CC BY
13
ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И НАРОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО (31 ОКТЯБРЯ 2015 Г.)
УДК 550.8.08, 550.8.054
Компенсация рассогласования движения верхней и нижней точек буровой колонны с помощью данных продольного акселерометра скважинного комплекса
Власов А.А., Тейтельбаум Д.В.
VlasovAA @ ipgg.sbras.ru, TeytelbaumDV @ ipgg.sbras.ru
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им.
А.А.Трофимука, Новосибирск, Россия
Аннотация: Целью автономного каротажа на буровых трубах является выполнение комплекса геофизических исследований горизонтально направленных скважин при поисках и разведке на нефть и газ. Определение коллекторов малой мощности возможно только при качественном восстановлении глубины измерений. В данной статье описывается подход компенсации рассогласования перемещения верха и низа буровой колонны с учётом данных продольных акселерометров. Разработанный алгоритм был опробован на дынных скважинного комплекса СКЛ-А-102.
Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации МК-3659.2015.5
Ключевые слова: автономный каротаж, каротаж в процессе бурения, алгоритм предобработки данных, продольные акселерометры
Top and bottom points motion mismatch compensation of the drill string using borehole measurements of longitudinal accelerometer
Vlasov A. A.,
TeytelbaumD.V.
[email protected], [email protected]
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and geophysics of Siberian branch of Russian Academy of Sciences,
Novosibirsk, Russia
Abstract: The aim of the autonomous logging on drill pipes is to carry out a complex of geophysical log in horizontal wells for prospecting and exploration of oil and gas. Detection of small reservoirs is possible only if the depth of measurements have been correctly recovered. This article describes an approach in mismatch compensation of top and bottom points of the drill string, taking into account measurements of longitudinal accelerometer. The developed algorithm has been tested on data from well logging tool SKL-A-102.
This work was supported by the President of the Russian Federation Fellowship МК-3659.2015.5.
Key words: self-contained logging, LWD, data pre-processing algorithm, longitudinal accelerometer
Введение: Одной из важных особенностей скважин, которые бурятся на нефть и газ, является наличие коллекторов малой мощности. Их определение возможно только при качественном восстановлении глубины измерений. Проведение каротажа в горизонтальном окончании скважинах
производится с помощью автономной геофизической аппаратуры, данные которой регистрируются в шкале времени, а на поверхности производятся измерения перемещения талевого блока и веса на крюке. После подъёма каротажного комплекса на поверхность данные измерений переводятся из шкалы времени в шкалу глубины исходя из предположения, что верхняя и нижняя точки буровой колонны двигались синхронно, однако, буровая колонна подвержена упругой деформации. Таким образом, возможно искажение данных об исследуемых пластах, мощность которых сопоставима с деформацией. Аппаратура спускается на буровых трубах, а при подъёме происходят затяжки или прихваты, связанные со сложной траекторией скважины, которые и вызывают рассогласование движения верхней и нижней точек буровой колонны. Такие рассогласования приводят к пропуску коллекторов малой мощности, также возможны ошибки перевода данных, когда аппаратура неподвижна, а верхняя точка буровой колонны перемещается. Всё это приводит к браку каротажного материала, к потребности повторного спуска каротажного комплекса и к простою скважины. В НПП ГА «Луч» разработан прибор СКЛ-А 102 каротажа на буровых трубах [1]. Программное средство «RealDepth v5» [2] является частью программно-аппаратного комплекса СКЛ-А-102; эксплуатируется в крупных сервисных компаниях Западной Сибири: "СургутНефтегаз", "ГазпромНефть", "НижневартовскНефтегеофизика" и других. На основе программной системы «RealDepth v5» разработаны алгоритмы предобработки данных автономной аппаратуры, учитывающие все особенности автономного каротажа [3]. Имеющиеся алгоритмы позволяют из данных о времени регистрации сигнала вычислить глубину, на которой проводилось измерение. В расчете используются данные станции геолого-технологических исследований: вес буровой колонны на талевом блоке, перемещение талевого блока, а также мера бурового инструмента и данные, получаемые акселерометром скважинного комплекса.
Восстановление перемещения нижней точки буровой колонны: Основной причиной дефектов каротажного материала, возникающих при переводе данных, является рассогласование движения верхней и нижней точек буровой колонны. Когда низ двигается рывками, а верх перемещается равномерно, данные исследования околоскважинного пространства электрическими методами в шкале глубины характеризуются наличием «полок», а данные радиоактивных исследований перестают соответствовать разрезу. На месте рассогласованного движения образуются «площадки», смещённые в соответствии с точками записи.
Алгоритм восстановления перемещения прибора: Современные датчики акселерометров позволяют с высокой точностью регистрировать продольное ускорение аппаратуры в скважине, но результаты измерения подвержены влиянию ударов и вибраций.
При подъёме приборов возможно залипание буровой колонны к стенкам скважины, а с ним и каротажного комплекса; таким образом, движение нижней точки буровой колонны происходит рывками при равномерном движении верха буровой колонны. Имея данные акселерометров мгновенного ускорения прибора и зная интервалы стоянок возможно точнее восстановить перемещение низа буровой колонны (0).
Восстановление перемещения прибора. Продольное ускорение прибора показано синим цветом. Перемещение талевого блока на поверхности - красный пунктир. Восстановленное перемещение КНБК - чёрная сплошная линия
Первый этап алгоритма заключен в восстановлении мгновенного ускорения по данным акселерометров. Прибор регистрирует продольное ускорение, поэтому в состоянии покоя идет расчет проекции ускорения свободного падения. На интервале движения вклад ускорения свободного падения изменяется равномерно в зависимости от положения талевого блока.
На втором этапе производится интегрирование мгновенного ускорения, что позволяет получить скорость нижней точки буровой колонны. Далее выполняется поправка в предположении, что после каждого рывка буровая колонна останавливается.
На третьем этапе выполняется интегрирование поправленной кривой скорости. Необходимо аналогичным способом внести корректировку в кривую перемещения верхней точки колонны, учитывая измеренное положение талевого блока в моменты начала и конца движения.
Хотелось бы отметить, что применение данного метода позволяет восстановить данные электрических исследований скважины (0), а радиоактивные исследования теряются из-за необходимости накопления счета данных по времени.
Заключение: В работе опробован подход компенсации рассогласования движения верхней и нижней части колонны путем применения измерений высокочастотных продольных акселерометров в скважинной аппаратуре.
Благодаря тому, что все данные регистрируются с частотой 4 Гц, возможно корректное восстановление измерений при скорости прибора не более 0.8 м/с (2880 м/час). Однако данные радиоактивных методов остаются искажены.
В целом, представленный подход не позволяет получить каротажный материал такого же качества, как при нормальных условиях измерения, но дает возможность существенно повысить качество материала в сложных условиях измерения,
что позволяет ожидать в ближайшее время применение данного полхода для решения практических задач. Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации МК-3659.2015.5
РесИ" Скорекхнроыпьй данные Исходны* липы*
ш 0_1К23_45 О_1К25_1_45
£__4£ 0_IК14_1_45
О_|К10_£5 0_1*10^1_4Б
0_[КВ7_45 0_I КР7_1_45
0 КС-5 45 0 45
Сравнение каротажных диаграмм ВИКИЗ.
Библиографический указатель:
1. Петров. А. Н. Системный подход при разработке автономных комплексов для каротажа в наклонно-горизонтальных скважинах // Каротажник. - Тверь: АИС, 2013 №224. - С. 46 - 54.
2. Расковалов П. С. Разработка программного обеспечения для работы с автономными каротажными комплексами и препроцессинга данных / П.С. Расковалов,
А.Н. Фаге, А.А. Власов, И.Н. Ельцов // ГЕО-Сибирь-2010. Т.2. ч.2 Недропользование. Горное дело. Новые направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых: сб. матер. VI Междунар. научн. конгресса «ГЕО-Сибирь-2010», 19-29 апреля 2010 г., Новосибирск. - Новосибирск: СГГА, 2010. - С. 33-36.
3. Тейтельбаум Д.В. Создание программной системы для каротажа в процессе бурения // Материалы 51-й Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Информационные технологии, НГУ, Новосибирск. — Новосибирск, 2011.
Об авторах:
Власов Александр Александрович - Научный сотрудник, к.т.н. Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН., Новосибирск, Россия.
Тейтельбаум Дмитрий Владимирович - Аспирант Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, Новосибирск, Россия.
