СКАЧАТЬ:  gotovaya-pgmp.zip [175,14 Kb] (cкачиваний: 42)

1. Введение.

В процессе выработки запасов нефти условия в нефтяной залежи и в скважинах изменяются. Скважины обводняются, пластовое давление снижается, газовые факторы могут изменяться. Это заставляет постоянно получать непрерывно обновляющуюся информацию о скважинах и о пласте или нескольких пластах, являющихся объектом разработки. Существует много методов исследования скважин и технических средств для их осуществления. Все они предназначены для получения информации об объекте разработки, об условиях и интенсивности притока нефти, воды и газа в скважину, об изменениях, происходящих в пласте в процессе его разработки. Такая информация необходима для организации правильных, экономически оправданных процессов добычи нефти, для осуществления рациональных способов разработки месторождения, для обоснования способа добычи нефти, выбора оборудования для подъема жидкости из скважины, для установления наиболее экономичного режима работы этого оборудования при наиболее высоком коэффициенте полезного действия.

Методы исследования скважин.

Геофизические методы исследования. Из всех методов исследования скважин и пластов следует выделить особый комплекс геофизических методов. Они основаны на физических явлениях, происходящих в горных породах и насыщающих их жидкостях при взаимодействии их со скважинной жидкостью и при воздействии на них радиоактивного искусственного облучения или ультразвука.

Геофизические методы исследования скважин и геологического разреза на стадиях бурения этих скважин, текущей эксплуатации дают обильную информацию о состоянии горных пород, их параметрах и об их изменениях в процессе эксплуатации месторождения и часто используются при осуществлении не только геологических, но и чисто технических мероприятий на скважинах. В силу своей специфичности, необходимости знания специальных предметов, связанных с физикой земли, горных пород, а также с ядерными процессами, эти методы исследования, их теория, техника осуществления и интерпретация результатов составляют особую отрасль знаний и выполняются геофизическими партиями и организациями, имеющими для этой цели специальный инженерно-технический персонал, оборудование и аппаратуру. Геофизические исследования скважин - это различного рода каротажи, т. е. прослеживание за изменением какой-либо величины вдоль ствола скважины с помощью спускаемого на электрокабеле специального прибора, оснащенного соответствующей аппаратурой. К ним относятся: электрокаротаж ( который позволяет проследить за изменением самопроизвольно возникающего электрического поля в результате взаимодействия скважинной жидкости с породой, а также за изменением так называемого кажущегося удельного сопротивления этих пород), радиоактивный каротаж (он основан на использовании радиоактивных процессов (естественных и искусственно вызванных), происходящих в ядрах атомов, горных пород и насыщающих их жидкостей), нейтронный каротаж (основан на взаимодействии потока нейтронов с ядрами элементов горных пород), акустический каротаж (определение упругих свойств горных пород) и другие виды каротажа (кавернометрия, т. е. измерение фактического диаметра необсаженной скважины и его изменение вдоль ствола, термокаротаж - изучение распределения температуры в обсаженной или необсаженной скважине).

Гидродинамические методы исследования. Они основаны на изучении параметров притока жидкости или газа к скважине при установившихся или при неустановившихся режимах ее работы. К числу таких параметров относятся дебит или его изменение и давление или его изменение. Поскольку при гидродинамических методах исследования процессом охватывается вся зона дренирования, то результаты, получаемые при обработке этих данных, становятся характерными для радиусов, в сотни раз превышающих радиусы охвата при геофизических методах.

Гидродинамические методы исследования выполняются техническими средствами и обслуживающим персоналом нефтедобывающих предприятий. Они разделяются на исследования при установившихся режимах работы скважины (так называемый метод пробных откачек) и на исследования при неустановившихся режимах работы скважины (метод прослеживания уровня или кривой восстановления давления). Исследование при установившихся режимах позволяет получить важнейшую характеристику работы скважины - зависимость притока жидкости от забойного давления или положения динамического уровня. Техника для гидродинамических исследований скважин зависит от способа эксплуатации, который накладывает известные технические ограничения на возможности этого метода.

2. Назначение и принцип работы ГДИ – 5С.

Комплексный программно-управляемый скважинный прибор модульного типа для гидродинамических исследований скважин ГДИ–5С (в дальнейшем – прибор) предназначен для исследования нагнетательных и эксплутационных скважин при контроле за разработкой нефтяных месторождений.

В качестве линии связи с наземным прибором используется одножильный бронированный кабель типа КГ1-53-180, КГ1-30-90 или КГ1-30-180 по ТУ16.К64.01-88 длиной до 3500 м. За один рейс к объекту исследования прибор позволяет одновременно измерять температуру, давление, расход жидкости, индикацию притока жидкости, локацию муфт, гамма-каротаж; и в зависимости от присоединённого модуля выявляет за- и внутриколонные перетоки жидкости, измеряет интервал обводнения и исследует качественный состав скважинной жидкости.

Рабочие условия применения:

Температура окружающей среды – от 5 до 125 °С;

Наибольшее гидростатическое давление – 40 МПа.

 Устройство прибора.

Структурная схема прибора ГДИ–5С представлена на рис.1.

Прибор состоит из базового модуля и блоков-приставок, которые присоединяются к базовому модулю в зависимости от решаемых задач.

Базовый модуль состоит из двух частей. Основным несущим элементом базового модуля является корпус датчиков. Непосредственно в корпусе установлены датчики термометра, термодебитомера, манометра. Через отверстие в ребре корпуса  проходит жгут, который распаивается с двух концов на расшивочные платы. К нижнему концу корпуса датчиков винтами закреплено корытообразное шасси. На шасси смонтированы печатные платы: плата питания МТД, плата локатора муфт, плата питания, плата преобразования и передачи сигналов, а также выходной трансформатор. Перед стыковкой базового модуля с другими блоками необходимо навернуть охранный кожух. К верхнему концу корпуса датчиков наворачивается датчик локатора муфт. К свободному концу датчика локатора муфт крепится корытообразное шасси канала ГК. На этом шасси расположены: плата формирования ГК, детектор с фотоумножителем, плата стабилизатора ГК, плата умножителя. На шасси наворачивается охранный кожух. Шасси заканчивается приборной головкой диаметром 36 мм со штатным резьбовым окончанием и разъёмом под трёхжильный или одножильный кабель.

Герметизация всех элементов конструкции осуществляется с помощью резиновых уплотнительных колец за исключением датчика манометра, где герметизация осуществляется прокладкой из электротехнической отожжённой меди.

Функциональная схема прибора ГДИ–5С представлена на рис.2.

В состав прибора входят девять первичных датчиков и шесть нормирующих преобразователей 10 – 15, а также функциональные устройства: аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 16, микроконтроллер, усилитель мощности 18, блок питания 19, приборная головка 20. В качестве линии связи прибора с наземной аппаратурой служит одножильный бронированный кабель.

Прибор работает следующим образом. Значения параметров физических полей скважины (температура, давление, скорость потока и т.д.) с помощью первичных датчиков 1-9 преобразуются в электрические сигналы. Электрические сигналы с датчиков 2, 3, 6, 7, 8, 9 поступают на входы соответствующих нормирующих преобразователей 10, 11, 12, 13, 14, 15 и далее на входы АЦП 16 и микроконтроллера 17. Электрические сигналы с датчиков 1, 4, 5 поступают на входы АЦП 16 и микроконтроллера 17. В микроконтроллере сигнал преобразуется в кодоимпульсный сигнал, который поступает на усилитель мощности 18. С выхода усилителя мощности сигнал поступает на приборную головку.

3. Каротажный регистратор "Гектор"

 Прием информации осуществляется под управлением ПО "Гектора", однако оператор может активно влиять на параметры визуализации принимаемой информации с целью более тщательной оценки принимаемого материала.

Данный прибор рассчитан на работу в комплексе с геофизической станцией, укомплектованной компьютеризированным каротажным комплексом «Гектор». Каротажный регистратор "Гектор" ГЕ-1-00-00-00 пред­назначен для цифровой записи данных каротажа в память бортового компьютера с одновременным визуальным оперативным контролем качества записанной информации при проведении геофизических исследований бурящихся, контрольных, нагнетатель­ных, остановленных и добывающих скважин с использованием имеющейся и разрабатываемой  геофизической аппаратуры. 

Регистратор является специализированным устройством сбора данных,  поступающих от скважинного прибора или от блока промыслово-геофизических    измерительных    систем.     Данные подлежащие записи,    попадают на вход регистратора в аналого­вом или цифровом виде,  записываются в цифровой форме в функции глубины,  а также проходят первичную обработку и     выводятся с    помощью    плоттера    в    виде    геофизических    кривых, в масштабе и форме,  заданных оператором

 «Гектор» позволяет производить каротаж с использованием имеющегося парка геофизического оборудования (следовательно не требует больших материальных затрат при внедрении) и с вновь разрабатываемыми скважинными приборами. «Гектор» выполняет полный комплекс ГИС при строительстве и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Конструкция блока позволяет использовать «Гектор» в существующих каротажных лабораториях, устанавливая его в свободное место приборной стойки или автономно. Используемые стандартные интерфейсы обеспечивают подключение «Гектора» к любому современному компьютеру. «Гектор» избавляет пользователя от применения большинства наземных панелей, так как коммутация источников питания к жилам геофизического кабеля выполняется в его блоке. «Гектор»- это открытая система, что позволяет достаточно просто проводить его модернизацию. 

   Аппаратная  часть регистратора реализована как комплекс устройств, объединенных единой интерфейсной магист­ралью. Структурная схема приведена на рис. 3. Основой комплекса является материнская плата, связанная по системной шине со следующими устройствами:

 ГЕК-01 модуль контроля глубины и 12-разрядного;

 ГЕК-02 модуль точного АЦП (10 разрядов, 16 дифференциальных каналов с диапазоном +/- 5 В). Регистрирует аналоговые сигналы с наземных панелей;

 ГЕК-03 модуль цифрового ввода или модуль импульсной телеметрии (6 каналов, полоса 0..1,5мГц). Измеряет частоту и период следования импульсов (предназначен для регистрации приборами РК, ИГН и т.д.). Модуль также поддерживает интерфейс МЭК (Б-31, инклинометры и т.д.).

ГЕК-04 модуль кодо-импульсной телеметрии (КИМ) по протоколу Манчестер-2 с программируемой частотой обмена (ГДИ-4);

ГЕК-05 модуль время-импульсной телеметрии (ВИМ) (К-2, К-2А);

ГЕК-06- модуль акустического АЦП (12 разрядов, программируемая скорость преобразования до 500 000 в сек);

ГЕК попрограммное обеспечение регистрации, тестирования, редактирования и вывода на печать. Поддерживаются распространенные в России форматы хранения каротажной информации, а также международные стандарты LAS.

Описание работы регистратора. 

Общие принципы функционирования. Выходные сигналы скважинных приборов, а так же формиро­вателя тактов глубины (далее по тексту - датчик глубины) и датчика магнитных меток подключаются к модулям глубины, АЦП и РК с помощью геофизического интерфейса. Под управлением математического обеспечения регистратора происходит настрой­ка входных узлов модулей регистратора. Далее происходит за­пись и обработка калибровочных сигналов, на основе которых материнская плата и бортовая ЭВМ вычисляют параметры дли масштабирования цифровых данных каротажа, данные о скважине и т.п. В соответствии с заданным регламентом ( каналы восп­роизведения, дорожки диаграммы, данные о точках записи и т. п.) программы регистратора осуществляют преобразования первичных цифровых данных, результатом которых является запись геофизической информации в виде диаграмм, содержащих каротажные кривые, сопровождаемые масштабной сеткой с наиме­нованием вида информации, единиц измерения и соответствующей глубины.

4. Применение кода МАНЧЕСТЕР-2 в системах передачи данных

В настоящее время функционирование боль­шого числа сложных радиоэлектронных систем связано с передачей цифровой информации на значительные расстояния. Организация инфор­мационного обмена между двумя достаточно уда­ленными устройствами требует представления цифровой информации в виде последовательно­го потока бит, характеристики которого зависят от особенностей построения и функционирования конкретной радиоэлектронной системы.

Физической основой такой системы передачи данных является линия связи, которая обычно вы­полняется в виде витой пары проводов, коаксиаль­ного кабеля либо оптического световода. В зависи­мости от расстояния данные, передаваемые по ли­нии, могут однократно или многократно подвергать­ся ретрансляции с целью восстановления амплиту­ды и временных характеристик

Алгоритмы работы устройств, обеспечивающих информационный обмен, а также технические харак­теристики всей системы передачи данных опреде­ляются в основном выбранным кодом, предназначен­ным для передачи по линии связи, или линейным кодом.

Число положи­тельных и отрицательных импульсов на любом дос­таточно большом отрезке времени равно (отличает­ся не более чем на один импульс, что не имеет зна­чения), постоянная составляющая равна нулю Под­стройка часов приемника или ретранслятора произ­водится при передаче каждого бита, т.е. снимается проблема рассинхронизации. Нали­чие только двух (а не трех или более) электрических уровней напряжения позволяет надежно их распоз­навать (хорошая помехозащищенность)

Критерием ошибки может являться «заморажива­ние» сигнала на одном из уровней на время превы­шающее время передачи одного информационного бита поскольку независимо от передаваемого кода сигнал всегда «колеблется» и никогда не «замирает» Плата за эти чрезвычайно полезные качества - удво­ение требуемой пропускной способности связной ап­паратуры. Поэтому код «Манчестер-2» широко используется во многих локальных сетях.

Коды, используемые для передачи сигналов, называются последова­тельными линейными кодами. К этим кодам предъяв­ляются требования обеспечения высокой пропускной способности, помехозащищенности, простоты синхронизации.

Простейшим линейным кодом является униполяр­ный код типа NRZ (рис.4,а) В этом коде нули представлены отсутствием импульса (на­пряжение, близкое нулю), а единицы - наличием им­пульса (некоторое положительное напряжение). Схемотехнически он наиболее просто реализуется. Одна­ко при его применении необходим дополнительный канал для  передачи синхронизирующих  сигналов, что снижает помехозащищенность и уменьшает скорость передачи данных  

Лишен   отмеченных    недостатков   биполярный   фазоманипулированный   самосинхронизирующийся   линейный код  без   возвращения   к   нулю — МАНЧЕСТЕР-2,   представленный  на  рис   4. в.  Уровень логической   1   коди­руется   в   этом   коде  отрицательным   перепадом   сигнала в середине битового интервала, уровень логического 0 — положительным

Рис.3. Структурная схема регистратора «Гектор».

Список использованной литературы 

1. Комаров С.Г., Жувагин И.Г., Черный В.Б. Скважинный термокондуктивный дебитомер СТД. – М.: Недра, 1973.
2. Петров А.И., Васильевский В.Н. Техника и приборы для измерения расхода жидкости в нефтяных скважинах. –М.: Недра, 1967.
3. Васильевский В.Н., Петров А.И. Оператор по исследованию скважин. Учебник для рабочих. – М.: Недра, 1983.