Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Бурение скважин

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Технические средства и технологии отбора ориентированного керна

Ориентированный керн - керн с нанесенной на его торцевую или боковую поверхность меткой, положение которой зафиксировано относительно оси и апсидальной плоскости скважины. Наличие метки в совокупности с информацией о значениях зенитного и азимутального углов скважины в интервале отбора ориентированного керна позволяет определить элементы залегания горных пород на глубине, с которой поднят керн.

В вертикальных скважинах для отбора ориентированного керна используют прямое ориентирование при спуске бурового снаряда со средством нанесения метки, когда единственно известным направлением, относительно которого может фиксироваться положение метки, считается направление на магнитный или географический полюс.

В наклонных скважинах (зенитный угол более 5 ) применяют метод косвенной ориентации, при котором положение метки фиксируется относительно апсидальной плоскости скважины. В этом случае для определения элементов залегания горных пород определяется апсидальный угол керноскопа фк- угол, измеряемый по часовой стрелке, между двумя линиями:

  • - линией соединяющей центр керна с центром метки на торце керна;
  • - следом апсидальной плоскости скважины на торце керна.

Керноскопы для получения ориентированного керна состоят из двух

основных узлов:

- узла для нанесения метки на керн (маркирующий узел);

узла ориентирования керна, с помощью которого фиксируют пространственное положение метки.

Нанесение метки царапанием боковой поверхности керна осуществляется разработанными в опытно-методической партии новой техники ПГО «Иркутскгеология» керноскопами КС и КШ (рис. 6.22, а, б).

Керноскоп КС (рис. 6.22, а) представляет собой съемную керноприемную трубу для комплексов ССК или КССК и включает колонковую трубу 1, корпус кернорвателя 2 с кернорвательным кольцом 3 и детали подшипникового узла 4 и 5. Дополнительно керноприемник оборудован жидкостным апсидоскопом 6 ориентатором отбираемого керна, резцом 7 для нанесения метки на боковую поверхность керна и направляющей керн вставкой 8. Апсидоскоп 6 представляет собой герметичную емкость объемом 100 мл, внутри которого размещен полированный металлический стержень. Внутрь апсидоскопа перед спуском керноскопа в скважинку заливают раствор медного купороса.

Керноскоп КШ выполнен на базе двойной колонковой трубы и включает коронку 1, подшипниковый узел 2, узел шарикового апсидоскопа 3, в котором основными элементами являются свинцовая печать 4 и шарик 5. Узел нанесения метки включает кернорвательное кольцо 6, резец для нанесения метки 7 и вставку 8, которая выполняет функцию направляющего для керна элемента.

Ксрноскоп КС может применяться только в наклонных скважинах и работает следующим образом. Снарядом ССК или КССК, в котором отсутствует кернорвательное кольцо, выбуривается керн ограниченной длины (10-20 см). После этого керноприемная труба извлекается на поверхность, а на ее место д спускается подготовленный для работы

2 керноскоп КС. Керноскоп при посадке на

г—^1 ! ? выбуренный керн резцом 7 наносит метку на

и

и.

боковую поверхность керна. После этого керноскоп оставляют в покое на 25-30 мин для того, чтобы образовался след залитой в емкость апсидоскопа 6 жидкости на поверхности стержня апсидоскопа , который образуется вследствие осаждения на поверхность стержня апсидоскопа 6 меди из раствора медного купороса - Си2804.

_Г771_

7

а

В наклонной скважине след поверхности жидкости на поверхности стержня апсидоскопа образует овал, через большую ось которого проходит апсидальная плоскость, которая и позволяет с помощью метки определить угол керноскопа.

Керноскоп КШ (рис. 6.22, б) может применяться только в наклонных скважинах и работает следующим образом.

1

б

Предварительно стандартным колонковым набором без кернорвательного кольца на забое скважины выбуривается керн. После извлечения колонкового набора из скважины в неё спускается керноскоп КШ. В момент посадки на выбуренный керн резец 7 наносит метку на боковую поверхность керна. В то же время кернопримная труба, подпружиненная относительно корпуса, при посадке на керн приподнимается, и соориентированный под действием

Рис. 6. 22. Керноскопы КС (а) и КШ (б) ОМПНТПГО «Иркутскгсология»

собственного веса относительно апсидальной плоскости шарик 5, соприкасаясь со свинцовой печатью 4, оставляет отпечаток. Таким образом, фиксируется положение апсидальной плоскости, поскольку в данном случае апсидальная плоскость определяется как вертикальная плоскость, проходящая через центр отпечатка шарика 5 на свинцовой печати 4 и центр печати 4. То есть появляется возможность

определения угла керноскопа (рк, а также установить связь между этим параметром, зенитным и азимутальным углами с элементами залегания горных пород.

При бурении горизонтальных скважин ориентированный керн можно получить нанесением метки на боковую поверхность керна резцами буровой коронки под действием силы тяжести опирающегося на керн бурового набора. С этой целью снаряд нужно немного оторвать от забоя и провернуть (выполняют без кернорвательного кольца). На керне останется след внутренних резцов коронки, который позволяет найти положение апсидальной плоскости и при известных значениях азимутального и зенитного углов определить элементы залегания горных пород.

Ориентированный керн может быть получен при производстве работ по искусственному искривлению скважины клиновым отклонителем, поскольку в этом случае на керне сохраняется след стенки ствола, из которого выполнено искривление, в виде желоба. Поскольку отклонитель ориентируется в скважине относительно апсидальной плоскости, а положение апсидальной плоскости четко определяется азимутом скважины в точке отбора ориентированного керна, возникает возможность определения элементов залегания горных пород по керну, полученному в интервале искусственного искривления скважины.

Для получения ориентированного керна зарубежные компании предлагают ряд современных керноскопов. Рассмотрим некоторые из них.

Керноскоп Е2у-Магк компании (Австралия) разработан для использования в комплексах ССК и представляет (рис. 6.23) систему, оснащенную механической печатью (узел I на рис. 6.23) в виде набора металлических стержней 2 и апсидоскопа (узел II на рис. 6.23).

Механическая печать устроена следующим образом. Копиры-стержени 2 способны продольно перемещаться и фиксироваться в отверстиях диска 4, копируя, таким образом, рельеф поверхности торца керна 1. В состав

Вид на печать

3

механическая

печать

V"

II - апсидоскоп

Рис. 6.23. Схема керноскопа Егу-Магк: 1 - керн; 2 - копиры-стержни механической печати; 3 - диск печати; 4 - стержень; 5 - карандаш для нанесения метки; 6 - диски; 7 - пружина; 8 - шарики апсидоскопа

механической печати входит так же цветной карандаш 5, который оставляет цветную метку на поверхности керна 1, что способствует более точному определению положения керна 1, особенно в том случае, если плоскость скола керна 1 не является ярко характерной, например, плоской.

Керноскоп Егу-Магк в колонковом наборе над забоем скважины

Рис. 6.24. Керноскоп Егу-Магк в колонковом наборе над забоем скважины:

  • 1 - керн;
  • 2 - керноскоп;
  • 3 - колонковая труба

В ксрноскопе Егу-Магк апсидоскоп выполнен в виде трех шариков 9, располагаемых между дисками 6. Шарики 6 свободно перемещаются, занимая положение в апсидальной плоскости скважины. Это положение шариков 6 в момент отбора ориентированного керна фиксируется путем сжатия пружины 7, дисков 6 и их закрепления в сжатом состоянии специальным фиксатором (на схеме не показан). Положение шариков 6 определяют через отверстие в корпусе керноскопа.

Керноскоп Егу-Магк работает следующим образом. На керноприемнике его спускают в скважину через бурильную колонну, которая находится в подвешенном состоянии на расстоянии 0,5 м над забоем. Положение керноскопа перед получением метки на керне показано на рис. 6.24.

Керноскоп Егу-Магк в момент определения параметров керноскопа

Рис. 6.25. Керноскоп Егу-Магк в момент определения параметров керноскопа:

  • 1 - керн; 2 - механическая печать;
  • 3 - шариковый апсидоскоп; 4 - корпус для фиксации керна и керноскопа при определении параметров после подъема керна из скважины

После фиксации керноскопа внутри снаряда, колонну опускают до контакта керноскопа с керном 1. Механическая печать упирается в керн 1 своими копирами-стержнями 2, которые фиксируют профиль торца керна 1. Карандаш 5 (см. рис. 6.23) оставляет метку на поверхности керна 1. При дальнейшем плотном контакте керна 1 и механической печати, через стержень 4 продольное усилие передается на диски 6 апсидоскопа, которые, перемещаясь, фиксируют положение шариков 9, определяя таким образом положение апсидальной плоскости скважины и керна 1. После получения профиля керна 1 механической печатью и фиксации шариков 6 керноскоп Егу-Магк лебедкой ССК поднимают на поверхность и спускают обычную керноприемную трубу, с помощью которой срывают и поднимают на поверхность керн 1. После подъема керна определяют параметры керноскопа - положение апсидальной плоскости и метки, угол керноскопа. С этой целью керн и керноскоп помещают в специальную трубу 4 (рис. 6.25), в которой совмещают механическую печать 2 и керн 1. Через отверстие в

корпусе керноскопа и в специальном труОе определяют положение апсидальнои плоскости по трем шарикам 3, которые должны быть зафиксированы строго в ряд. Полученные параметры позволяют определить элементы залегания горных пород.

Компания (Австралия) предлагает и другой керноскоп под маркой Уегй-оп (рис. 6.26 и 6.27), который предназначен для отбора ориентированного керна при зенитных углах менее 10, в отличие от керноскопа Егу-Магк, рассчитанного для отбора керна в скважинах с зенитными углами более 10 .

Керноскоп Уегй-оп так же имеет механическую печать для определения положения керна аналогичной конструкции печати керноскопа Егу-Магк (рис. 6.23), но используется несколько иная компоновка узлов. Керноскоп Уегй-

Керноскоп Verti-ori

Рис. 6.26 . Керноскоп Verti-ori: 1 - механическая печать;

2 - центраторы

метки в виде печати керноскопом Verti-ori

ori сочетает в себе механическую печать и средство многократного измерения зенитного и азимутального углов. В результате данный керноскоп позволяет получать ориентированный керн, в том числе, и в вертикальной скважине. Керноскоп Усгй-ori работает в открытом стволе скважины и за счет системы самонастраивающихся центраторов его можно использовать в скважинах различного диаметра. Для получения ориентированного керна снаряд с извлеченной керноприемной трубой поднимают над забоем на расстояние не менее 6 и не более 6,5 м. Керноскоп опускают через колонну бурильных труб до контакта печати керноскопа с керном. После этого снимают показания и поднимают керноскоп. После подъема керна производят определение параметров залегания горных пород по имеющейся копии торца керна и значений зенитного и азимутального углов.

Наиболее инновационной разработкой в области керноскопов является аппаратура для отбора ориентированного керна компании ACT Training Guide (Австралия). Керпоскоп данной компании под маркой Reflex выполнен в электронном исполнении в виде небольшого, не более 40 см длиной, узла, устанавливаемого в съемный керноприемник ССК над керноприемной трубой. Перед установкой керноскопа настраивается электронный узел, что позволяет после подъема керна в керноприемной трубе определить положение апсидальной плоскости и провести измерения параметров залегания горных пород вращением керноскопа вокруг собственной оси с целью поиска определенного значка на дисплее, узывающего на зафиксированное в скважине положение апсидальной плоскости.

Среди современных керноскопов нашел применение снаряд Fordia, созданный в Канаде. Он имеет апсидоскоп конструкции очень похожей на апсидоскоп Ezy-Mark (рис. 6.23). В то же время керноскоп Fordia не имеет механической печати или иного устройства для нанесения метки на керн. Керноскоп размещается в керноприемный узел ССК непосредственно над керноприемной трубой. При заполнении керноприемной трубы керн оказывает давление на подпружиненный осевой стержень, который, перемещаясь, фиксирует положение шариков апсидоскопа в апсидальной плоскости. Фиксация шариков апсидоскопа сопровождается повышением давления промывочной жидкости, что служит сигналом о прекращении бурения и необходимости срыва керна. После срыва керна керноприемный снаряд поднимают на поверхность и на зафиксированном керне делают метку апсидальной плоскости, которая совпадает с положением линии шариков в керноскопе.

> Контрольные вопросы и задания к гл. 6

  • 1. Назовите основные буровые компоновки для снижения естественного искривления скважин при алмазном бурении и бурении шарошечными долотами.
  • 2. Назовите основные технические средства для искривления скважин в любом заданном направлении.
  • 3. В чём основное различие между стационарным клипом и съемным клиновым отклонителем?
  • 4. Как разделяются отклонители непрерывного действия по реализуемому механизму набора кривизны и конструкциям распорных устройств?
  • 5. Объясните устройство и принцип работы отклонителя «КЕДР».
  • 6. В чём существо, и каково назначение операции ориентирования отклонителей? Дайте определение понятиям - угол установки отклонителя и апсидальная плоскость.
  • 7. Назовите назначение и основные типы ориентаторов.
  • 8. Назовите основные положения методики выбора параметров искусственного искривления скважины.
  • 9. Назовите назначение операции и основные технические средства проработки интервала искусственного искривления скважины.
  • 10. Назовите способы и технологии бурения многоствольных скважин.
  • 11. Назовите назначение технологии отбора ориентированного керна.
  • 12. Назовите основные способы и конструкции средств отбора ориентированного керна.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>