Оперативный контроль кривизны зенитных углов скважин

В скважинах, забуренных вертикально, а также на интервалах бурения, зенитные углы которых не превосходят 5⁰, измеряются только зенитные углы. В скважинах, забуренных наклонно, а также на участках, отклоненных от вертикали на углы более 5⁰, измеряются как зенитные, так и азимутальные углы.

Приборы для измерения зенитных углов основаны на принципе фиксации уровня жидкости в цилиндрическом сосуде или на принципе отвеса, неподвижно закрепляемого в момент измерения или фотографируемого на фотопленку. Наибольшее распространение получили приборы первого типа, широко применяемые также и при алмазном бурении.

Приборы с плавиковой кислотой основаны на химическом воздействии плавиковой (HF) кислоты на стекло сосуда, в который она налита. По истечении известного промежутка времени кислота оставляет видимый след своего уровня на внутренней поверхности стеклянного цилиндрического сосуда. При вертикальном положении сосуда угол между его геометрической осью и плоскостью, проведенной через след уровня кислоты, равен 90⁰. При этом форма следа уровня представляет собой окружность. Если прибор наклонен, то след уровня кислоты имеет форму эллипса, большая ось которого лежит в плоскости наклона. Прибор, опущенный в скважину, занимает в ней соосное положение.

Таким образом, измерив угол наклона геометрической оси прибора к плоскости, проведенной через след уровня кислоты, можно определить зенитный угол скважины.

На рис. 2.1 показан цилиндрический сосуд с отмеченным следом уровня кислоты. АВ – линия горизонта. Определение зенитного угла скважины производят по формуле

, (2.1)

где - наибольшая высота уровня кислоты; - наименьшая высота уровня кислоты; D – внутренний диаметр сосуда.

Рисунок 2.1 Сосуд с плавиковой кислотой

Однако вычисленный указанным способом зенитный угол содержит погрешность за счет капиллярности жидкости. Причина данной погрешности состоит в том, что вследствие капиллярных свойств жидкость, налитая в сосуд, в той или иной степени смачивает его стенки.

При смачивании жидкость контактирует со стенками сосуда по радиусу и имеет вогнутую поверхность (r₁, r₂). В случае применения несмачивающей жидкости ее поверхность имеет выпуклую форму. Величина радиуса, по которому жидкость контактирует со стенкой сосуда, неодинакова по периферии. Радиус будет больший там (r₂), где уровень жидкости составляет со стенкой сосуда острый угол.

Значение ошибки из-за этого явления зависит от многих факторов – от химического состава жидкости, угла наклона сосуда, материала, из которого изготовлен сосуд, его диаметра, температуры в скважине и т.п., учесть которые не представляется возможным. В связи с этим поправка за счет капиллярности определяется экспериментальным путем.

В качестве сосудов для кислоты используют толстостенные стеклянные трубки диаметром от 14 до 24 мм. Нижний конец трубки закрывают резиновой пробкой, трубку до половины или на одну треть заполняют плавиковой кислотой и закрывают резиновой пробкой с другой стороны. Стеклянная трубка обертывается плотно бумагой, вставляется в нижнюю часть корпуса 3(рис. 2.2)измерительного патрона, после чего навинчивается верхняя часть корпуса 1.

Рисунок 2.2 Измерительный патрон

1 – верхняя часть корпуса; 2 – резиновые кольца;

3 – нижняя часть корпуса

Герметизация трубки с кислотой от заполняющей скважину жидкости осуществляется резиновыми кольцами 2. Измерительный патрон монтируется в нижней части бурильной колонны, спускается в скважину на требуемую глубину, где выдерживается в течение 30-60 мин. Поднятый из скважины измерительный патрон развинчивается, кислота выливается и стеклянная трубка промывается водой.

Приборы с медным купоросом, так же как и с плавиковой кислотой, основаны на использовании горизонтальности уровня жидкости в качестве базы для отсчета зенитных углов скважины. В приборах этого типа след уровня жидкости фиксируется на индикаторном стержне цилиндрической формы, частично погруженном в раствор медного купороса.

Прибор представляет собой металлический сосуд 1 (рисунок 2.3), на две трети заполненный 30%-ным раствором медного купороса. Внутри сосуда помещен металлический индикаторный стержень 2, ввернутый одним концом в пробку 3. Рабочая часть индикаторного стержня, имеющая полированную поверхность, на две трети погружена в раствор медного купороса.

Прибор в собранном виде вставляется в измерительный патрон, который монтируется в нижней части колонны бурильных труб, а затем спускается на ней в скважину на заданную глубину измерения зенитного угла и выдерживается там в состоянии покоя в течении 30 – 40 мин. Далее измерительный патрон поднимается на дневную поверхность, развинчивается, и из него извлекается индикаторный стержень.

Измерение наибольшей и наименьшей высот осажденной на индикаторном стержне меди производится на отсчетном микроскопе.

Рисунок 2.3 Прибор с медным купоросом

1 – металлический сосуд; 2 – металлический индикаторный стержень;