Ориентация отклонителя в скважине

Среди ориентирующих приборов и устройств, применяемых в настоящее время в геологоразведочной практике, наиболее совершенными и информативными являются приборы извлекаемого типа КУРС, ЛУЧ и ОБ-13 (ВИТР), УШО-12, УШО-15 (КазИМС), ОЭ-15 («Уралгеология») и другие, опускаемые внутрь бурильной колонны на одножильном проводе только на момент ориентации отклонителя.

Система ориентации отклонителей этими ориентаторами показана на блок-схеме (рис.), в которой два контура: контур получения информации о положении отклонителя в скважине и контур обратной связи, позволяющий компенсировать разность между заданным и действительным положением отклонителя в скважине. Результирующая погрешность ориентирования отклонителя зависит от каждого элемента блок-схемы. Эту погрешность разделяют на три группы:

- инструментальная, куда входят погрешности чувствительного элемента, линии связи, блока индикации;

- погрешность метода, куда входят погрешности стыковки ловителя скважинного датчика с ориентирующим переходником отклонителя, закручивание колонны, посадка отклонителя на забой;

- личная погрешность оператора.

Оценка качества и надежности ориентаторов производится по инструментальной погрешности; наиболее совершенные из приборов обеспечивают наилучшую информативность (наглядность) процесса, наибольший диапазон работы и наименьшую погрешность ориентации, не зависимую от утечек тока в канале связи.

Прибор «КУРС» (ВИТР) является промышленно освоенным[1] прибором измерительного типа, его скважинный датчик имеет наружный диаметр, равный 18 мм, поэтому он предназначен для ориентации искусственных отклонителей диаметром 59 мм и более при условии, что внутренние проходные отверстия в замках и ниппелях больше 20-22 мм. Прибор может быть использован также для ориентации забойных двигателей и отбора ориентированных кернов при применении двойных колонковых труб, снарядов со съемными керноприемниками и др.

Отличительным признаком прибора «КУРС» от известных приборов аналогичного назначения, основанных на косвенном методе ориентации, является возможность определения угла установки отклонителя непосредственно в градусах, поэтому «КУРС» является наиболее информативным прибором данного назначения и одновременно позволяет снизить затраты времени на процесс ориентации отклонителя в скважине.

Комплект прибора «КУРС» аналогичен прибору ОБ-13 и включает в себя наземную и скважинную части, состоящие из пульта управления, направляющего ролика со счетчиком глубины, устройства для поверки, малогабаритной лебедки с электроприводом, скважинного ориентатора, опускаемого внутрь колонны буриль-ных труб на электрическом проводе, ориентирующего переходника с обратным клапаном (рис.).

Скважинный ориентатор «КУРС» (рис.) представляет собой защитную гильзу 2 с кабельным вводом 1 для соединения с проводом, на котором ориентатор опускается внутрь бурильной колонны; в нижней части гильза соединена винтом с фиксатором-ловителем 19, с помощью которого ориентатор устанавливается в фиксированном положении на шпонку ориентирующего переходника, монтируемого на дневной поверхности над искусственным отклонителем. С кабельным вводом через корпус 4 соединен узел коммутации 3, разделяющий электропроводящие цепи электромагнита 5 и измерительного узла 13. Узел электромагнита 5 служит для разарретирования токосъемной щетки 11, а измерительный узел 13 с переменным сопротивлением – для измерения углов установки (ориентации) отклонителя. Измерительный узел 13 состоит из диэлектрического кольца 12, закрепленного в монтажной гильзе, на котором намотан провод высокого сопротивления, и контактного груза 10 со щеткой 11. Контактный груз по шпонке может передвигаться по оси, которая вращается под действием груза в агатовых подпятниках 9 и 15. В разарретированном положении контактный груз со щеткой 11 отжимаются от измерительного сопротивления 12 пружиной и под действием эксцентричного груза 14 щетка постоянно устанавливается в апсидальной плоскости скважины. В разарретированном положении щетка прижимается к сопротивлению и замыкает измерительную цепь.

Узел разарретирующего магнита состоит из катушки 5 с подвижным сердечником 6, пружины 7 и двух штоков 8; штоки под действием возвратной пружины 7 прижимают щетку 11 к обмотке переменного сопротивления 12.

Узел коммутации содержит два диода VD1 и VD2 при подаче на них напряжения определенной полярности включаются электромагниты разарретирующей системы YA1 и YA2 или переменное сопротивление.

В ориентаторе применен узел вибратора 16 (рис.), который состоит из втяжного электромагнита 18, сердечника и наковальни 17 (данный узел в последней серии приборов может отсутствовать).

Пульт управления на лицевой панели имеет: тумблер «сеть» для подключения пульта в сеть; клемму «прибор» для подключения провода от лебедки; клемму «колонна» для подключения пульта к колонне бурильных труб; микроамперметр для контроля баланса моста в положении «измерение» и наличия электрической цепи «пульт-лебедка-ориентатор»; потенциометр для компенсации тока в диагонали измерительного моста со смотровым окном, обеспечивающим отсчет угла установки j по визирной линии; потенциометр «компенсация» для подстройки нуля микроамперметра в случае изменения сопротивления провода, намотанного на барабан лебедки; кнопку контроля наличия электрической цепи «пульт-лебедка-ориентатор»; ключ «измерение-разарретирование» для подключения цепи питания пульта к измерительной цепи или цепи разарретирования; клемму для заземления пульта и вилку для подключения пульта управления к сети переменного тока напряжением 36/220 В.

Принцип работы прибора «КУРС» (см. рис.) основан на том, что в его скважинном ориентаторе осуществляется преобразование углового перемещения реостата 12, жестко соединенного с гильзой прибора и отклонителем, в омическое сопротивление его определенных участков, отсекаемых токосъемной щеткой 11, устанавливающейся под действием груза всегда в апсидальной плоскости скважины.

Прибор «КУРС» и аналогичные ему приборы подготавливаются к работе по общей схеме (рис.), т.е. пульт управления подключается к лебедке 5 и ориентатору 2 соединительными проводами. Проверяется наличие электрической цепи. На искусственный отклонитель навинчивается ориентирующий переходник, а отклонитель устанавливается под углом 20-30⁰ к горизонту в заданном положении с помощью прибору ПУ-2 или ПУ-ВИТР. На фиксаторе-ловителе 19 прибора
(рис.) ослабляется крепежный винт и ориентатор вставляется в переходник так, чтобы его шпонка вошла в паз ловителя; проворачивая ориентатор, необходимо совместить риску на головке кабельного ввода с апсидальной плоскостью отклонителя, соединить с корпусом отклонителя провод клеммы «колонна» и включить тумблер в положение «сеть». Разарретировать чувствительный элемент ориентатора ключом пульта управления и в таком положении выдержать 10-12 с для того, чтобы токосъемная щетка установилась в апсидальной плоскости отклонителя. Ключ пульта перевести в положение «измерение» и ручкой потенциометра установить нуль шкалы отсчета углов по визиру смотрового стекла, а стрелку микроамперметра установить на нулевой отсчет, вращая ось потенциометра «компенсация». После этого следует осторожно извлечь ориентатор из переходника и закрепить винтом фиксатор-ловитель.

После спуска отклонителя в скважину на верхний конец бурильных труб закрепляется направляющий ролик с указателем глубины, провод ориентатора помещается в желоб ролика и производится его спуск с посадкой ловителя на шпонку ориентирующего переходника. Провод клеммы «колонна» закрепляется на бурильной колонне, а тумблер устанавливается в положение «сеть». Переключая ключ в позиции «разарретирование» и «измерение», как это указано выше, последовательно измеряя углы установки отклонителя и поворачивая колонну бурильных труб, необходимо найти положение, когда нуль шкалы отсчета углов совпадает с визиром смотрового стекла, а стрелка микроамперметра будет показывать нуль. Это является искомой позицией ориентации отклонителя.

Приборы ЛУЧ и УШО работают по релейной схеме и в меньшей степени зависят от утечек тока и переходных сопротивлений, присущих приборам с мостовой схемой, однако в зоне поиска искомого положения снижается устойчивость чувствительного элемента, особенно при малых зенитных углах (менее 5⁰).

Будучи приборами индикаторного типа, они обеспечивают поиск апсидальной плоскости в наклонной скважине по принципу «да-нет»; имеют скважинные датчики малого наружного диаметра (равны 13 мм – ЛУЧ и 15-12 мм – УШО); применяются для ориентации отклонителей в скважинах диаметром 46, 59 мм и более (внутренний диаметр соединений бурильных труб 15-16 мм).

Комплект прибора ЛУЧ с лебедкой аналогичен комплекту прибора КУРС,
ОБ-13.