Вивчення будови, принципу роботи



Та градуювання інклінометра

Мета, завдання і тривалість роботи

 

Метою роботи є ознайомлення студентів з будовою, принципом роботи інклінометра, а також з методикою його градуювання.

Завдання:

- вивчити функціональну блок-схему інклінометра та методику проведення вимірювань;

- провести градуювання інклінометра;

- побудувати інклінограму, точки замірів взяти з кроком через 25 м.

Тривалість роботи - 3 години.

 

Основні теоретичні положення

Свердловини проектуються вертикальними або похило-направленими. В процесі буріння стовбур свердловини відхиляється від заданого напрямку з ряду причин геологічного та технічного характеру. Фактичне відхилення осі свердловини від вертикалі в якому-небудь напрямку називається викривленням свердловини. Воно визначається кутом викривлення y і магнітним азимутом викривлення j (рис. 5.1). Кут нахилу свердловини β вимірюється між віссю свердловини і горизонтальною площиною та дорівнює 90° – y. Магнітний азимут викривлення визначається кутом між напрямком на магнітний північ і горизонтальною проекцію осі свердловини, яка взята у бік збільшення глибини свердловини.

а) li – довжина інтервалу свердловини (відстань між двома сусідніми точками виміру, що розташовані напроти абсолютних відміток глибин hi та hi-1; А – вісь свердловини;y - кут викривлення свердловини;

б) ПД-ПН, ПДм-ПНм – напрям на північ і на магнітний північ;

 α – дирекційний кут;

j - магнітний азимут викривлення свердловини;

Рисунок 5.1 –Ділянка осі свердловини у вертикальній площині (а) та проекція ділянки стовбура свердловини на горизонтальну площину (б)

 

Дані про викривлення свердловини необхідні для визначення глибини розташування вибою свердловини, дійсних глибин залягання пластів, розрахунку нормальної потужності пластів та виявлення ділянок різких відхилень стовбура свердловини, що можуть ускладнити спуск бурового інструмента, геофізичних приладів, обсадних труб і свердловинних фільтрів.

Апаратура.Вимір кута й азимута викривлення свердловин здійснюється спеціальними приладами-інклінометрами, які можна об’єднати в три групи:

· інклінометри з дистанційним електричним виміром;

· фотоінклінометри;

· гіроскопічні інклінометри.

В інклінометрах перших двох груп елементи викривлення свердловини визначаються за допомогою земного магнітного поля та сили тяжіння. Робота інклінометрів третьої групи заснована на гіроскопічному ефекті. Більш детально розглянемо роботу інклінометрів з дистанційним електричним виміром.

Головна механічна частина приладів – обертова рамка, вісь якої збігається з головною віссю інклінометра (рис. 5.2). Центр ваги рамки зміщений так, що площина її завжди розташовується перпендикулярно до площини викривлення свердловини. В рамці містяться датчики азимута і кута викривлення свердловини.

Датчик азимута складається з бусолі (магнітної стрілки 4, яка переміщається над круговим реостатом 6). Бусоль підвішена на двох закріплених у рамці півосях так, що вістря 8, на якому обертається магнітна стрілка 4, розташовується вертикально, а колодка з азимутальним реостатом 6 – горизонтально. При вимірі азимута, магнітна стрілка, за допомогою встановлених на ній пружинних контактів 7, з’єднує струмопровідне кільце з однією з точок реостата. У вимірювальний ланцюг вводиться ділянка азимутального реостата, опір якого пропорційний величині азимута викривлення.

Датчик кута викривлення складається з дугового реостата 14, який розміщений напроти кінця стрілки 13 та скріпленого з нею тягара 15. Тягар і стрілка знаходяться в площині викривлення, яка перпендикулярна до осі рамки. При вертикальному положенні приладу кінець стрілки 13 знаходиться напроти початку реостата 14. При нахилі приладу стрілка відхиляється щодо цього положення на кут, який дорівнює куту відхилення свердловини від вертикалі. При замиканні струменевої ланки кінець стрілки притискається до кутового реостата. У вимірювальний ланцюг при цьому вводиться ділянка кутового реостата, опір якого пропорційний величині кута викривлення.

1 – підшипник; 2 – контактні кільця колектора; 3 – колектор;

4 – магнітна стрілка; 5 – пружинні контакти стрілки;

6 – азимутальний реостат; 7 – контактне кільце; 8 – вістря; 9 – тягар бусолі; 10 – дугоподібний важіль; 11 – тягар виміру кута;

12 – струмопровідний провід датчика кута;

13 – контактна стрілка кута; 14 – кутовий реостат;

15 – тягар, що орієнтує рамку; 16 – керн рамки.

Рисунок 5.2 – Схема вимірювальної частини інклінометрів типу ІШ і ІК

Електричні схеми інклінометрів типу ІЩ-2 та ІК-2 приведені на рисунку 5.3.

Інклінометр ІК-2 (див. рис. 5.3-б) призначений для роботи з одножильним кабелем. Переключення позицій для виміру кута й азимута викривлення виконується за допомогою електромагніта L, за допомогою зміни полярності джерела живлення. Для живлення приладу використовується постійний струм напругою 140 В. Для виміру елементів викривлення свердловини застосовується мостова схема. Міст врівноважується круговим реостатом. Відлік величин азимутів і кутів викривлення проводиться безпосередньо по градуйованій шкалі.

Кожухи всіх інклінометрів виготовлені златунні або з немагнітної сталі. Вони заповнюються сумішшю трансформаторного масла з лігроїном або гасом для змащення вузлів і забезпечення затухання руху частин перемикаючого механізму та вимірювальної частини приладу. Вимір одночасно кута й азимута викривлення цими інклінометрами можливо тільки в необсаджених свердловинах. В свердловинах обсаджених сталевими колонами можна вимірювати тільки кут викривлення.

Похибки визначення кута й азимута викривлення свердловин пов’язані з порушенням ізоляції ланцюгів і жил кабелю, відхиленням сили струму живлення від необхідного значення, непаралельністю осей інклінометра і свердловини, недостатньо точним регулюванням механічних і електричних схем приладу. Непаралельність осей свердловини і приладу обумовлена наявністю каверн і нерівномірної товщини на стінках свердловин глинистої кірки. Для зменшення похибок вимірів величин y і j збільшують довжину приладу шляхом приєднання до нього подовжувача, який служить як вантаж і дозволяє зберегти положення приладу, паралельно осі свердловини.

 

R, Rкут – азимутальний і кутовий реостати;

P, Pкут – реле азимута і кута;

K, Kкут – азимутальне і кутове кільця;

П1, П2 – перемикачі; Д1-Д3 – діоди; РП – прилад, який

 реєструє покази азимута і кута

 

Рисунок 5.3 – Електричні схеми інклінометрів ІШ-2 (а) і ІК-2 (б)

 

Градуювання інклінометрів.Перед вимірами в свердловині необхідно перевіряти правильність показів інклінометра. Градуювання приладу полягає в узгодженні значень магнітного азимута і кута викривлення свердловини, що вимірюються за допомогою інклінометра, із заданими значеннями азимута і кута.

Для задання певного азимута і кута викривлення використовують установочний стіл УСІ-2. Стіл із затиском для інклінометра має дві осі обертання – горизонтальну і вертикальну. Щоб задати інклінометру положення в тому чи іншому азимуті, його обертають у затиску біля вертикальної осі до одержання потрібного показу на лімбі; кут викривлення задається обертанням затиску біля горизонтальної осі, де є шкала для відліку кута.

Перед градуюванням стіл регулювальними гвинтами встановлюється в горизонтальне положення. Кути викривлення, що задаються на установчому столі, контролюються більш точним приладом – кутоміром-квадрантом. При градуюванні інклінометрів поблизу (до 5 м) не повинно бути предметів з магнітних матеріалів.

Представлення даних інклінометрії.Дані інклинометрії представляють у вигляді таблиці значень кута викривлення y і напрямку викривлення свердловини (магнітного азимута j і дирекційного кута a). Значення y, j і a відповідають визначеній глибині виміру.

Дирекційний кут – кут між північним географічної координатної сітки даної місцевості і заданим напрямком. Він відраховується від північного кінця меридіана за годинниковою стрілкою.

Для одержання дирекційного кута викривлення свердловини необхідно до значення вимірюваного магнітного азимута j додати деякий кут D, величина якого вказується на географічних картах.

За даними вимірюваного кута викривлення свердловини та вирахуваного дирекційного кута будується інклінограма – проекція осі свердловини на горизонтальну площину (рис. 5.4). Інклінограму свердловини одержують шляхом послідовної побудови горизонтальних проекцій окремих ділянок свердловини, починаючи з найменшої глибини. Горизонтальна проекція ∆li i-го інтервалу li з кутом викривлення y розраховується за формулою:

 

,                            (5.1)

 

При цьому значення y і a визначаються в окремих точках і умовно приймаються в якості середніх для інтервалу між двома сусідніми точками.

Визначивши послідовно по формулі горизонтальні проекції окремих інтервалів, відклавши їх значення в масштабі за напрямками дирекційних кутів і з’єднавши початкову точку першого інтервалу з кінцевою точкою останнього інтервалу, одержимо загальну горизонтальну проекцію свердловини або загальне зміщення осі свердловини від вертикалі на дослідженій ділянці. Величина зміщення і його напрямок позначаються на плані. Інклінограма будується в масштабі 1:200.

 

Порядок проведення роботи

5.4.1 Закріпити інклінометр в градуйовочний стіл.

5.4.2 Під’єднати інклінометр до панелі вимірювання.

5.4.3 За допомогою установочного стола задати кути азимуту та викривлення (кут азимуту задається з кроком 30° в діапазоні від 0 до 360°, а кут викривлення – з кроком 5° в діапазоні від 0 до 50°).

5.4.4 Включити панель вимірювання в мережу.

 

 

Рисунок 5.4 – Приклад побудови інклінограми

 

5.4.5 Виміряти кут азимута у наступній послідовності:

- тумблер “контроль позиції” включити в позицію “заспокоєння” (почекати 12 с для заспокоєння чутливих елементів);

- тумблер “контроль позиції” включити в позицію “контрольне вимірювання азимута”, почекати 7 с; за допомогою ручки реостата “встановлення шкали” встановити стрілку на 360° і на приладі “нуль-індикатор моста” добитись нуля;

- тумблер “контроль позиції” включити в позицію “вимірювання азимута” та повертаючи рукоятку градуювального реостата добитись нульового положення стрілки приладу “нуль-індикатор моста”;

- отримані результати записати в таблицю 5.1.

5.4.6 Виміряти кут викривлення у наступній послідовності:

- тумблер “контроль позиції” включити в позицію “заспокоєння” (почекати 12 с для заспокоєння чутливих елементів);

- тумблер “контроль позиції” включити в позицію “контрольне вимірювання кута викривлення”, почекати 7 с; за допомогою ручки реостата “встановлення шкали” встановити стрілку на 90° і на приладі “нуль-індикатор моста” добитись нуля;

- тумблер “контроль позиції” включити в позицію “вимірювання кута викривлення” та повертаючи рукоятку градуювального реостата добитись нульового положення стрілки приладу “нуль-індикатор моста”;

- отримані результати записати в таблицю 5.1.

Таблиця 5.1 – Результати проведення лабораторної роботи

Гли-бина виміру,

м

Азимут j, град

α,

град

Кут

викривлення y, град

∆l,

м

зада-ний вимі-ряний заданий вимі-ряний
100            
125            
150            
175            
200            
225            

5.4.7 За отриманими фактичними даними побудувати інклінограму, точки вимірів взяти з кроком через 25 м.

 

 


Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 157; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ