Приборы, средства и методы инклинометрии в горизонтальных, восстающих и пологонаклонных скважинах

Для горизонтальных, восстающих и пологонаклонных скважин диапазон измерения зенитного угла должен быть у инклинометров расширен до 180⁰. К таким приборам можно отнести инклинометры ОК-40У, ИШИ-1 «Донбасс», ИШИ-2Ц, ИОК-42, МИ-42У, МИ-30У и др. Два последних инклинометра выполнены взрывобезопасными, что необходимо при выполнении работ в горных выроботках, опасных по газу и пыли. Это, прежде всего, угольные шахты.

Все названные инклинометры являются электромеханическими и оснащены датчиками для измерения азимута – магнитной стрелкой, зенита – отвесом. Для измерений в условиях магнитных сред можно использовать рассмотренные выше инклинометры типа «Зенит», которые являются взрывобезопасными.

Инклинометр ОК-40У является прибором с автономным питанием от аккумулятора, его диаметр 40мм. Прибор может спускаться в скважину на тросе. Принцип действия инклинометра заключается в фиксации положения магнитной стрелки и отвеса в момент нахождения прибора на заданной глубине. Поэтому за один спуск можно получить измерение только в одной точке.

Точность измерения зенитного угла ±1⁰, азимутального ±5⁰, а диапазон значений зенитного угла, доступный для измерений – 0-178⁰.

Искробезопасный шахтный инклинометр ИШИ-1 «Донбасс» предназначен для измерения углов наклона и азимута скважин подземного бурения любой ориентировки. Диаметр снаряда 50мм. Точность измерения зенитного угла ±5⁰, азимута ±2⁰. При работе прибора используется слаботочное электромеханическое устройство, работающее от аккумулятора в сочетании с приводом от пружинного механизма. Энергии привода хватает на 80-100 измерений за один спуск. Инклинометр рекомендован для использования в скважинах длиной до 300м.

Инклинометр ИШИ – 2Ц имеет диаметр корпуса 32мм, рекомендован для использования в скважинах длиной до 100м. Остальные параметры прибора близки к параметрам инклинометра ИШИ-1.

Скважинные приборы в вертикальные и наклонные скважины доставляются только под действием собственного веса, иногда увеличенного за счет утяжелителей. В слабонаклонные, горизонтальные и тем более в восстающие скважины скважинные приборы, и в том числе инклинометры, могут доставляться только с помощью каких либо дополнительных средств принудительной доставки.

Известно большое количество способов доставки скважинных приборов, из которых можно выделить следующие:

- на легких дюралюминиевых штангах - вручную;

- на бурильных трубах - с использованием механической подачи с приводом от бурового станка;

- с размещением на забое скважинного блока с тросиком;

- с помощью самолазов - механических средств, способных перемещаться по стволу скважины в задаваемом режиме;

- гидравлические способы доставки направленным потоком жидкости.

Доставка на легких штангах вручную – наиболее простой и надежный способ, поэтому он широко применяется в практике каротажа субгоризонтальных скважин подземного бурения. При этом способе доставка кабель связи с пультом управления может располагаться как внутри штанг, так и вне их.

Размещение кабеля внутри штанг обеспечивает его надежную защиту от механических воздействий. Кроме того, этот вариант доставки позволяет производить исследования скважин диаметром 46мм. Для реализации данного варианта доставки инклинометра потребуется колонна труб из сплава Д16Т с продольным разрезом корпуса для оперативного размещения кабеля внутри труб (рис. 2.12). Внутри труб 1 кабель 2 удерживается упругими резиновыми кольцевыми манжетами 3, предварительно размещенных на кабеле на расстоянии 0,5-1,0м. Такую технологию доставки инклинометра в скважину целесообразно использовать в скважинах длиной до 100м.

Рисунок 2.12 Схема размещения кабеля внутри труб при доставке инклинометра в горизонтальную скважину.

При размещении кабеля вне штанг для доставки обычно используют легкосплавные бурильные трубы, которые можно подавать в скважину или вручную или с помощью лебедки бурового станка. В последнем случае возможная для каротажа длина скважины ограничивается только возможностями бурового станка, но при этом существуют ограничения по диаметру скважины. Для уменьшения сил сопротивления перемещению скважинного прибора с кабелем целесообразно использовать легкий бронированный кабель или наносить на бурильные трубы и кабель смазку, например, солидол.

На бурильных трубах наиболее удобно подавать в скважину инклинометры с автономным питанием. В этом случае доставка приборов на забой скважины аналогична спуску бурового инструмента.

Общим недостатком доставки приборов в скважину на трубах является низкая производительность, поэтому эти способы применяются в случае выполнения отдельных измерений, например, только инклинометрии. В случае проведения комплекса геофизических исследований различными зондами целесообразно использование более производительных способов доставки приборов к забою.

Наиболее простым из них представляется способ доставки приборов с помощью скважинного анкерного блочка, который раскрепляется на забое скважины бурильными трубами. Через блочок пропускается трос, которым и осуществляют подачу и извлечение приборов из скважины.

Другие перечисленные выше способы целесообразны при значительном объеме геофизических работ в скважинах и применяются достаточно редко.