Настройка и градуировка каверномера

НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Кафедра геофизических и геохимических методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

ГЕОФИЗИЧЕССКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН

Методические указания к лабораторным работам

Для студентов бакалавриата направления подготовки 21.03.01 и специальности 21.05.03.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

Г.

УДК 550.832

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН: Методические указания к лабораторным работам. /Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». Сост.: Н.А. Данильева. СПб, 2015.24 с.

В рекомендациях отражены физические основы геофизических исследований скважин, порядок выполнения лабораторных работ, структура отчетов и контрольные вопросы.

Для студентов бакалавриата направления подготовки 21.03.01 «Нефтегазовое дело» профилей подготовки «Бурение нефтяных и газовых скважин», «Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти», «Эксплуатация и обслуживание объектов добычи газа, газоконденсата и подземных хранилищ» «Разработка и эксплуатация углеводородных месторождений шельфа», и специальности 21.05.03 «Технология геологической разведки», изучающих дисциплины «Геофизические исследования скважин».

Табл.7. Ил.7.

Научный редактор: проф.каф. ГФХМР, д.т.н. Молчанов А.А.

Ó Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2015 г.

Основные определения и СОКРАЩЕНИЯ:

геофизические исследования – изучение строения земной коры на основе измерения физических параметров горных пород (электрические, акустические, магнитные, тепловые и др.);

ГИС – геофизические исследования скважин;

кавернометрия - измерение среднего диаметра буровой скважины;

каверномер – прибор для измерения диаметра скважины;

резистивиметрия – измерение удельного электрического сопротивления промывочной жидкости;

резистивиметр – прибор для измерения удельного электрического сопротивления промывочной жидкости;

термометрия – измерение температуры в скважине;

скважинный термометр – прибор для измерения температуры в скважине;

расходометрия – метод, используемый для построения профиля приемистости скважины;

расходомер – глубинный датчик, определяющий расход жидкости.

ВВЕДЕНИЕ

Геофизические исследования скважин занимают ведущую роль при поисках и разведке углеводородных месторождений.

Цель курса: изучение основ геофизических исследований скважин, проведение лабораторных и практических занятий, направленных на освоение скважинной аппаратуры, получение геофизических данных в ходе выполнения лабораторных работ и основы обработки этих данных.

Аппаратурное и программное обеспечение:

- лабораторный стенд для проведения калибровки скважинного каверномера КМ-1;

- лабораторный стенд для проведения термометрии скважин;

- лабораторный стенд для проведения резистивиметрии скважин;

-программный пакет для обработки и интерпретации данных ГИС «Gintel».

Лабораторная работа № 1

Настройка и градуировка каверномера

Задание:

1. Ознакомиться с назначением, принципом действия и методикой калибровки скважинного каверномера КМ-1.

2. Произвести опытные работы по калибровке каверномера КМ-1 с помощью градуировочных колец и измерительной установки.

3. Определить значение «нормального» тока.

4. Построить графики градуировки каверномера КМ-1 и определить его коэффициент.

Общие сведения:

В процессе бурения под воздействием бурового инструмента и промывочной жидкости происходит изменение диаметра скважины в зависимости от механических свойств горных пород.

В интервалах залегания глинистых пород, песков-плывунов, трещиноватых и кавернозных пород стенки скважины обычно обрушаются, образуя каверны.

В интервалах проницаемых пород, представленные песчаниками, известняками и доломитами на стенках скважины начинает образовываться глинистая корка, приводящая к уменьшению диаметра скважины.

Каверномеры предназначены для измерения диаметра скважины с целью изучения ее технического состояния и оценки отклонения диаметра от номинального диаметра долота.

Решаемые задачи:

1. контроль технического состояния скважин в процессе бурения;

2. расчет объема затрубного пространства для определения количества цемента, необходимого для цементирования скважины;

3. выявление участков для установки башмака колонны, фонарей и фильтров;

4. получение данных для количественной интерпретации материалов ГИС;

5. изучение геологических особенностей разреза скважины.

На практике для измерения диаметра скважины используются каверномеры с резисторными датчиками, а так же акустические. С помощью каверномера измеряют средний диаметр скважины.

В настоящее время выпускаются различные типы каверномеров, отличающиеся количеством, размерами и конструкцией измерительных рычагов, способом их раскрытия и электрическими схемами.

В основе конструкции каверномера предусматривается механическая связь измерительных рычагов с ползунком переменного резистора, расположенного в корпусе скважинного прибора. С его помощью определяется разность потенциалов, зависящая от угла раскрытия рычагов, соответствующего диаметру скважины.

На рисунке 1 приведена схема лабораторного каверномера КМ-1.

Каверномер КМ-1 имеет три мерных рычага (1) и три шарнирно связанных с ними распорных рычага, прикрепленные к подвижной муфте. Поперечное раскрытие мерных рычагов с помощью тросика (2) преобразуется в продольное перемещение и передается на ползунок (3) резистора (4), расположенного в герметичном корпусе. Резистор подключен к трехжильному кабелю.

Раскрытие мерных рычагов управляется гидравлическим механизмом, управляемым электромагнитом (5). Основная часть данного механизма представляет собой цилиндр, заполненный маслом, имеющий клапан и поршень, связанный с чашкой захвата рычагов (6). При подаче напряжения по жиле кабеля (3) электромагнит открывает клапан и масло под действием поршня вытесняется в полость с атмосферным давлением. Это приводит к смещению чашки, стягивающей рычаги, что приводит к их раскрытию до соприкосновения со стенками скважины.

Градуировка прибора заключается в определении зависимости напряжения от:

- диаметра окружности, описываемой концами мерных рычагов; начального диаметра – d₀, при котором снимаем отчет ;

- коэффициента прибора – С;

- «нормального» тока, при котором изменение диаметра на 1 мм вызывает изменение разности потенциалов на 1 (2,10) мВ.

б)

а)

Рис. 1. Устройство каверномера КМ-1

а) наземный пульт управления, б) КМ-1.

Градуировка проводится следующим образом:

1. Производится ряд замеров при постоянном значении тока – I, сначала при полностью закрытом каверномере, а затем при увеличении и уменьшении диаметра с помощью градуировочных колец, два из которых известного диаметра, а два – неизвестного, которые необходимо определить.

2. По результатам измерений, выполненных при двух значениях тока в пределах от 2 до 6 мА, построить графики зависимости разности потенциалов от диаметра градуировочных колец для каждого значения силы тока(рис.2).

3. Вычислить коэффициент каверномера С по формуле:

, где I – сила тока, мА;

d₁ и d₂ – диаметры точек 1 и 2 на градуировочной кривой, мм; - соответствующие им разности потенциалов, мВ.

Рис. 2. Графики градуировки каверномера КМ-1.

4. Определить значение «нормального» тока. Для этого построить график зависимости напряжения для заданного приращения диаметра (например 65 мм) от величины тока I. Необходимо выбрать значение при силе тока I₁ и при силе тока I₂, соответствующие заданному приращению диаметра (рис.3.).

По этому графику определить величину «нормального» тока для данного каверномера, отложив по оси абсцисс величину , соответствующую выбранному приращению диаметра при заданной чувствительности.

Рис.3. Графическое определение величины «нормального» тока.

Аппаратура и оборудование:

Лабораторный стенд состоит из каверномера, источника тока (амперметра), измерителя (милливольтметра) и набора градуировочных колец, два из которых известного диаметра 90 и 155 мм, и два – неизвестного диаметра (Х мм и У мм), блока питания.

Порядок выполнения лабораторной работы:

1. Собрать измерительную установку по схеме, указанной на рис.1.

2. Установить силу тока, предложенную преподавателем.

3. Произвести измерения разности потенциалов при различном положении измерительных рычагов, задаваемом с помощью градуировочных колец, сначала увеличивая их диаметр, а затем уменьшая.

4. Произвести указанные в пунктах 2 и 3 измерения с другим значением силы тока.

5. Записать данные в таблицу 1. Рассчитать значение , мВ.