Глубинные термометры.

Известно, что с увеличением глубин скважин и горных выработок температуры в их стволах повышаются. Расстояние по вертикали в земной коре, при котором температура повышается на 1⁰ С, носит название геотермической ступени. Величина геотермической ступени зависит от геологических, гидрогеологических и других условий и колеблется от 5 до 150 м. Среднюю величину геотермической ступени принимают 33 м.

Температура на забое самых глубоких скважин около 250 ⁰С (523 К). Высокие температуры в скважинах оказывают влияние на стойкость породоразрушающего инструмента, работоспособность и верность показаний различных приборов, опускаемых в скважины для исследований. Но самое большое влияние высокая температура оказывает на стабильность промывочных растворов, а также на сроки начала и конца схватывания тампонажных растворов и быстрогустеющих смесей. Производя термометрические исследования разведочных и эксплуатационных скважин, можно решать многие практические задачи, возникающие при их бурении и эксплуатации.

Для контроля температуры по стволу скважины и на забое применяют глубинные термометры. По конструкции они могут быть жидкостные (ртутные), манометрические и электрические термометры сопротивления.

Разовые замеры температуры жидкости в скважине производят ленивыми и максимальными жидкостными термометрами.

Ленивый термометр представляет собой ртутный термометр, заключенный в металлическую оправу. Нижняя часть оправы имеет форму баллона и в скважине заполняется водой. В заданном интервале прибор выдерживают 10-15 мин. При извлечении прибора из скважины вода, находящаяся в баллоне, некоторое время сохраняет показания прибора без изменения. Для повышения инертности прибора в баллон может закладываться термоизоляционный материал (пробковые опилки, войлок, вата).

Максимальные термометры также ртутные, но в отличие от ленивых могут измерять только максимальную температуру. Особенность конструкции максимального термометра состоит в том, что ртуть поднимается из баллона через очень маленькое кольцевое пространство между тонким капилляром и вставленной в него иглой. С повышение температуры увеличивается объем ртути, и она проталкивается через кольцевое пространство. При понижении температуры сил веса ртути недостаточно для самостоятельного ее возвращения в баллон. Поэтому до встряхивания термометра его показания не уменьшаются. Для защиты термометра от повреждений его помещают в металлическую гильзу. В верхней и нижней части гильзы имеются проушины, позволяющие соединить 2-3 прибора (для получения средних значений) и одновременно опустить их в скважину на тросике.

Перед спуском прибора в скважину производят его охлаждение до температуры, несколько ниже предполагаемой на глубине замера. Максимальные термометры обычно применяют при замерах температуры в глубоких скважинах. При этом их часто опускают в одном корпусе с глубинными манометрами.

  Рис.1.14. Схема глубинного термометра сопротивления: R_t – чувствительный элемент; R_H – магазин сопротивлений; R_I - переменное сопротивление; R_П - измерительный прибор.  

В практике гидрогеологических исследований наиболее часто применяются ртутные термометры марок: ТП, ТМ, ТЛ, ТР.

При глубоком роторном бурении нашел широкое применение глубинный термометр ТГИ-1 с многовитковой трубчатой пружиной.. По конструкции он сходен с глубинным манометром МГИ-1. Существенное отличие состоит лишь в том, что у глубинного термометра ТГИ-1К многовитковой трубчатой пружине подключен термобаллон с рабочей жидкостью (толуолом), объем и давление которой изменяются пропорционально изменяющейся температуре.

Большим распространением пользуются электрические термометры сопротивления, опускаемые в скважину на одножильном или трехжильном кабеле. Датчики этих приборов имеют малые размеры, что позволяет производить замеры по всему стволу скважины.. Вторичные приборы могут быть не только показывающими, но и регистрирующими и находятся на поверхности в каротажной станции.

Принципиальная схема глубинного термометра сопротивления, опускаемого в скважину на одножильном кабеле, показана на рис. 1.14. Электрическая схема прибора основана на принципе неравновесного моста сопротивления. Три плеча моста смонтированы на панели каротажной станции, частью четвертого плеча (R_t) является обмотка чувствительного элемента, находящегося внутри электротермометра, опускаемого в скважину на кабеле. Для быстрого восприятия температуры окружающей среды чувствительный элемент представлен тонко стенной металлической трубкой небольшого диаметра, в которой размещено сопротивление из медной проволоки, имеющей высокий температурный коэффициент. Сопротивление проводника чувствительного элемента R_t с изменением температуры определяется следующим равенством:

, (1.1)

где R_t – сопротивление при измеряемой температуре; R₀ – сопротивление при начальной температуре; t – измеренная температура, ⁰С; α – температурный коэффициент электрического сопротивления; для мели α=0,0004; t₀ – начальная температура, ⁰С.

Замер температуры обычно производят при спуске электротермометра, чтобы избежать искажений, могущих возникнуть в результате последующего перемешивания раствора. Скорость спуска прибора должна быть согласована со скоростью восприятия термометром температуры окружающей среды.

Термометр скважинный Т7. Предназначен для термометрии скважин глубиной до 12 км с максимальной температурой до 250 ⁰С и наибольшим гидростатическим давлением 150 МПа. Термометр с блоком термометрии Б5 рассчитан на работу в составе серийно выпускаемых каротажных станций. Измерения термометром производятся с применением одножильного бронированного каротажного кабеля, обеспечивающего работу в условиях глубоких и сверхглубоких скважин.

В термометре применена телеизмерительная система с частотной модуляцией.

Основные показатели прибора Т7:

Число выходных параметров (с блоком Б5М).......................................................
Погрешность измерения температуры δt в диапазоне 0-200, ^0С..........................
Показатель тепловой инерции, с.............................................................................	≤ 2
Предельная разрешающая способность телеизмерительной системы, ^0С..........	0,05
Время работы в условиях предельной температуры, ч.........................................
Питание стабилизированным напряжением, В......................................................	12 ± 0,1
Потребляемый ток, мА.............................................................................................	≤ 10
Габариты, мм: длина.............................................................................................................. диаметр по охранному кожуху....................................................................
Масса, кг....................................................................................................................

В процессе бурения скважин возникает необходимость контролировать сохранение заданного направления ствола скважины в пространстве. Данные искривления, удлинения ствола за счет этого, местоположение пересечение пласта в плане структуры также необходимы при интерпретации данных геофизических исследований и разработке залежи. Технология испытания пластов вертикальных и наклонно-направленных (искривленных) скважин различна. Для измерения кривизны ствола скважины используются инклинометры.

Инклинометр непрерывный цифровой ИН1-721. Предназначен для непрерывного автоматического измерения азимута и зенитного угла скважины в функции ее глубины с регистрацией результатов измерения в цифровом виде. Может применяться при исследовании бурящихся необсаженных скважин на нефть и газ глубиной до 5000 м для измерения азимута и зенитного угла; обсаженных скважин с диаметром обсадных колонн 125 мм и более только для измерения зенитного угла скважины. В сравнении с существующими аналогами обладает следующими преимуществами: более точен; обеспечивает цифровую регистрацию; работает в непрерывном режиме, что позволяет повысить производительность труда и уменьшить простои скважин; имеется цифропечатающее устройство.

Основные показатели прибора:

Диапазон измерения азимута скважины, градус...................................	0-360
Диапазон измерения зенитного угла скважины, градус.......................	3-100
Предел допускаемой основной погрешности при измерении азимута в диапазоне зенитных углов 3-100^0, градус...........................................	± 2
Предел допускаемой основной погрешности при измерении зенитного угла, мин...........................................................................................	± 24
Скорость непрерывного измерения, м/ч................................................
Диапазон рабочих температур для скважинного прибора, ^0С.............	10-120
Максимальное рабочее гидростатическое давление для скважинного прибора, МПа............................................................................................
Диапазон рабочих температур для наземного прибора, ^0С..................	10-45
Габаритные размеры скважинного прибора, мм: диаметр....................................................................................... длина...........................................................................................	≤ 73 ≤ 3100
Габаритные размеру удлиненного удлинителя, мм диаметр...................................................................................... длина..........................................................................................
Габаритные размеры наземного прибора, мм........................................	≤ 570×390×690

Инклинометр эксплуатируется в составе каротажной станции или подъемника с применением как одножильного, так и трехжильного бронированного каротажного кабеля с длиной до 5000 м.

Комплексный прибор НИД-1. Предназначен для определения элементов залегания пластов, кривизны и диаметра скважины. Область применения – необсаженные скважины, глубиной до 5000 м и номинальным диаметром 130-1400 мм, заполненные проводящей промывочной жидкостью с удельным сопротивлением 0,1-50 Ом • м.

Основные показатели прибора НИД-1:

Число измерительных каналов................................................................................
Число параметров измерения..................................................................................
Диапазоны измерения: азимута ориентации скважинного прибора, градус................................ составляющих зенитного угла, градус..................................................... диаметра скважине, мм.............................................................................	0-360 0-50 130-400
Предельные ошибки вычисления элементов залегания при наклоне пласта к поверхности горизонта более 10^0 при диаметре скважины более 200 мм, градус: по азимуту простирания............................................................................ по углу падения..........................................................................................	≤ 10 ≤ 2
Скорость измерения, м/ч.........................................................................................	≤ 1000
Рабочая температура, ^0С: для скважинного прибора........................................................................ для измерительной панели при относительной влажности 90%.........	от – 20 до + 150 10-50
Максимальное рабочее давление для скважинного прибора, МПа...................
Габаритные размеры скважинного прибора в сборе, мм: диаметр.................................................................................................... длина........................................................................................................
Масса скважинного прибора, кг............................................................................

Рис. 1.15. Схема устройства прихватоопределителя ПО:

1 – электроввод; 2 – верхний наконечник; 3 – корпус; 4 – обмотка; 5 – сердечник катушки; 6 – нижний наконечник.

Таблица 1.3.

Техническая характеристика электрических термометров.

Прибор	Диаметр, мм	Длина, мм	Масса, кг	Темпе- ратура, ^0С	Давление, МПа	Постоян-ая времени, с	Погреш-ность измерений, %	Используемый кабель
ТЭГ-2								Одножильный
ТЭГ-36								«
ТЭГ-60								«
ТЭГ-60А								«
ЭТО-2							-	«
ЭТМИ-58						1,5		Трехжильный
ЭТС-2У			3,5					«
ЭАТО							-	Одножильный
ЭСО-2								«

Таблица 1.4.

Техническая характеристика инклинометров.

Прибор	Диаметр, мм	Длина, мм	Масса, кг	Темпе- ратура, ^0С	Давление, МПа	Кабель	Предел измерения угла, градус	Погрешность измерения
угла, мин	азимута, градус
ИШ-2						Трехжильный	0-50	±15	±5
ИШ-4						Одножильный	0-50	±15	±5
ЗИ-1М						«	3-50	±15	±3
УМИ-25						«	0-50	±30	±5
ИК-1-2						«	0-50	±30	±4
ИТ-200						«	0-50	±30	±4
И-7						«	0-45	±50	±5

Таблица 1.5.

Техническая характеристика прихватоопределителей.

Показатели	ПО-90	ПО-70	ПО-50	ПО-25	ПОТТ-50	ПОИТ-25
Максимальное допустимое внешнее давление, МПа
Максимальная допустимая температура, ^0С
Ток установки магнитных меток, мА
Габаритные размеры, мм: диаметр длина
Масса, кг				1,5	6,0	1,0
Условный диаметр труб, в которых рекомендуется применение прибора, мм: бурильных с высаженными внутрь концами бурильных с высаженными наружу концами насосно-компрессорных обсадных	-   127 и более	140; 127     114; 102     114; 102	114; 102         89; 73   -	89; 73     73; 60     60; 48   -	114; 102           -	89; 73     73; 60       -

Дата добавления: 2015-09-05