Способ и устройство для определения кавернозности буровых скважин

1, Задача не может быть решена длятой части скважины, где находятсяпласты с сопротивлением, близкимк сопротввлению бурового раствора,ибо теоретически доказано, что противтаких пластов метод дает значениядиаметра скважины, близкие к бесконечности.2. При наличии дробной диференциации параметра и малой мощности пластов применение Б.К.З. для выявлениякаверн нерационально, так как дону.скаемая ошибка в определении глубины по кароттажному кабелю можетсместить диаграммы. Последнее приведет к получению искаженной формыкривых Б,К.З.О, интерпретация которыхбудет весьма затруднительна и дастлишь грубо ориентировочные результа-,ты,3, Наличие искривления скважиныприведет к тому, что кароттажный кабель не будет ценприрован по осискважины, вследствие чего результатыбудут заведомо ошибочны, давая скорее преуменьшенные данные, чем дей-,ствительные,4, Считая в средием на спуск иподъем 1000 метров кароттажного кабеля с производством замеров 6 часови 2 часа на неремонтировку зонда, на.блюдения на скважине займут пример-но 2,5 суток (время на замер взятос учетом необходииости медленногоподъема с целью взаимной увязки диаграммы и подучеяия истинных значенийрк для данного зонда). Помимо этогоинтерпретационные работы, состоящиеиз вычерчивания кривых Б.К.З.О, займут на 1000 метров, при норие в 50 точек в смену, 20 рабочих дней (из расчетапостроения точек Б,К.З.О через одинметр), интерпретация кривых - порядка 10 рабочих дней, вычерчивание разреза скважины - 1 - 2 дня. Такимобразом, работа очень трудоемка, и ре-:шение задачи может быть полученочерез довольно продо,1 жительный про-межуток времени.Предлагаемый способ определения:кавернозности буровых скважин свободен от указанных недостатков, Экономия во времени работы на скважинесоставит примерно 80% времени, необходимого на Б.К.З. Интерпретацияматериалов может быть выполнена за 125 ХКХ 5 лВеличины т и 5 определяются требованиями о масштабе кароттажной диатраммы; таким образом величина один рабочий день, причем ответ. о наличии каверн может быть дан немедленно на, месте работ по окончании замера с точным указанием глубины.Сущность предлагаемого способа заключается в том, что снимают кароттажную диаграмму два раза: один раз при спуске кароттажной установки к забою скважины при постоянных силе питающего тока и рааносе измерительных электродов М и И и второй раз - при подъеме установки обратно к устью при той же силе тока, но меняющемся в зависимости от диаметра скважины расстоянии между электродами, а затем по отношению ординат записанных кривых судят о наличии и размерах каверн. В устройстве для осуществления этого способа один из измерительных электродов, согласно изобретению, расположен на подважной нижней муфте фонаря, соединенной с закрепленной на кабеле верхней муфтой шарнирными дужками, упирающимися в стенки скважины под действием стягивающей муфты винтовой пружины. Сущность изобретения заключается также в конструкции приспособления для освобождения нижней муфты фонаря, удержвваемой при спуске шнуром на максимальном расстоянии от верхней муфты.Предлагаемый способ базируется на следующих теоретических предпосылках.Кароттажный зонд состоит из трех электродов А, М и У, выходящих на поверхность кароттажного кабеля. Электрод А является питающим электродом, М и Й - измерительные электроды.При работе с регистратором для замера параметра р, силу тока У подбирают в зависимости от применяемой на потенциометре чувствительности 5, масштаба сопротивлений т (в о ля- сл 1 и коэфициента К установки по следующей формуле;силы тока определяется коэфициентом К установки и в дальнейшем для дачВеличину р определяют по формуле: ЬУ ок=К -При данном размере установкив небольшой промежуток времени производства работ величина рк для кажК= 0,4 -.а (и - 1) е, 12) и является для данного размера установки величиной постоянной.Если положить в формуле (1) К = Л то рк= ЬКФормула для ЬУ может быть представлена в следующем виде: г,. 3 ЬРр или где р - удельное сопротивление, а1 - сила тока. Произведение р 1 мо-жно считать величиной постоянной,Последнее имеет место при правильно, выбранном размере и типе установки,когда величина разноса электродов лежит на,правой ассимптоте кривой Б.К.З.Пусть в период замера при опреде-ленных размерах установками, расстояние МУ несколько изменилось. Последнее вызовет изменение коэфи-циента К установки. Для того, чтобывеличина рк равнялась ЬР; необходи-мо также изменипь силу тока, чтобы К было равно У; тогда график р, останется без изменений. Если же силу, тока оставить без изменений, формула для определения р примет следующий вид: К ьЬ, К; Ы К,Ыlрк 1 =Ф КЬ 1где К,=К и рн = -Если 1 = К, то р, =- Ь Г и р= Ь 1; АФ где и= - , а е=ММ,МУного зонда и масштаба остается неизменной. дой точки разреза скважины является величиной постоянной.Коэфициеят 1( установки определяется формулой: Относительное изменение ;. на диаграмме сопротивлений будет иметь следующую зависимость: При применении обратного занда, при большом АМ и малом МХ изменение величины ЛИ в небольших пределах мало отразится на глубине проникновения тока и, учитывая, что разнос АМ выбран на правой ассимптоте кривой Б.К.З., отношение -- буК рк дет равно 1 и, следовательноЗЫ 1=ЛГ, т. е. изменение коэфициента К установки отразится на изменении величины ЬКПри ока= сопз 1 КЬ 1=К,ЛУ, или откуда следует, что изменение ЬГ обратно пропорционально изменени 1 о коэфициента К установки. Это обстоятельство и использовано в предлагаемом способе. При спуске кароттажной установки в скважине к забою производят замер Ь 1 при постоянной силе питаюшего тока и определенном разносе электродов. При подъеме от забоя скважины кстью производят вторичный замер при той же силе тока, чо при различных размерах установки (зонда), определяемых диаметром скважины.Устройство. позволяющее осуществить этот способ, схематически изображено на прилагаемом чертеже,На кароттажном кабеле 1 укрепленамуфта 2, к которой прикреплены шарнирные дужки 3 фонаря, На нижнейподвижной муфте 4 находится эдек-трод 5, который вместе с неподвижным электродом б образует, пару изме-, рительных электродов ЛИ. Муфтыфонаря соединены пружиной 7, стремящейся их сблизить. На кабеле ниже электрода б расположен один из пи-, таюпгих электродов 8; второй питающий электрод заземляют на дневной поверхности. Кабель заканчиваетсясвинцовым грузом 9, Перед спускомустановки в скважину нижнюю муфту4 оттягивают вниз при помощи шнура10 и закрепляют в таком положенин. / Для обрыва шнура и, следовательно, освобождения муфты 4 служит при-; способление 11, представляющее собойзаостренный стержень, упирающийсяв стенку скважины в начале 1 подъемаустаповки и обрывающий привязанный к другому его концу шнур. Может быть также применено другое приспосооление в виде ножа, при ударе о забой разрезающего шнур.Нижняя подвижная муфта имеет диаметр, несколько больший, чем диа-метр кабеля. Обе муфты связаны другс другом винтовой пружиной, надетой, на кабель и стремящейся сблизить обе муфты, но так как ,верхпяя .луфта укрсплена .на кабеле неподвижно, пру-, жина стремится подтянуть к,ней ниж-нюю муфту. Под действием дружины, подтягивающей нижнюю муфту вверх, дужки фонаря могут расходитьсяв стороны до касания со стенками. Наличие каверн связано с изменением, диаметра скважины и, следовательно дает возможность уменьшить расстояние между верхней и нижней муфтой за счет увеличения расстояния между центрами противоположных дужек фонаря.Электродь; Л и Я неподвижно укре-, плены на кабеле под фонарем. Злек-трод Лг укреплен на нижней подвиж-ой муфте. Последняя покрываегся американской лентой, чтобы изолировать электрод Л от массы фонаря. Та-, ким образом, расстояние ЯМ есть функция диаметра скважины и, следо-,вательно, коэфициент К уетановки также явдяется функцией диаметра(2) где АФи= -=-. и е=МЧ, сИУ причем АЯ - величина постоянная, ММвеличина переменная и, следовательно, величина АМ - также переменная,Обозначив длину фонаря (дужек фонаря) через 21, расстояние от верхней неподвижной муфты до нижней скважины. Соедине,ние электрода А с жилой кабеля производится через соединительный шланговый шнур, который от электрода У идет через трубку дужки фонаря и соединяется с жилой кабеля несколько выше верхней,неподвижной муфты, Дополнительной деталью каверномера является фланец, надеваемый поверх пружины в ее средней части и предохраняющий дужки фонаря от внутреннего прогиба.При спуске производят контрольное измерение при неподвижно укрепленной натянутой вниз подвижной муфте. У забоя перед подъемом шнур обрывается, никняя муфта освобождается и под действием винтовой пружины поднимается вверх,до касания центральной части дужек фонаря со етенкой скважины. Коэфициент К установки изменяется в зависимости от диаметра скважины и, слеДовательно, изменяется величина разности потенциалов между электродами Л и М.Сравнение диаграмм ЬУ при подъеме и спуске дает возможность устаноЛ 1/1вить отношение, где ЛУ, - разность потенциалов между электродами ЯЮ при подъеме, когда нижняя муфта освобождена, и ЬУ - разность потенциалов между этими же электродами при спуске и постоянном Я 1 КНаличие расхождений между Ь/, и 1 У дает возможность сразу же по окончании замера на скважине указать глубины встречных каверн. Величина каверн может быть рассчитана по приведенной ниже формуле.Коэйициент К становки равен;подвижной через 20 и через Хо на- максимальном удалении муфт, можночальное положение электрода У принаписать: Мф= МЛо+2(1 - Ч);АМ = АЛ+ 1 ИУ + 2 (Е - ) Коэфициент К установки при наибольшем удалении муфт К=04 фо о оуи =04 АХ АМ После обрыва шнура коэфициент установки будет иной:АМ+ МЖо+ 2 (1 - Ч)1 АММо+ 2 ( - Ч) Ло 2 ( Ч)1 ГЛ 4 У 2Д/, о откуда Окончательно АМАФ, .21 - / Г -- -)К, =04- -м.ю,+ ( - ) - ( ) Отношение коэфициентов установки при спуске и подьеме Аж МИо+2 - 2,(и -1Формула (4) и является расчетной, так как дает возможность установитьД /зависимость отношения, от диаметра скважины для данного устройства.Выбор длины устройства 21 зависит.от величины каверн, которые же. лательно выявить и оценить, При необходимости оценки больших каверн длинна каверномера долина быть большей. Считая, что винтовая пружина может стянуть муфты каверномера до 1/, их первоначального расстояния, предел измеренных каверн почти равен длине фонаря (0,97).Помимо трехэлектродной установки может возникнуть мысль применения двухэлектродного зонда, однако последнее мало рационально, так как размер зонда не может быть выбран на правой ассимптоте кривых Б,К.З, и, следовательно, искажающее влияние непостоянного параметра о может сильно сказаться. В случае применения двухэлектродной установки и большом значении начального АЛ(с целью устранения искажающего влияния непостоянства параметра о), связанное с измененнем диаметра скважиныЬ",изменение отношения - , , очень невелико и колеблется в пределах единиц процентов.Измерение описываемым устройством значений 4 1 производится обычным для трехэлектродного кароттажа методом с применением регистратора и пульсера. Спуск и подъем во время измеренийй не должны превышать 300 метров в час. Диаграммы Ьг и чертятся на одном и том же листе в периоды спуска и подъемха зонда.Предмет изобретения.1. Способ определения кавернозности буровых скважин, от л и ч а:о щ и й с я тем, что снимают кароттажную диаграмму два раза, один раз приспуске кароттажной установки к забою скважины при постоянных силе питаю щего тока и развосе измерительных электродов М и И, и второй раз приподъеме установки обратно к устью при той же силе тока, но меняющемсяв зависимости от диаметра скважинырасстоянии между электродами, а затем по отношению ординат записанных кривых судят о наличии и размерах каверн,2. Устройство для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем, что для изменения расстояния между электродами Л и И при изменениях диаметра скважины, один из этих электродов расположен на подвижной нижней муфте фонаря, соединенной с неподвижной верхней ,муфтой шарнирными дужками, упирающимися в стенками скважины, под действием стягивающей муфты винтовой пружины.3. Форма выполнения устройства по и. 2, отличающаяся тем, что, с целью освобождения подвижной нижней муфты с электродом перед подъемом установки, применено приспособление, при ударе о забой разрезающее шнур, удерживающий подвижную муфту на максимальном расстоянии от неподвижной.4. Форма выполнения устройства по и. 2, отличающаяся тем, что приспособление для освобождения подвижной муфты выполнено в ,виде стержня, привязанного одним концом к снаряду таким образом, чтобы стержень при обратном движении установки упирался свободным концом в стенку,скважины и обрывал шнур, удерживающий подвижную муфту.