Глава 4. Аппаратура станции ГТИ для исследования скважин

             Обеспечение методов ГТИ осуществляется комплексом датчиков, регистрирующих параметры бурения и являющимися первичными источниками данных.

Датчики обеспечивают регистрацию следующих технологических параметров:

«Вес на крюке» измеряется тензометрическим датчиком, установленным на «мертвом» конце лебедки. Первичным преобразователем служит тензорезистор, который изменяет электрическое сопротивление проводника под влиянием деформации. Диапазон измерения от 0 до 200 тонн, чувствительность 80 кг. Используется для расчета нагрузки на долото и в ряде других задач.

«Давление на входе нагнетательной линии» измеряется датчиком давления ДД-250, установленным на манифольде нагнетательной линии. Первичным преобразователем служит тензорезистор. Диапазон измерения от 0 до 250 атм. Точность измерений - 1%. Давление служит для оперативного выявления подклинок долота или забойного двигателя.

«Высота положения тальблока» измеряется датчиком оборотов лебёдки (ДОЛ), установленным на лебедке. Диапазон измерения от 0 до 40 м. Точность измерений – 1см. Данный датчик является основой для расчета глубины долота.

«Число ходов бурового насоса» измеряется индуктивным датчиком, который срабатывает от приближения металла, выдавая импульсы кратно ходам насоса. Точность измерений – 1 ход насоса.

«Обороты ротора» измеряется индуктивным датчиком, который срабатывает от приближения металла, выдавая импульсы кратно оборотам вала ротора, установленным на приводе стола ротора. Точность измерений – 1 оборот ротора.

«Расход промывочной жидкости на входе» измеряется датчиком РГР-100, установленным в нагнетательной линии, либо датчиком ультразвуковым "ARTWIK". Электромагнитный преобразователь или основан на допплеровском эффекте. Диапазон измерения от 0 до 100 л\сек. Точность измерений 1%.

«Расход промывочной жидкости на выходе» измеряется датчиком «лопатка» с реохордом, установленным в желобе. Резистивный тип преобразователя. Диапазон измерения от 0 до 50 л. Точность измерений – 10 %. Используется только на буровых с открытой желобной системой.

«Уровень промывочной жидкости в емкостях» измеряется уровнемерами герконового типа, установленным в емкости с буровым раствором. Диапазон измерения от 1 до 2,5 м. Точность измерений – 0.5 мм. Объем промывочной жидкости рассчитывается программно исходя из площади дна емкости.

«Температура промывочной жидкости на выходе» измеряется термометром, установленным в желобе. Первичный преобразователь – терморезистор,  Диапазон измерения от 0 до 100 С. Точность измерений 1 С.

В условия района Крайнего Севера и приравненных к ним районов использование датчика промывочной жидкости на выходе («лопатка») не представляется возможным в связи с использованием буровых установок с закрытой желобной системой.

По согласованию с заказчиком и при использовании передвижных буровых установок использующие насосы с регулируемыми ходами, расход промывочной жидкости на входе рассчитывается программно исходя из коэффициента заполнения насоса и количества ходов насоса.

Информационное табло бурильщика предназначено для отображения и визуализации информации, получаемой от датчиков. На лицевой панели пульта бурильщика расположены шесть линейных шкал с дополнительной цифровой индикацией для отображения параметров: крутящий момент на роторе, давление ПЖ на входе, плотность ПЖ на входе, уровень ПЖ в емкости, расход ПЖ на входе, расход ПЖ на выходе. Параметры веса на крюке, нагрузки на долото по аналогии с ГИВ отображены на двух круговых шкалах с дополнительным дублированием в цифровом виде. В нижней части табло расположены одна линейная шкала для отображения скорости бурения, три цифровых индикатора для отображения параметров - глубина забоя, положение над забоем, газосодержание. Алфавитно-цифровой индикатор предназначен для вывода текстовых сообщений и предупреждений.

Геохимический модуль станции включает газовый хроматограф, анализатор суммарного газосодержания, газовоздушную линию и дегазатор бурового раствора.

Наиболее важной составной частью геохимического модуля является газовый хроматограф. Для безошибочного, четкого выделения продуктивных интервалов в процессе их вскрытия нужен очень надежный, точный, высокочувствительный прибор, позволяющий определять концентрацию и состав предельных углеводородных газов в диапазоне от 1-10^-5 до 100 %. Для этой цели для комплектации станции ГТИ разработан газовый хроматограф «Рубин».

Для выделения забойного газа, растворенного в буровом растворе, используются дегазаторы двух типов

поплавковые дегазаторы пассивного действия;

дегазаторы активные с принудительным дроблением потока.

Поплавковые дегазаторы просты и надежны в эксплуатации, однако обеспечивают коэффициент дегазации не более 1-2 %.

Дегазаторы с принудительным дроблением потока могут обеспечить коэффициент дегазации до 80-90 %, но менее надежны и требуют постоянного контроля.

Непрерывный анализ суммарного газосодержания производится с помощью выносного датчика суммарного газа. Преимущество данного датчика перед традиционными анализаторами суммарного газа, размещаемыми в станции, заключается в оперативности получаемой информации, так как датчик размещается непосредственно на буровой и время задержки на транспортировку газа с буровой на станцию исключается. Кроме этого, для комплектации станций разработаны газовые датчики для измерения концентраций неуглеводородных компонентов анализируемой газовой смеси: водорода H₂, окиси углерода CO, сероводорода Н₂S.

Геологический модуль станции обеспечивает исследование бурового шлама, керна и пластового флюида в процессе бурения скважины, регистрацию и обработку получаемых данных.

Исследования, выполняемые операторами станции ГТИ, позволяют решать следующие основные геологические задачи:

· литологическое расчленение разреза;

· выделение коллекторов;

· оценка характера насыщения коллекторов.

Для оперативного и качественного решения этих задач определен наиболее оптимальный перечень приборов и оборудования и исходя из этого разработан комплекс геологических приборов.

Карбонатомер микропроцессорный КМ-1А предназначен для определения минерального состава горных пород в карбонатных разрезах по шламу и керну. Данный прибор позволяет определить процентное содержание кальцита, доломита и нерастворимого остатка в исследуемом образце пород. Прибор имеет встроенный микропроцессор, который рассчитывает процентное содержание кальцита и доломита, значения которых отображаются на цифровом табло или на экране монитора. Разработана модификация карбонатомера, позволяющая определить содержание в породе минерала сидерита (плотность 3,94 г/см³), который оказывает влияние на плотность карбонатных пород и цемента терригенных пород, что может существенно снижать значения пористости.

Плотномер шлама ПШ-1 предназначен для экспресс-измерения плотности и оценки общей пористости горных пород по шламу и керну. Принцип измерения прибора ареометрический, основан на взвешивании исследуемого образца шлама в воздухе и в воде. С помощью плотномера ПШ–1 можно проводить измерения плотности горных пород с плотностью 1,1-3 г/см³ [3].

Люминоскоп ЛУ-1М с выносным УФ-осветителем и устройством для фотографирования предназначен для исследования бурового шлама и образцов керна под ультрафиолетовым освещением с целью определения наличия в породе битуминозных веществ, а также для их количественной оценки. Принцип измерения прибора основан на свойстве битумоидов при их облучении ультрафиолетовыми лучами излучать «холодное» свечение, интенсивность и цвет которого позволяют визуально определить наличие, качественный и количественный состав битумоида в исследуемой породе с целью оценки характера насыщения коллекторов. Устройство для фотографирования вытяжек предназначено для документирования результатов люминесцентного анализа и способствует исключению субъективного фактора при оценке результатов анализа. Выносной осветитель позволяет осуществлять предварительный осмотр крупногабаритного керна на буровой с целью выявления наличия битумоидов.

Осушитель шлама ОШ-1предназначен для экспресс-осушки проб шлама под воздействием теплового потока. Осушитель имеет встроенный регулируемый таймер и несколько режимов регулировки интенсивности и температуры воздушного потока.

Перечисленные датчики являются базовым комплектом станции ГТИ «Геотест-5», который является достаточным минимумом для решения технологических задач. Помимо выше перечисленных, используются также дополнительные датчики при бурении сверхглубоких скважин с зонами АВПД. В рассматриваемой работе при бурении скважины на Тевлинско-Русскинском месторождении использовался базовый комплект датчиков.