Профилеметрия и кавернометрия скважин

При бурении скважины фактический средний диаметр её d c изменяется по стволу и отличается от диаметра долота (коронки) d H , которым она бурится. При этом наблюдается как уменьшение диаметра скважины, так и увеличение его, иногда весьма значительное, поперечное сечение скважины за счет образования желобов может существенно отличаться от круга.

Профилеметрией  называют измерения формы и размера поперечного сечения скважины и определение их изменения по стволу скважины. Различают вертикальную профилеметрию, при которой производится регистрация изменения формы и размера поперечного сечения скважины по её стволу, и горизонтальную профилеметрию, при которой фиксируются данные о форме и размерах одного поперечного сечения скважины на определенной глубине. Кавернометрией называют частный случай вертикальной профилеметрии, когда измеряют изменение по стволу скважины среднего фактического диаметра d c , под которым подразумевается диаметр круга, эквивалентного по площади поперечному сечению скважины неправильной формы.

    Данные о фактическом диаметре скважины и её профиле весьма важны. Фактический диаметр скважины необходим для интерпретации данных промыслово-геофизических исследований; вертикальный и горизонтальный профили скважины весьма важны для выявления желобов с целью предотвращения аварий при бурении, контроля возможности спуска обсадной колонны и подсчета фактического количества цемента, необходимого для цементирования обсадной колонны.

 1)Вертикальная профилеметрия

Основное назначение вертикальной профилеметрии – выделение желобов в стволе скважины и получение данных, необходимых для подсчета количества цемента, требующегося для перекрытия ствола скважины на заданную высоту от забоя. При вертикальной профилеметрии измеряются в двух взаимно перпендикулярных направлениях хорды, характеризующие поперечное сечение ствола скважины. Если представить поперечное сечение скважины с желобом в виде эллипса, хотя фактическое поперечное сечение скважины может существенно отличаться от него, то можно в предельном случае принять, что профилемером измеряются оси поперечного сечения скважины в виде большого d 1 и малого d 2 диаметров скважины. Если d 1= d 2, то при указанном расположении рычагов профилемера поперечное сечение скважины представляет собой круг диаметром d c = d 1= d 2. Если d 1 > d 2, поперечное сечение скважины будет эллипсом.

Горизонтальная профилеметрия

Диаграммы, полученные с помощью вертикального профилиемера, дают лишь ориентировочное представление о форме поперечного сечения скважины, особенно если оно неправильной формы. Для более точного определения формы поперечного сечения скважины производят измерения с помощью горизонтального прфилемера.

Горизонтальный профилемер представляет собой профилемер с n независимыми измерительными рычагами, раскрывающимися при остановке прибора на определенной точке разреза скважин. При измерении последовательно измеряется радиус R n раскрытия каждого измерительного рычага и производится ориентация расположения измерительных рычагов прибора относительно направления на магнитный север.

Поскольку известна ориентация измерительных рычагов, а угол между ними равен 360°/ n , по показаниям горизонтального профилемера можно построить поперечное сечение скважины с достаточной точностью. Исследования показаля, что возможно ограничиться восемью рычагами, расположенными под углом 45º друг относительно друга.

Кавернометрия скважин

Кавернометрия – это частный случай вертикальной профилеметрии, когда измеряют изменения по стволу скважины среднего фактического диаметра, под которым подразумевается диаметр круга, эквивалентного по площади поперечному сечению скважины неправильной формы. Кавернометрия является самым распространенным методом измерения диаметра скважины. Она широко используется для определения среднего и фактического диаметра скважины, необходимого при интерпретации результатов ГИС, подготовки к спуску обсадной колонны и приготовлениях к цементированию скважины.

До последнего времени наиболее широко распространены каверномеры с омическими датчиками. В каверномере, рассчитанном на работу с трехжильном кабелем, датчиком служит потенциометр R 1. В каверномере, рассчитанном на работу с одножильным бронированным кабелем, применяется мост сопротивлений постоянного тока, одним плечом которого служит переменный резистор R 1. В обоих типах каверномеров потенциометром или переменным резистором соответственно управляют измерительные рычаги каверномера. Их среднее перемещение передаётся на ползунок резистора. В обоих случаях диаметр скважины определяют по формуле

                                                   d c = d H + C*∆U/I                                        (3.3)

Где d H – начальный диаметр скважины, при котором напряжение, снимаемое с резистора R 1 или с резистора в измерительной диагонали моста сопротивлений, равно нулю;