Порядок выполнения лабораторной работы. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Стр 1 из 9Следующая ⇒

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева

Институт геологии и нефтегазового дела

Кафедра геофизики

Борисенко Г.Т.,Байгазиева Г.Т.

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Методические указания к лабораторным работам

( для бакалавров специальности 5В070600 «Геология и разведка МПИ»

Алматы 2013

УДК 550.83

СОСТАВИТЕЛИ: Борисенко Г.Т, Байгазиева Г.Т. Геофизические исследования нефтегазовых скважин. Методические указания к лабораторным работам.- Алматы: КазНТУ имени К.И.Сатпаева,2013.,с-74

Методические указания к лабораторным работам по геофизическим исследованиям нефтегазовых скважин предназначены бакалаврам Института геологии и нефтегазового дела. При проведении лабораторных работ по данным методическим указаниям обучающиеся изучают геофизические методы и решают геологические задачи по диаграммам комплекса геофизических методов исследования скважин ГИС. Методические указания написаны в соответствии с требованиями методического совета.

Ил. 37. Табл.4. Список лит. - 8 назв.

Рецензент Нурмагамбетов А., д-р геол-минерал. наук, проф.

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания предназначены для бакалавров специальности 5В070600-«Геология и разведка МПИ».

Лабораторные работы являются одной из важнейших составных частей курсов «Геофизические изучения нефтегазовых скважин». Тематика лабораторных охватывает основные разделы дисциплины: физические основы геофизических методов исследования нефтегазовых скважин, геологические задачи, решаемые геофизическими методами, методики изучения технического состояния стенок скважины, методики изучения разрезов скважин.

Методические указания составлены таким образом, чтобы задания выполнялись обучающимся самостоятельно. Для получения достаточных знаний каждая лабораторная работа сопровождается теоретической частью, что облегчает подготовку обучающихся к решению практических задач. При выполнении лабораторных работ обучающиеся приобретают навыки самостоятельно обрабатывать полученные диаграммы комплекса геофизических исследований по нефтегазовым скважинам. Фрагмент диаграмм по скважине показан на фотографии.

мент

Лабораторная работа №1

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В СКВАЖИНАХ

Цель работы:ознакомление с промысловой геофизической аппаратурой и оборудованием, технологией проведения геофизических исследований в скважине, способами измерения и регистрации геофизических параметров.

Задание

1.1.1.Под руководством преподавателя ознакомьтесь с образцами наземной и глубинной скважинной аппаратуры, кабеля и элементами спуско - подъемного оборудования.

1.1.2.Изучите конструкцию и функциональную схему подъемника.

1.1.3.Изучите электрические схемы и конструкции датчика глубин, блок - баланса.

1.1.4.По рекомендации преподавателя зарисуйте отдельные образцы наземной и глубинной аппаратуры и оборудования.

Методические рекомендации.

Общая характеристика промысловой геофизической аппаратуры и оборудования

Геофизические исследования в скважинах служат для изучения геологических разрезов скважин, выявления и промышленной оценки полезных ископаемых, изучения технического состояния скважин и контроля процесса разработки нефтяных и газовых месторождений.

Рисунок 1. Конструкция глубоких скважин

С помощью геофизического оборудования в скважинах проводят сложные работы, связанные с испытанием, вскрытием продуктивного пласта, отбором грунтов и проб пластовых флюидов, ликвидацией аварий бурильного инструмента. Для решения перечисленных выше задач промысловая геофизика располагает значительным арсеналом геофизических методов, основанных по изучении электрических, магнитных, ядерных, упругих и других свойств горных пород. Комплекс ГИС определяется целевым назначением скважин, особенностями геологического разреза, условиями бурения, характером ожидаемой геологической информации.

Геофизические исследования в скважинах проводятся с помощью специальных установок, которые включают наземную и глубинную аппаратуру, соединенную между собой каналом связи - геофизическим кабелем, а также спускоподъемный механизм, обеспечивающий перемещение глубинных приборов по стволу скважины. Эти установки называются автоматическими каротажными станциями (рисунок 2).

Наземная аппаратура, включающая совокупность измерительной аппаратуры, источников питания, контрольных приборов и скомпонованная в виде отдельных стендов, смонтированных в специальном кузове, установленном на шасси автомобиля,носит название лаборатории, каротажной станции.

Рисунок 2.Скважины и каротажные станции.

Под скважинной геофизической аппаратурой понимают совокупность измерительных устройств, предназначенных для определения различных физических параметров в скважине. В большинстве случаев комплект скважинной аппаратуры включает в себя датчик (зонд), располагающийся вне скважинного прибора или входящий в его состав, передающую часть телеизмерительной системы, находящуюся внутри гильзы скважинного прибора, кабель и приемную часть телеизмерительной системы на поверхности. Информация со скважинного прибора преобразуется на поверхности в геофизические диаграммы, отнесенные к глубине интервала регистрации. Схема выполнения исследований приведена на рисунке 3.

Рисунок 3.Схема выполнения ГИС

Приемная часть телеизмерительной системы функционирует совместно с основными узлами каротажных станций, включая регистрирующий прибор и

источники питания. Конструктивные особенности того или иного прибора определяются физическими основами метода, скважинными условиями и технологией проведения работ.

Комплексные и комбинированные скважинные приборы с использованием многоканальных телеизмерительных систем позволяют за один спуск-подъем регистрировать одновременно несколько физических параметров. Наибольшее распространение получили комплексные четырехканальные приборы на одножильном кабеле с частотной модуляцией сигнала и частотным разделением каналов. Разработаны и используются 24- канальные телеизмерительные системы с кодовой и временной импульсными модуляциями. Скважинные приборы работают в условиях высоких давлений (до 120 МПа), температуры (до 250°С) и химически агрессивной внешней среды (растворы солей, нефть, газ и т.п.). При перемещении по стволу скважины они испытывают механические воздействия.

Спуск и подъем скважинных приборов осуществляются с помощью подъемника, кабеля, подвесного и направляющего роликов, установленных на устье скважины. В зависимости от типа и длины кабеля применяют подъемники с лебедками разных размеров и конструкций (ПК-2, ПК-4, ПК-С) (рисунок 4).

Подъемник представляет собой самоходную установку, смонтированную в специальном металлическом кузове на шасси автомобиля повышенной проходимости. Спуск и подъем кабеля происходит при помощи лебедки типа ЛКПМ. Барабан лебедки снабжен тормозом, состоящим из двух стальных лент с наклеенным на них слоями феррадо, охватывающими щеки барабана. Передача от двигателя к барабану обеспечивает возможность изменения скорости подъема кабеля в диапазоне 40-10 000 м/ч и имеет устройство передачи на плавный спуск кабеля. Для подсоединения измерительной цепи лаборатории к жилам кабеля на лебедке устанавливается коллектор.

Подъемник имеет органы управления лебедкой и трансмиссией ее привода, прибора для измерения скорости движения кабеля, глубины его спуска и натяжения, световую сигнализацию и двухстороннюю связь с буровой и лабораторией, приборы для освещения кузова и устья скважины, различное оборудование для проведения монтажных работ при геофизических исследованиях, а также для крепления при перевозке скважинных приборов и грузов. В процессе геофизических исследований должны быть известны данные о глубине нахождения, скорости перемещения прибора по скважине и натяжение кабеля.

Кроме того, необходимо четко согласовывать перемещение прибора по скважине с движением диаграммной бумаги, на которой регистрируются кривые измеряемых геофизических параметров. Это достигается применением блок-баланса или направляющего и подвесного роликов с датчиками глубины натяжения и сельсинной передачей.

Рисунок 4.Отсек подъемника и пульт управления.

Блок-баланс состоит из ролика для направления кабеля в скважину и подставки, устанавливаемой над устьем скважины и прижимаемой к столу ротора бурильным инструментом. В последнее время в связи со значительным увеличением длины глубинных установок для направления кабеля в скважину используют направляющий и подвесные ролики. Направляющий ролик обычно крепится к подроторной раме основания буровой, а подвесной после установки датчиков глубины и натяжения и подсоединения к ним кабелей от смоточного устройства подъемника с помощью подвески закрепляют на талевой системе бурильной установки.

Во всех каротажных станциях приборы, служащие для контроля за движением кабеля, смонтированы на специальных контрольных панелях, основными элементами которых являются:

1) счетчик глубин - десятичный нумератор;

2) указатель скорости движения кабеля - фотодиодный датчик, установленный на валу сельсин-приемника;

3) указатель натяжения - датчик натяжения.

Геофизические кабели предназначены для спуска и подъема приборов при проведении геофизических исследований, прострелочно-взрывных работах, а также для отбора проб и образцов горных пород в скважинах, заполненных жидкостью или газом различной плотности, состава, температуры и давления.

Жилы и броню кабеля используют в качестве линий связи. По кабелю подают питание к скважинным приборам и передаются измеряемые сигналы в наземную измерительную аппаратуру, где они регистрируются. Кабель применяют в качестве измерительного инструмента для определения глубины нахождения приборов в скважине.

В соответствии с назначением и условиями эксплуатации геофизические кабели должны обладать определенными свойствами:

а) высокой механической прочностью, гибкостью и минимальным удлинением,

б) малым электрическим сопротивлением токопроводящих жил и их электрической симметрией.

в) высоким сопротивлением изоляции жил, не нарушающимся в условиях агрессивной проводящей среды, большого давления пластовой жидкости и высоких температур.

При промыслово-геофизических работах применяют одножильные и многожильные кабели в защитной оплетке, резиновых шлангах и бронированные. Последние имеют существенные преимущества перед кабелями в оплетке и шланге. Они отличаются высокой прочностью, хорошей проходимостью в скважинах, заполненных промывочной жидкостью большой плотности, и име-

ют сравнительно небольшие диаметры. Схема проведения геофизических исследований приведена на рисунке 5.

1.2.2 Технология проведения геофизических исследований скважин. В технологию проведения промыслово-геофизических исследований скважин входят подготовительные работы на базе и буровой, спуск - подъем приборов и кабеля, регистрация диаграмм, их предварительная обработка и оформление перед передачей в бюро обработки и интерпретации.

Подготовительные работы на базе включают: получение наряда на проведение геофизических исследований, проверку работоспособности наземной и глубинной аппаратуры, профилактический осмотр и проверку подъемника и лаборатории.

Работы на буровой начинаются в том случае, если к приезду каротажной партии или отряда буровая подготовлена к работе в соответствии с технологическими условиями на подготовку скважин для проведения геофизических работ. Геофизические измерения в скважине проводятся согласно требованиям технологической инструкции по проведению геофизических исследований в скважинах.

Рисунок 5.Проведение ГИС в скважине.

По прибытии на буровую проводятся следующие подготовительные работы:

1)устанавливают подъемник на 25-40 м от устья скважины так, чтобы ось лебедки была горизонтальна и перпендикулярна к направлению на устье скважины, после чего подъемник надежно закрепляют;

2)на расстоянии 5-10 м от подъемника устанавливают лабораторию;

З)разматывают кабель с лебедки подъемника, протягивают его на устье скважины и подсоединяют к кабельной головке глубинный прибор или зонд;

4)устанавливают и закрепляют направляющий и подвесной ролики или блок-баланс;

5)заземляют лабораторию и подъемник при помощи отдельных заземлений;

6)проводят внешние соединения лаборатории и подъемника, станцию подключают к питающей сети (при ее отсутствии к генераторной группе подъемнике), лабораторию к датчику глубин и подъемнику, а измерительную и питающую схемы лаборатории к кабелю через коллектор подъемника;

7)устанавливают на подвесном ролике или блок - балансе датчики глубин и натяжения, магнитный меткоуловитель;

8)с помощью бурового оборудования на высоту 25-30 м над устьем скважины поднимают подвесной ролик с пропущенным через него кабелем;

9) устанавливают после спуска зонда или глубинного прибора в устье скважины показания на счетчиках, равные расстоянию от точки отсчета глубин скважин до глубинного прибора или зонда.

1.2.3 Способы регистрации геофизических параметров. Регистрация - запись в символической форме на материальном носителе значений измеряемых величин для их документирования, накопления и хранения. Возможны аналоговая и цифровая регистрации. В настоящее время аналоговая регистрация полностью вытеснена цифровой. Стоечный модуль регистратора КарСар-500 для работы с внешним плоттером показан на рисунке 6.

Рисунок 6.Стоечный модуль регистратора

Регистратор каротажный КарСар-500 предназначен для выполнения следующих задач:

• приём информации от датчиков глубины, скорости движения, магнитных меток и натяжения геофизического кабеля, измерение напряжения источников питания и потребляемого скважинными приборами тока;

• регистрацию цифровых данных ГИС, полученных от скважинных приборов, привязанных ко времени или глубине получения, и запись этих данных на устройства хранения цифровой информации;

• сохранение результатов регистрации в случае аварийного выключения питания или аварийного прекращения работы программы;

• оперативную обработку и визуализацию цифровых данных ГИС в процессе регистрации с документированием результатов обработки на бумажном и цифровом носителях;

• представление цифровых данных ГИС в соответствии с принятыми стандартами для межмашинного обмена;

• проведение самотестирования собственных функциональных блоков

для проверки работоспособности.

Аналоговая регистрация отображает численное изменение значения регистрируемой величины в графическом виде (в виде кривой, геометрического положения точки или отрезка и т.д.). Аналоговая регистрация геофизических параметров обладает целым рядом недостатков, связанных с обеспечением необходимой точности измерений, помехоустойчивостью и быстродействием телеизмерительных систем, а также с интерпретацией данных геофизических исследований при помощи компьютеров из-за трудности ввода результатов в виде диаграмм для последующей обработки.

Цифровая регистрация отображает численное изменение значения регистрируемой величины физическими символами в виде цифрового или буквенного кода (возможна и их комбинация в зависимости от типа используемого носителя (бумага, магнитная лента или проволока) цифровой код наносится на него в виде перфорации или изменения магнитной индукции участков носителя. Наиболее важное преимущество цифровой регистрации - удобство ввода в компьютер, что обеспечивает автоматизацию и большую производительность обработки и интерпретации данных геофизических исследований скважин, исключение ошибок, связанные с квалификацией интерпретатора.

Функциональная схема измерительной аппаратуры каротажной станции приведена на рисунке 7.

Вся линия блоков станции от СП до регистратора как раз и представляет собой телеметрическую систему.

Блок питания скважинного приборасодержит устройства для регулировки, контроля и стабилизации питания СП.Эти блоки бывают сменными, т.к. одни СП питаются переменным током промышленной частоты (приборы радиоактивного каротажа), другие-переменным током пониженной частоты от 5 до 25 Гц (зонды КС), третьи постоянным (каверномеры, термометры, инклинометры

Рисунок 7. Функциональная схема измерительной аппаратуры

каротажной станции

Панель контроля каротажа содержит приборы контроля за самим процессом каротажа: счетчик глубин, измеритель скорости подъема и силы натяжения кабеля, усилитель магнитного меткоуловителя и др.

Силовой блок содержит устройство регулировки, контроля и стабилизации напряжения и силы тока, необходимые для питания всех остальных блоков питания станции.

Спуско - подъемное и вспомогательное оборудованиевключает в себя лебедку с каротажным кабелем, бензоэлектрический агрегат, комплект соединительных проводов.

Функциональная схема компьютеризированной каротажной станции приведена на рисунке 8.

С датчиков, размещенных в комплексном скважинном приборе СП, информация поступает на блок управления скважинным прибором БУПС. Назначение БУПС-определение точки записи и совмещение по глубинам диаграмм различных регистрируемых параметров; проверка, настройка и градуировка измерительных каналов.

С БУПС, предварительно обработанная информация о регистрируемых параметрах в аналоговой форме и преобразованная в цифровую форму на АЦП, подается на бортовую ЭВМ, которая обеспечивает: управление работой станции, интерпретацию получаемых результатов, выдачу информации на аналоговый регистратор АР, запись ее в цифровом коде на магнитную ленту цифрового магнитного регистратора ЦМР и передачу информации на экран дисплея.

Рисунок 8. Функциональная схема компьютеризированной каротаж-

ной станции

В понятие «управление работой» включаются: автоматизированная настройка измерительных и регистрирующих каналов, калибровка приборов, градуировка измерительных каналов, выбор и установка масштабов регистрации, диагностика неполадок. НМЛ-блок накопления (библиотека программ, управление процессом измерения и интерпретации).

Автоматизированная обработка получаемой информации обеспечивает контроль качества материалов. Кроме того, в процессе каротажа непосредственно на скважине получают сведения о литологии, о наличии коллекторов; проводят предварительную оценку пористости и характера насыщения.

Рисунок 9. Идет запись

Геофизические модули (скважинные приборы) показаны на рисунке 10.

Примером компьютеризированных станций могут служить станции «Гектор», «Мега», «Карат-П », «Гранит-Оникс », «Кедр», ПКС-5Г и др. Схема передачи геофизической информации показана на рисунке 11.