При бурении скважин, особенно наклонно направленных и горизонтальных, в результате взаимодействия со стенками ствола скважины элементов бурильной колонны при продольном и поперечном перемещениях, вибрации, а также упругой деформации бурильного инструмента от сжимающих нагрузок и крутящих моментов в необсаженной части ствола скважины образуются выработки в виде желобов и каверн (уширения). Если ширина образовавшейся выработки α 3 (где d 3 — диаметр УБТ или бурильного замка), то ее считают желобом, а если α 3 — каверной или уширением. Под физико-химическим воздействием бурового раствора размеры ствола, в том числе и размеры желоба и каверны, могут существенно изменяться.
Для качественного выполнения ряда процессов при бурении и креплении скважин требуется точное знание конфигурации и размеров поперечного сечения ствола. На основе этих данных определяют количество тампонажных материалов и буферной жидкости для цементирования обсадных колонн и установки цементных мостов, жидкости для установки жидкостных ванн (нефть, вода, кислота, щелочь) и т.д.
Установлено, что определение поперечного сечения ствола по результатам кавернометрии приводит к значительным ошибкам в расчетах требуемого количества указанных материалов. Объясняется это тем, что вследствие конструктивных особенностей и заложенного принципа действия каверномера получаемое поперечное сечение ствола скважины всегда имеет вид окружности. В действительности оно в зависимости от технико-технологических условий проводки скважин и физико-механических свойств горных пород может иметь различную форму. В связи с этим более совершенным считается определение конфигурации и объема ствола скважин по данным профилеметрии. Профилемер позволяет за один рейс одновременно записать три кривые, две из которых характеризуют изменение двух поперечных размеров ствола во взаимно перпендикулярных плоскостях (профилеграмма), а третья — усредненный диаметр скважины (кавернограмма).
На рис.11.2 приведены возможные варианты профилеграмм. При наличии желоба или каверны поперечное сечение ствола скважины характеризуется тремя параметрами: диаметром ствола (долота) D, шириной желоба или каверны а и наибольшим размером поперечного сечения ствола b (а и b определяются профилеметрией).
Если кривые профилеграммы а и b совпадают с линией номинального диаметра ствола D, то поперечное сечение скважины представляет собой окружность с диаметром, равным диаметру долота, т.е. D с =D ( рис.11.2, 1 ).
Если кривые профилеграммы а и b сходятся и расположены правее линии номинального диаметра ствола D, то диаметр его поперечного сечения оказывается больше диаметра долота (каверна с поперечным сечением в виде окружности, рис 11.2, 2 ) Размер каверны при этом увеличивается с ростом смещения кривых а и b от линии D вправо, a D c = а = b>D.
Когда кривые профилеграмм а и b расходятся и находятся правее линии D , то поперечное сечение ствола представляет собой овал (каверна в виде овала, рис. 11.2,3 ); при этом чем больше расходятся кривые а и b относительно друг друга, тем более вытянутую форму имеет каверна этого вида.
Если кривая профилеграммы а сходится с линией Д а кривая b находится правее нее, то поперечное сечение ствола характеризуется наличием каверны шириной a=D ( рис. 11.2 ).
При расположении кривых профилеграмм а и b по разные стороны от линии D поперечное сечение ствола характеризуется наличием каверны, если ширина α>l,3d 3 ( рис.11.2,5 ), либо наличием желоба (желобной выработки), если ширина α>l,3d 3 ( рис. 11.2, 8, 9 ). При этом чем больше расходятся кривые а и b, тем значительнее глубина желобной выработки или каверны в стенках ствола скважины.
В случаях, когда обе кривые профилеграммы расположены влево от линии D, поперечное сечение ствола характеризуется сужением и представляется в виде окружности с диаметром D с =D. При этом кривые профилеграммы сходятся ( рис. 11.2,6 ) либо расходятся ( рис. 11.2, 7 ).
После расшифровки профилеграмму рабивают на участки, которые представлены жалобными выработками, кавернами, сужениями и номинальным размером ствола. Далее определяют площадь и объем каждого участка ствола, а затем общий объем заколонного пространства в интервале цементирования обсадной колонны.
Видео:Основы Сопромата. Геометрические характеристики поперечного сеченияСкачать
Площадь поперечного сечения ствола каждого участка следует определять с учетом всех параметров, характеризующих данное сечение. Поскольку поперечное сечение стволов с желобом или каверной характеризуется тремя параметрами D, а и b, то площадь поперечного сечения их следует определить с учетом этих трех параметров.
Рис.11.2 Виды поперечных сечений ствола скважины по данным профилеметрии
Площадь поперечного сечения и объемы стволов с желобами и кавернами определяют по следующим формулам:
при a>D ( см.рис 11.2,3 )
(11.2)
при a=D ( см.рис. 11.2,4 )
(11.3)
При a см.рис. 11.2,5 ) и желобом ( см.рис. 11.2, 8 )
(11.6)
(11.7)
Если глубина желоба
(11.8)
то площадь поперечного сечения ствола ( см.рис. 11.2,9 )
(11.9)
(11.10)
Площадь поперечного сечения ствола скважины для возможных случаев образования желобов и каверн (уширений) с достаточной для практических целей точностью может быть также определена по обобщенной упрощенной формуле
(11.11)
Если поперечное сечение ствола представляет окружность или характеризуется сужением ( см.рис. 11.2, 1, 2, 6, 7 ), то его площадь определяется по формуле
Для случаев поперечного сечения ствола в виде окружности с номинальным диаметром ствола ( см.рис. 11.2, 1 ) или с сужением ствола ( см. рис. 11.2, 6, 7 ) диаметр ствола принимается равным диаметру долота (D с =D). Если ствол скважины характеризуется каверной с поперечным сечением в виде окружности ( см.рис. 11.2,2 ), то D c = а = b.
Тогда объем ствола скважины с различными поперечными сечениями F i и интервалами l i находят из выражения
V = F 1 l l + F 2 l 2 +. + F n l n (11.3)
Ниже приведены примеры по определению площади поперечного сечения и объема ствола скважины для конкретных случаев и форм поперечного сечения скважины ( рис. 11.3 ) по точным и упрощенной формулам и сопоставлении с методикой.
Видео:6. Определение характеристик сечения ( практический курс по сопромату )Скачать
Рис.11.3. Примеры (1-4) профилеграмм по скважинам
Способ измерения площади поперечного сечения скважины и устройство для его осуществления
Изобретение относится к области геофизического исследования скважин. Цель изобретения — повьппение точности измерений. В скважине измеряют напряжение между измерительными электродами , возникающие за счет пропускания тока между питающими электродами зонда. Измерения проводят на одной глубине одновременно двумя зондами электрического каротажа равной длины, но различного диаметра. По известным диаметрам зондов и по отношению измеренных напряжений определяют площадь поперечного сечения скважины, В корпусе 1 устр-ва размещены два зонда с питающими , и и измерительными M,,N,M электродами, выполненными на изоляционных покрытиях. К электродам А« и В, или А и Bj через коммутаторы 5 и 6 поочередно подключается генератор 2 зондирующего тока, а к измерительным электродам М,, N, Mj через коммутатор 7 — измерительный усилитель 3. С коммутаторами 5, 6 и 7 соединено программное устр-во 4. Электроды A,,M,,N,B, смещены вдоль оси корпуса 1 относительно электродов A,j,N,Mj,B2 на одно и то же расстояние . Расстояния между электродами первого зонда равны расстояниям между соотв. электродами второго зонда. Диаметр изолированного участка покрытия зонда между электродами М,, N меньше диаметра участка между электродами M2,N. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. с Ф (Л AI Аг л/г fJ fli &i 5г 00 rsS Й/гЗ
РЕСПУБЛИК (!9) (!1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4046837/22-03 (22) 31.03,86 (46) 07.10.87. Бюл. ¹ 37 (71). Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геолого-разведочных скважин (72) Л.Г.Леготин (53) 622.241 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 470601, кл. E 21 В 47/08, 1975.
Патент США № 2754475, кл. Е 21 В 47/08, 1949. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОЩАДИ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области геофизического исследования скважин.
Цель изобретения — повьппение точности измерений. В скважине измеряют напряжение между измерительными электродами, возникающие за счет пропускания тока между питающими электродами зонда. Измерения проводят на одной глубине одновременно двумя зондами (51) 4 С 01 В 7/32//Е 21 В 47/08 электрического каротажа равной длины, но различного диаметра, По известным диаметрам зондов и по отношению измеренных напряжений определяют площадь поперечного сечения скважины. В корпусе 1 устр — ва размещены два зонда с питающими A,Â, и А В и измерительными М,,N,Mz электродами, выполненными на изоляционных покрытиях. К электродам А, и В, или А и В через коммутаторы 5 и 6 поочередно подключается генератор 2 зондирующего тока, а к измерительным электродам M N М, через коммутатор 7 — измерительный усилитель 3. С коммутаторами 5, 6 и
7 соединено программное устр-во 4.
Электроды А,,М,,Я,В(смещены вдоль Ф оси корпуса 1 относительно электродов )рр
А,Н,М,Bz на одно и то же расстояние. Расстояния между электродами С первого зонда равны расстояниям между соотв. электродами второго зонда.
Диаметр изолированного участка покрытия зонда между электродами М,, N меньше диаметра участка между электродами М,N. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.
Видео:СЕЧЕНИЯ. СТРАШНЫЙ УРОК | Математика | TutorOnlineСкачать
Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин и может быть применено для измерения поперечного сечения скважин и внутреннего диаметра труб, изготовленных из материалов с высоким удельным сопротивлением.
Целью изобретения является повышение точности измерения площади поперечного сечения скважины, пробуренной в высокоомных породах, в том числе в кристаллическом фундаменте, сверхглубоких скважин, На фиг. 1 изображен электрический зонд в скважине, имеющий диаметр, близкий к номинальному диаметру скважины; на фиг.2 — то же, диаметр зонда меньший номинального; на фиг.3 принципиальная схема устройства для осуществления способа.
Устройство содержит корпус 1 с двумя зондами электрического каротажа с пИтающими А,,В,,А и В и измерительными 1,, V- и М электродами, выполненными на изоляционном покрытии зонда, генератор 2 з ондирующего тока, измерительный усилитель 3, программное устройство 4, коммутаторы 5 — 7 °
К питающим электродам А и В или А и В через коммутаторы 5 и 6 поочередно подключается генератор 2 зондирующего тока, а к измерительным электродам M,, N и М через коммутатор 7 — измерительный усилитель 3.
Программное устройство 4 соединено с коммутаторами 5 — 7. При этом электроды А,,М,,И и В, зонда смещены вдоль оси корпуса 1 относительно соответствующих электродов А,N,M и
В, зонда на одно и то *e расстояние, в данном случае равное M,М-N М . Смещение однотипных электродов друг относительно друга может быть и больше, чем расстояние между измерительными электродами, однако в этом случае появляется еще один измерительный электрод. Расстояния между электродами первого зонда равны расстояниям между соответствующими электродами второго зонда.
Диаметр изолированного участка покрытия зонда между электродами М, и
N меньше диаметра участка между М и N. Из соображений конструктивной прочности зондового устройства меньший диаметр изолированного участка покрытия зонда между измерительными
S- Ilr2 — — (1 i1N
P гр 2i АМ AN — — )+ — — —— г n
p„MN мч где U — напряжение между измери20 тельными электродами М и N;
S — площадь сечения скважины;
r, — радиус электрического зонда; и л„ вЂ” удельные сопротивления раствора и породы;
25 AM, AN u MN — длины соответствующих элементов зонда.
Видео:Воп.–Отв. №17."Как рассчитать давление на контуре питания на любом расстоянии от забоя скважины"Скачать
Аналогичное выражение можно записать для второго зонда радиусом г, .
При этом длинь соответствующих элеЗО ментов зонда AM, AN u MN должны оставаться такими же, как и в первом зонде, благодаря чему лрн измерениях в скважине обеспечивается одно и то же положение питающих и измерительных
З5 электродов обоих зондов относительно стенки скважины.
Если в процессе измерения обоими зондами токи зондирования поддерживать постоянными и равными друг дру40 гу, то для одной и той же глубины можно определить площадь сечения скважины из выражения
S=i — — — — -+ и г
Цмн (2) 45 где Uìí и Uìí — напряжения между
2 измерительными электродами, замеренные с помощью первого и второго зон5О дов е tï
Из выражения (2) при — — оо т, е. р ф ° ° лри высокоомных породах или сильно минерализованном растворе, получают г — r
2 2 ,r2 (!ми р гая часть — по буровому раствору в кольцевом зазоре между стенками зонда и скважины. При этом общий ток, протекающий в плоскости, перпендикулярной оси зонда и проходящей через се1. редину зонда, определяется выражением
1143241 диаметрам электрических зондов и отношению напряжений, измеренных между электродами M u N.
С учетом выражения (3) при — — сэ
Ь иэ выражения (1) определяется
10 но для этого необходимо дополнительно измерять ток зондирования I.
Таким образом, для измерения площади поперечного сечения скважины, пробуренной в высокоомных породах, достаточно с помощью двух зондов одной длины, но разного диаметра лри постоянном зондирующем токе измерить напряжения на измерительных электродах, а затем по их отношению и известным диаметрам зондов определить ллоплощадь сечения скважины.
Видео:Пример. Геометрические характеристики плоских сечений. Часть 1Скачать
С целью повьппения точности измерений в изменяющихся условиях исследований (изменение температуры и состава бурового раствора) целесообразно проводить комплексные исследования с помощью одного устройства.
Способ осуществляется следующим образом.
По команде с программного устройства 4 вначале с помощью коммутаторов
5 и 6 к генератору 2 зондирующего тока подключаются токовые электроды А, и В а с помощью коммутатора 7 измеt
35 рительный усилитель 3 подключается к электродам К, и N. Измеряемое напряжение регистрируется соответствующим устройством (каротажный самописец, магнитофон и т.д.). Затем по команде с программного устройства 4 коммутаторы 5 и 6 переключают генератор 2 зондирующего тока на токовые электроды А и В,, а коммутатор 7 подключает измерительный усилитель 3
45 к электродам М и N. Измеренное напряжение вновь регистрируется и т.д.
Измерение проводят одновременно двумя зондами.
Для определения площади поперечно- 50 го сечения скважины значения измеренных напряжений, полученных при одном и том же положении электродов М„, N и N, М относительно стенок скважины, подставляются в выражение (3).
С целью автоматизации вычисления площади поперечного сечения может использоваться микропроцессор или микро-ЭВМ, В процессе каротажа 1 устройства с двумя зондами электрического каротажа непрерывно продвигается ло стволу скважины, поэтому из-эа конечного расстояния между измерительными электродами при вычислении площади поперечного сечения скважины необходимо использовать результаты измерения напряжений U, и У со сдвигом по глубине на величину расстояния между измерительными электродами, Предлагаемые способ и устройство для измерения площади поперечного сечения скважины позволяют повысить точность измерения площади сечения при диаметрах скважины, близких к номинальному, и в условиях высокого удельного сопротивления пород. При измерении тока зондирования появляется возможность определения удельного сопротивления бурового .раствора. При этом эа счет одинаковой длины обоих зондов и одних и тех же условий измерения наличие зоны проникновения практически не сказывается на результате измерений. Точность определения сечения скважины возрастает с повышением удельного сопротивления пород, Экспериментальные исследования показали, что в породах с удельным сопротивлением вьппе 2000 Ом погрешность измерения площади сечения скважины не превьппает нескольких процентов.
Таким образом, изобретение может быть использовано для исследования сверхглубоких скважин, пробуренных преимущественно в высокоомных кристаллических породах, При этом изменения профиля сечения скважины (неправильной формы каверны, желоба) практически не сказываются на точности измерений, что позволяет с высокой точностью определять объем скважины. формула изобретения !. Способ измерения площади поперечного сечения скважины зондом электрического каротажа, основанный на измерении напряжения между измерительными электродами, возникающего за счет пропускания электрического тока между питающими электродами зонда и привязке измерений к одной глубине, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, измерение проводят одновременно двумя зондами электрического каротажа равной длины, но различного
Редактор О.Юрковецкая Техред M. Ходанич Корректор M,Äåì÷èê
Заказ 4635/41 Тираж 676 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 диаметра, а по известным диаметрам зондов и по отношению измеренных напряжений определяют площадь поперечного сечения скважины, 6
2. Устройство для измерений площади поперечного сечения скважины, содержащее зонд электрического каротажа, измерительные и питающие электроды, выполненные на изоляционном покрытии зонда, генератор зондирующего тока, коммутаторы, измерительный уси— литель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения технологичности и точности измерения, оно снабже- 16 но вторым зондом электрического каротажа, выполненным на одном корпусе с первым, питающие и измерительные электроды которого смещены по оси зонда относительно одноименных элект- 20 родов первого зонда на одно и то же расстояние, равное или превышающее расстояние между измерительными электродами, причем расстояние между электродами первого зонда равны расстояниям между соответствующими электродами второго зонда, а диаметр изолированного участка покрытия зонда между измерительными электродами первого зонда отличается от диаметра изолированного участка покрытия зонда между измерительными электродами второго зонда, при этом к питающим электродам первого и второго зондов через первый коммутатор подключен генератор зондирующего тока, а к измерительньм электродам первого и второго зондов через второй коммутатор подключен измерительный усилитель.
🎦 Видео
Определение центра тяжести сложных сечений. Фигуры из ГОСТ.Скачать
Практическое занятие "Геометрические характеристики плоских сечений"Скачать
(11.2)
(11.3)
(11.6)
(11.7)
(11.8)
(11.9)
(11.10)
(11.11)
