Файл: Щербань, А. Н. Прогноз и регулирование теплового режима при бурении глубоких скважин.pdf

с датчиков температуры 1 и контрольных сопротивлений 2 че­ рез командный аппарат 3 (электромеханическое реле времени, состоящее из двигателя, редуктора и системы профильных кулач­ ков с микропереключателями) периодически в определенном порядке подается иа общую измерительную схему 4, представляющую собой неуравновешенный мост, питаемый генератором синусоидального напряжения 5. Напряжение генератора 5 поступает на вход пассив­ ного фазовращателя 7, выходное напряжение которого поворачи­ вается на 90° по отношению к входному напряжению. Напряжение с выхода измерительной схемы, пропорциональное измеряемой температуре, и напряжение фазовращателя поступают иа вход амплитудно-фазового модулятора 6, где они складываются.

Выходной сигнал с модулятора поступает в усилитель-преоб­ разователь 8, усиливающий напряжение модулятора и вырабаты­ вающий импульс положительной полярности в момент перехода синусоидального напряжения через пуль.

Для уменьшения влияния изменения фазовых характеристик усилителя на погрешность системы в устройстве предусматривается второй усилитель опорного канала 9, на вход которого подается напряжение с генератора 5, а на выходе вырабатываются положи­ тельные импульсы в моменты перехода синусоидального напряжения генератора. Выходные импульсы обоих усилителей, сдвинутые на фазу, пропорциональную измеряемой температуре, поступают иа раздельные входы триггера 10.

Выходпое напряжение триггера прямоугольной формы непо­ средственно подается на магнитную записывающую головку магни­ тофонного регистратора.

Таким образом, к измерительной схеме глубинного регистратора поочередно подключаются опорные сопротивления п измерительные термометры сопротивления, а на магнитной проволоке записываются импульсы прямоугольной формы, длительность которых пропор­ циональна измеряемым температурам.

Общая длительность непрерывной записи (без учета остановок регистратора) составляет не менее 1,5 ч. Питание осуществляется от автономных комплектов батарей (аккумуляторов) с номинальным напряжением (под нагрузкой) 12 и 24 В н емкостью, обеспечивающей непрерывную работу в течение 2 -ъ 4 ч.

Относительная погрешность измерения п регистрации темпера­ туры не превышает ±5% от верхнего предела измерения.

Расшифровка информации глубинного регистратора осуществ­ ляется на поверхности после его разборки и извлечения кассет с магнитной проволокой.

Поверхностный дешифратор имеет выход на электронный авто­ матический потенциометр для перезаписи информации, записанной в глубинном магнитофонном регистраторе, на бумажную диаграмм­ ную леиту.

Питание поверхностного дешифратора осуществляется от сети 220 В ± 10% с частотой 50 Гц.

210

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖ ИМА ПРИ БУРЕНИИ ГЛУБОКИХ С КВАЖ И Н

соответственно 4400, 3000 и 5000 м.

Пробные испытания выполнялись на скв. 630, где было произ­ ведено три спуска прибора вместе с бурильной колонной на глубины 200, 400 и '1000 м, при глубине спуска бурильного инструмента в каждом случае 1450 м. Глубина забоя во время опытов составляла 2950 м. Во время спуска для облегчения прохождения бурильного инструмента периодически включались буровые насосы для вызова циркуляции раствора с небольшим расходом. После спуска ин­ струмента на заданную глубину производилась промывка продолжи­ тельностью от 2 до 15 ч, во время которой регистрировалась темпе­ ратура промывочной жидкости.

Результаты пробных спусков позволили определить пригодность прибора для дальнейших исследований. При этом максимальные измеренные температуры раствора в скважине оказались ие выше 4-20° С, что можно объяснить высокогорным расположением сква­

спущенном па забой скважины бурильном инструменте (глубина забоя 4069 м). После каждого спуска прибора скважина промывалась в течение 2—3 ч.

На скв. 151СД исследование температурного режима выполня­ лось во время бурения турбинным способом. Температура про­

'глинистого раствора. Температура раствора на устье скважин измерялась ртутным термометром с ценой деления 0,1° С.

После извлечения и разборки контейнера осматривалась меха­ ническая конструкция, проверялось состояние электрической схемы, датчиков, источников питания и расшифровывалась запись темпе­ ратуры промывочной жидкости.

Результаты производственных испытаний показали следующее:

1. Глубинный автономный регистратор температуры является работоспособным и пригодным для регистрации температуры про­ мывочной жидкости в бурящихся скважинах в процессе бурения скважины турбинным способом.

2.Измеряемые параметры записывались в течение двух спусков

сполным использованием заложенного проволочного носителя информации.

3.Дешифровка записей, произведенных во время испытаний,

показала качественность измерений температуры в скважине.

4. Техническое состояние контейнера и аппаратуры удовлет­

за oot,°c

а

Рис. 63. Экспериментальные и расчетные графики измене­ ния температуры глинистого раствора при бурении скв. 20 (а)

п 151 СД (б):

1 — в бурильной колонне; 2 — в межтрубном пространстве.

на записывающем приборе ПС-1 после расшифровки информации, записанной на магиитотвердую проволоку.

На рнс. 63, а, б приведены результаты исследований темпера­ турного режима соответственно в скв. 20 п 151СД для условий про­ мывки и бурения турбинным способом в виде графиков. Кривые на графиках построены по расчетным данным. Там же нанесены точки, полученные в результате измерения температур глинистого раствора глубинным автономным регистратором температур.

Расчет температурного режима скв. 20 и 151СД выполнялся по аналитическим зависимостям, приведенным в гл. 3. Исходные данные, необходимые для расчета, приведены в табл. 19.

Реологические и теплофизические данные глинистых растворов определялись соответственно экспериментальным и расчетным пу­ тем. Теплофизические константы горных пород брали осредненно по литературным данным для известных типов пород геологического разреза, исследованного во время бурения этих скважин путем отбора кернов. Геотермический градиент принимался ориентиро­

2 1 4