ОБОРУДОВАНИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПАРТИИ.

ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ

Проведение геофизических исследований скважин — сложный технологический процесс. Спуск прибора в скважину, его пере­мещение в процессе измерений и подъем на поверхность осу­ществляются с помощью специализированного спуско-подъемного оборудования и аппаратуры. Спуско-подъемное оборудова­ние включает следующие основные элементы: кабель; подъем­ник, на котором установлена лебедка; блок-баланс (направ­ляющий ролик); сельсинная передача.

Промыслово-геофизический кабель — очень важный элемент геофизического оборудования и должен соответствовать ряду жестких требований.

Прежде всего кабель предназначен для спусков геофизиче­ских приборов в скважину и подъема их на поверхность. При этом по его длине определяют глубину нахождения прибора. Кабель должен обладать достаточной прочностью, чтобы вы­держать собственную массу, массу прибора и дополнительные нагрузки, возникающие в процессе подъема приборов за счет трения о стенки скважины, прилипания к глинистой корочке и др. Кроме того, кабель должен быть эластичным и сильно не удлиняться под действием нагрузок.

Кабель является каналом связи между скважинным прибо­ром и наземной аппаратурой. По нему подается электрический ток для питания скважинного прибора, осуществляется управ­ление электронной схемой, передается на поверхность измеряе­мый сигнал, регистрируемый измерительной аппаратурой. Токоведущие жилы должны быть надежно изолированы от окру­жающей среды, которая характеризуется высокими давлениями и температурами и часто бывает агрессивной. При выполнении геофизических исследований применяют од­ножильные, трехжильные и многожильные кабели. По конструк­ции кабели бывают оплеточные, шланговые и бронированные. В зависимости от вида работ, глубины скважин, температуры, давления и других факторов выбирают тот или иной тип кабеля.

Каждому типу кабеля присвоен шифр. Например, шифр КГ 1-24-180 означает: КГ — кабель геофизический, 1—число жил, 24— номинальное разрывное усилие (в кН), 180 — макси­мальная рабочая температура (в °С). В кабелях с оплеточным или шланговым покрытием токопроводящие жилы одновременно несут и механическую нагруз­ку, поэтому скручены они из медных и стальных проволок. В бронированных кабелях механическую нагрузку несет верх­няя стальная оплетка, два слоя которой скручены из стальной проволоки. Устройство брониро­ванных кабелей показано на рис. 69.

В настоящее время при прове­дении геофизических исследова­ний в глубоких скважинах, буря­щихся на нефть и газ, оплеточные и шланговые кабели применяют ограниченно. Чаще всего исполь­зуют бронированный кабель.

Бронированный кабель обла­дает более высокой прочностью при меньшем диаметре, выпуска­ется кусками большой строитель­ной длины, меньше подвержен влиянию нефти и газа. Это поз­воляет использовать его для ис­следования глубоких и сверхглу­боких скважин. Этот кабель обеспечивает высокую проходимость в скважинах, заполненных тя­желым буровым раствором. Бронированный кабель позволяет проводить исследования в эксплуатационных скважинах под давлением через лубрикатор.

Техническая характеристика греофизических кабелей при­ведена в табл. 5.

Жилы кабеля (кроме электрического сопротивления) обла­дают индуктивностью и емкостью относительно земли и друг друга. Для кабеля в оплетке и шланге, намотанного на барабан лебедки, индуктивность жилы по однопроводной линии изменя­ется в зависимости от длины и типа кабеля и лебедки от 0,05 до 1,2 Гн. При размотке кабеля его индуктивность быстро уменьшается. У бронированных кабелей индуктивность жил значительно меньше, чем у оплеточных. Емкость между жилами многожильных кабелей, а также между жилой кабеля и землей (броней) находится в пределах 0,1—0,3 мкФ/км.

В промысловой геофизике высокие требования предъявляются к электрической изоляции жил кабеля с целью предотвра­щения искажения результатов измерений вследствие утечек то­ка. Обычно сопротивление изоляции нового кабеля составляет 50-100 МОм при 20 °С. С повышением температуры, а также при износе кабеля сопротивление изоляции уменьшается, но оно не должно быть ниже нескольких миллионов омов.

Таблица 5. Техническая характеристика геофизических кабелей

При работе в скважинах, температура которых не превы­шает 100—120 °С, изоляцию для токоведущих жил изготовляют из специальной термостойкой резины ; для работы в средах, температура которых достигает 180—200 °С, изоляцию выполня­ют из фторопласта различных марок.

Рис. 70. Схема размещения оборудования в самоходном подъемнике.

1 - шасси автомобиля; 2 - кузов; 3 - кресло лебедчика; 4 - рычаг переключателя коробки передач; 5 - рычаг ручного тор­моза барабана лебедки; 6 - рукоятка корректора кабелеукладчика; 7 - пульт лебедчика; 8 - лебедка с кабелем

Подъемник представляет собой самоходную установку, смонтированную в специальном металлическом кузове на шасси автомобиля повышенной проходимости.

Спуск и подъем приборов осуществляют с помощью лебед­ки, установленной в кузове подъемника, на барабан которой намотан кабель. Барабан лебедки выполнен из немагнитного материала. Он имеет радиальное отверстие, через которое про­пускается кабель для геофизических работ. Броня кабеля в большинстве подъемников крепится на оси барабана. Токоведущие жилы кабеля подсоединяются к коллектору. Выбор автома­шины, емкость лебедки и ее конструктивные особенности опре­деляются глубиной исследования и типом кабеля.

Кузов подъемника (рис. 70) разделен на два отделения. Передняя часть, примыкающая к кабине автомобиля, отведена под кабину лебедчика. Здесь установлен пульт управления ле­бедкой 7, контрольные приборы, силовой блок энергопитания, дублеры рычагов управления автомашины 4, рычаги управления лебедкой 5 и 6.

Во втором отделении установлена лебедка с кабелем 8. При необходимости в нем могут быть размещены бензоэлектрический агрегат или стационарный контейнер для транспортировки ис­точников радиоактивного излучения. Здесь же перевозят грузы, скважинные приборы, блок-балансы. Для спуска прибора в скважину в торцевой части кузова предусмотрена широкая дверь.

Отделения разделены перегородкой с широким смотровым окном, через которое лебедчик наблюдает за процессом спуска-подъема кабеля в скважину, укладки кабеля на барабан лебед­ки. Тяговое усилие на барабан лебедки передается от двигате­ля автомобиля через механизм сцепления и коробку отбора мощности, карданную передачу, двухскоростной редуктор и двухрядную цепь.

Изменение скорости движения кабеля и величины тягового усилия осуществляется регулированием числа оборотов двига­теля, переключением передаточных отношений в коробке пере­дач автомобиля и в двухскоростном редукторе. Для плавного спуска кабеля и установки его на заданной глубине лебедка снабжена ленточным тормозом с ручным и пневматическим управлением. Лебедка оборудована полуавтоматическим кабелеукладчиком и маслонаполненным коллектором с металли­ческими щетками для соединения жил кабеля со схемой лабо­ратории.

В кабине лебедчика в подъемнике установлены приборы для измерения скорости движения и натяжения кабеля, глубины спуска прибора, световой сигнализации и двусторонней перего­ворной связи со скважиной и лабораторией, приборы для осве­щения кузова и устья скважины. Питание всех приборов осуще­ствляется напряжением 110 В. Энергопитание на подъемник по­дается от промысловой сети через силовой блок, рассчитанный на напряжение 110, 210 и 380 В. При отсутствии промысловой сети подъемник может питаться от бензоэлектрического агрега­та типа АБ-2, дающего напряжение 220 В.

Техническая характеристика промыслово-геофизических подъемников, используемых на производстве, дана в табл. 6.

При проведении геофизических исследований необходимо контролировать перемещение скважинного прибора, т. е. знать глубину нахождения и скорость перемещения прибора, нагрузку на кабель. Кроме того, необходимо согласовывать перемещение прибора по стволу скважины с протяжкой диаграммной бумаги. Эти задачи решают путем применения блок-баланса с датчи­ками глубины и натяжения, а также сельсинной передачи.

Блок-баланс сроликом служит для направления кабеля в скважину и может быть установлен на стволе ротора — рамоч­ный блок-баланс (рис. 71, а); он может быть также подвешен над устьем скважины на крюке буровой лебедки — подвесной блок-баланс (рис. 71, 6).

При работе с рамочным блок-балансом подставку 2 уста­навливают на роторе над устьем скважины и прижимают к сто­лу ротора буровым инструментом. Для предотвращения горизонтального смещения снизу к подставке приваривают попереч­ную планку, упирающуюся во вкладыш ротора.

При отсутствии ротора, а также при работах через буровые или компрессорные трубы применяют блок-баланс, в котором подставка заменена патрубком с кронштейном. Патрубок снаб­жен резьбой под муфту обсадной колонны или фланцем, кото­рый затем крепят к фланцу обсадной колонны,

С помощью роликов 3, 3а обычно определяют длину опущен­ного в скважину кабеля. Для этого длину окружности ролика выбирают такой, чтобы за 1 оборот через него проходило опре­деленное количество кабеля, примерно 1,5 или 2 м. С роликом шестеренчатой передачей связаны счетчик, показывающий коли­чество опущенного кабеля, и сельсин-датчик. Соотношение зубь­ев в шестеренчатой передаче таково, что при прохождении 1 м кабеля через ролик блок-баланса ротор сельсин-датчика делает 4 оборота.

Таблица 6. Основные типы каротажных подъемников

Сельсинная (автосинхронная) передача состоит из сельсин-датчика СД и одного или нескольких сельсин-приемников СП, представляющих собой электродвигатели переменного тока с двухполюсными статорами и трехфазными роторами. В качест­ве датчика обычно используют сельсин ДИ-511. Приемником служит сельсин СС-501. Принципиальная электрическая схема включения сельсинной передачи показана на рис. 72.

Если роторы датчика и приемника находятся в идентичных положениях по отношению к статорам, то возбуждаемые в их обмотках ЭДС одинаковы и противоположны по знаку, так как обмотки двигателя включены навстречу друг другу. Если ротор датчика повернуть на некоторый угол, равновесие нарушится, и в обмотке двигателей возникнет ток. Этот ток, пройдя по об­мотке ротора сельсин-приемника, при взаимодействии с элект­рическим полем системы создаст вращающий момент. Под дей­ствием этого вращающего момента ротор приемника повернется на тот же угол, что и ротор датчика. Таким образом, вращение ротора датчика приводит к строго согласованному вращению ротора приемника.

В промыслово-геофизических станциях при исследовании скважин к сельсин-датчику, установленному на блок-балансе, подключают три сельсин-приемника, которые посредством ше­стеренчатых передач приводят в обращение счетчик глубин в кабине лебедчика, счетчик глубин на контрольной панели в ла­боратории, лентопротяжный механизм регистратора.

Рис. 71. Блок-баланс.

а - рамочный; б – подвесной: 1 - кабель; 2 - подставка; 3 - ролик; 3а - подвесной ролик; 4 - динамометр; 5 - щека ролика

Для более точного определения глубин кабель промеряют мерной лентой и на нем через 20—50 м устанавливают метки. Кабель промеряют в условиях, приближенных к скважинным. На блок-балансе устанавливают меткоуловитель, отмечающий момент прохождения меток и передающий соответствующие сиг­налы на регистратор.

Для определения натяжения кабеля при спуско-подъемных операциях ось и опору ролика рамочного блок-баланса смещают относительно друг друга. Это смещение определяет длину мало­го плеча рычага, равного в блок-балансах тяжелого типа 8 мм. Второе плечо длиной 330 мм образуется продолжением щеки от точки опоры до места крепления с динамометром пружинного типа. Конец плеча соединен с подвижным контактом реостата, являющегося датчиком натяжения кабеля. Сила, действующая в этом случае на динамометр, равна примерно 1/30 фактического натя­жения кабеля в скважине.

В подвесном блок-балансе нагрузку на кабель измеряют с по­мощью тензодатчика, который устанавливают в месте крепления подвесного ролика к крюку бу­ровой лебедки. В этом случае сила, действующая на датчик на­тяжения, равна 1/2 фактического натяжения кабеля в скважине.

Показания динамометра с по­мощью датчиков натяжений пе­редаются на измерительные при­боры, установленные на конт­рольной панели в кабине лебед­чика и в лаборатории станции. На контрольной панели, помимо указателя натяжения кабеля, размещены указатели скорости движения кабеля и счетчик глу­бины.

Ряд геофизических работ, осо­бенно при исследовании эксплуа­тационных скважин или скважин, осложненных высокими пласто­выми давлениями, проводятся при герметизации устья скважи­ны с помощью лубрикаторов. На рис. 73 изображен лубрикатор ВНИИ марки Л-4, установленный на фланце арматуры скважины.

В подвесном блок-балансе на-грузкУ на кабель измеряют с по­мощью тензодатчика, который устанавливают в месте крепления подвесного ролика к крюку бу­ровой лебедки. В этом случае сила, действующая на датчик на­тяжения, равна 1/2 фактического натяжения кабеля в скважине.

Показания динамометра с по­мощью датчиков натяжений пе­редаются на измерительные при­боры, установленные на конт­рольной панели в кабине лебед­чика и в лаборатории станции. На контрольной панели, помимо указателя натяжения кабеля, размещены указатели скорости движения кабеля и счетчик глу­бины.

Ряд геофизических работ, осо­бенно при исследовании эксплуа­тационных скважин или скважин, осложненных высокими пласто­выми давлениями, проводятся при герметизации устья скважи­ны с помощью лубрикаторов. На рис. 73 изображен лубрикатор ВНИИ марки Л-4, установленный на фланце арматуры скважины.

Скважинный прибор на кабе­ле вводят вначале в приемную камеру лубрикатора, а затем, от­крыв подлубрикаторную задвиж­ку, спускают в скважину. Ввод кабеля в лубрикатор герметизи­руется сальником. Имеются луб­рикаторы различных типов, при­меняемые при разных давлениях в скважине. Для работы с гер­метизированным устьем исполь­зуют также устьевые сальники.

Г л а в а V

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: