не обеспечивает необходимую точность измерений глубин, которая исходя из требований к промыслово-геофизическим исследованиям скважин, должна быть не более 0,001, поэтому он или комплектуется с другими методами измерений, например, магнитным, или его данные корректируются по результатам более точных замеров глубин скважин.
Магнитный способ измерения глубин основан на использовании магнитных свойств перемещаемого объекта. В преимущественно распространенном варианте состоит в нанесении на кабель магнитных меток, представляющих собой участки с наведенной остаточной намагниченностью. Расстояние между метками определяется длиной выбранной мерной базы. Зарегистрированное число меток с учетом масштаба измерений соответствует длине кабеля.
Для автоматизации процесса разметки кабеля на концах мерной базы по движению объекта последовательно располагают считывающую (датчик меток) и записывающую магнитные головки, соединенные схемой обратной связи. Посредством записывающей головки на измеряемый объект предварительно наносится магнитная метка. При движении происходит последовательное считывание и переустановка магнитных меток, чем достигается разметка кабеля.
Для защиты от внешних помех и устранения влияния поля Земли на результаты измерений считывающее устройство выполняют в виде двух магниточувствительных элементов, включенных встречно или по схеме дискриминатора, а также применяют различные пороговые устройства.
Во всех устройствах для разметки каротажного кабеля магнитными метками имеется цепь переноса сигнала метки от считывающего устройства к намагничивающему устройству. При этом при скорости движения размечаемого объекта, отличной от нулевой, расстояние между последовательно нанесенными магнитными метками отлично от расстояния между намагничивающим и считывающим устройствами (мерная база) на величину произведения скорости движения объекта на значение постоянной времени цепи переноса. Так как обычно скорость перемещения бурильного инструмента или каротажного зонда в скважине меняется в широких пределах, то исключение учета указанного смещения магнитных меток может привести к существенным погрешностям в измерениях глубин. Данную погрешность учитывают методами цифровой и аналоговой коррекции. Следует отметить, что как бы тщательно ни проводилась разметка на поверхности, все-таки не представляется возможным учесть все многообразие факторов, воздействующих в скважине на кабель. В связи с этим представляет интерес способ определения глубины, осуществленный путем разметки колонны, спущенной в скважину. Бурильная колонна последовательно размечается одинаковыми отрезками, равными длине выбранной мерной базы, и число этих отрезков, фиксируемое в счетчике, является кодом глубины. За счет измерения длины колонны труб, спущенной в скважину, и, следовательно, претерпевшей деформацию, существенно увеличивается точность определения глубины скважины.
Точность измерения, достигнутая индукционными устройствами, составляет 0,1. Поэтому такой способ измерения в принципе может быть применен и при измерениях глубин по кабелю (трубам).
Инерциальный способ измерения глубин скважин.
Инерциальный способ измерения глубин скважин основан на фиксации ускорения скважинного прибора с последующим двойным интегрированием для получения пройденного пути в функции времени.
В инерциальной системе для исследования скважин применены три линейных акселерометра и, по меньшей мере, два гироскопа, образующих три оси наивысшей чувствительности. Сигналы этих приборов передаются по кабелю на поверхность, где ЭВМ непрерывно рассчитывает и записывает положение зонда с погрешностью 1 м на 1000 м глубины.
В ряде приборов для определения пространственного положения скважины используются датчики линейного ускорения, которые дают информацию, достаточную для определения величины перемещения прибора в скважине, откуда может быть рассчитана и ее глубина.
Инерциальные устройства обеспечивают требуемую точность измерений глубин, но являются сложными как по используемым датчикам, так и по средствам обработки получаемых с них данных.
Корреляционный способ измерения глубин скважин.
В этом способе определения глубин скважины используются корреляционные свойства сигналов, возникающих либо при измерениях характеристик пород в скважине, либо при фиксации неоднородностей поверхности объекта, движущегося в скважине (трубы, кабель).
В первом случае проводят исследование естественного или наведенного поля двумя идентичными датчиками, разнесенными на базовое расстояние. Известно устройство, состоящее из двух детекторов, двух схем, размещенных на фиксированном расстоянии друг от друга, которые при перемещении измеряемого объекта относительно детекторов выполняют квантование по времени информации, полученной от этих детекторов, и схемы вычисления коэффициента корреляции между квантованными сигналами. Определяется интервал времени, для которого коэффициент корреляции принимает максимальное значение, откуда с учетом расстояния между детекторами рассчитывается средняя скорость перемещения объекта между детекторами. В зависимости от величины средней скорости регулируется интервал квантования сигналов  с детекторов по времени. Интегрированием скорости может быть получена величина перемещения, то есть длина или глубина объекта.
Известен способ согласования данных при каротаже, основанный на определении мгновенной скорости движения зонда по максимальному значению взаимной корреляционной функции измерений от двух идентичных геофизических приборов, которые сдвинуты один относительного другого на постоянную базу. Глубина погружения геофизического зонда определяется посредством интегрирования во времени мгновенной скорости его движения.
Существенным недостатком этого способа является низкая надежность, вызванная тем, что при недостаточной дифференциации сигналов, связь между ними при обработке может быть вообще утеряна.
Волновой способ измерения глубин скважин.
Суть этого метода состоит в измерении времени распространения волны той или иной физической породы от устья скважины до забоя (или обратно). Произведение полученного времени на скорость распространения волны в среде дает искомую глубину скважины. Наиболее разработанным является акустический метод, использующий упругие колебания, проходящие через колонну труб в горные породы.Способ определения координат забоя скважины при турбинном бурении заключается в следующем. В процессе бурения горных пород возникают упругие колебания долота, распространяющиеся в окружающей среде. Эти колебания модулируют путем подачи в систему промывки скважин импульсов давления с заданными амплитудами и временными параметрами посредством насоса с клапаном и изменения осевой нагрузки на долото за счет разгрузки колонны на забое. Интервал следования импульсов должен быть не менее времени распространения сигнала от точки возбуждения их до наиболее удаленного приемника колебаний. Длительность импульса и его амплитуда выбираются из амплитудно-частотных свойств разреза и глубины скважины. Промодулированные колебания регистрируются приемниками колебаний, положение которых в принятой системе координат известно. При достижении максимального уровня модуляции колебаний измеряют время распространения колебаний от забоя до приемников по известным значениям длины колонны, скорости звука в промывочной жидкости, фиксированным моментам посылок модулирующих импульсов давления, создаваемых на устье скважины, и моментам их приема. Затем по измеренному времени распространения сигналов от забоя до приемников колебаний и известной скорости распространения звука в горных породах определяют расстояния от забоя до приемников колебаний, после чего определяют координаты забоя.
Волновой способ дает возможность измерять собственно глубину скважины как расстояние от забоя до поверхности, отмеренное по вертикали, что является характерной особенностью и преимуществом этого способа. Данные о точности измерения глубин в вышеперечисленных способах не приводятся, что говорит об отсутствии опыта практического использования волнового способа.
Часть 2. Разметка кабеля
Измерение глубины скважины является одним из необходимых компонентов промыслово-геофизических и буровых работ. Повышение точности измерения глубин позволяет улучшить качество интерпретации каротажной информации, сократить время и стоимость буровых работ.
Наиболее перспективным способом измерения глубин представляется магнитный метод, который является бесконтактным и обеспечивает высокую точность измерений. Именно разметка каротажного кабеля магнитными метками является в настоящее время основным способом промера глубины скважины. Такой способ в комбинации с механическим является основным при измерении глубин по каротажному кабелю, когда магнитные метки, проставленные через каждые 10 м, принимаются за точки точного отсчета глубин, а в интервалах интерполяции между метками глубина определяется по мерному ролику блок-баланса.При автоматической привязке данных каротажа к истинным глубинам в скважинах, особенно при регистрации в цифровой рис.3 Кабель с магнитными метками форме, предъявляются повышенные требования к устойчивости считывания наносимых на каротажный кабель магнитных меток глубины.Надежная привязка по глубине возможна лишь при устойчивом, без пропусков и помех, считывании меток. Надежное считывание меток глубины на буровой затруднено в связи с большим разбросом напряженности поля меток, широким диапазоном скоростей движения кабеля и большой напряженностью внешних магнитных полей. Считывание меток в указанном диапазоне скоростей могут обеспечить только потокочувствительные датчики. В качестве чувствительных элементов в потокочувствительных датчиках наиболее удобно использовать магнитомодуляционные преобразователи (ММП) в связи со свойственной им большой чувствительностью, особенно в режиме работы с импульсным подмагничиванием.
По мере роста числа спуско-подъемов кабеля напряженность поля меток глубины падает и при снижении ниже порога чувствительности датчика возникает необходимость повторного промера кабеля с целью возобновления начальной напряженности поля меток. При работах в глубоких (сверхглубоких) и/или обсаженных скважин напряженность поля меток глубины из-за повышенных механических и тепловых воздействий и/или намагниченности обсадных колонн снижается особенно быстро. Это приводит к увеличению частоты разметки кабеля.
Заключение
Несмотря на разнообразие методов измерений выделить какой-либо метод не представляется возможным. Наибольшую точность измерений можно получить с помощью инерциального метода измерения, однако за счет дороговизны и сложности приборов его использование не востребовано. Чаще всего используется комбинация механического метода с магнитным. Таким образов, можно сделать вывод, что несмотря на многочисленность методов измерений данный вопрос остается открытым и по сей день.
Список литературы:
http://drmg.ru/sposoby-izmereniya-glubin-skvajin
http://www.startsensor.com/article.php?id=354http://penza-gf.ru/issledovaniya/96-izmerenie-glubiny-skvazhiny.html

Приложенные файлы

  • docx 15902181
    Размер файла: 95 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий