СКАЧАТЬ:  kavernomery.zip [190,67 Kb] (cкачиваний: 39)

Лабораторная работа №5

Каверномеры. 

Диаметр многих участков ствола скважины оказывается больше или меньше диаметра долота, которым она пробурена. Увеличение диаметра скважины связано с размывом, размоканием и осыпанием ее стенок. В ряде случаев на некоторых участках ствола образуются каверны, поперечный размер которых в 3—4 раза превышает диаметр долота. Уменьшение; диаметра скважины наблюдается главным образом в песчаных породах. Это связано с тем, что часть воды из глинистого раствора при его движении по скважине фильтруется в песчаные породы, и в результате на их поверхности образуется глинистая корка, толщина которой иногда достигает 2 см.

Диаметр скважины влияет на величину кажущегося удельного со­противления и ряд параметров, измеряемых при геофизических исследо­ваниях. Данные об истинном диаметре скважины необходимы для интер­претации материалов промысловых геофизических исследований и точного расчета количества цемента, требующегося для цементажа скважины при заданной высоте подъема цемента.

Для измерения диаметра скважин применяются каверномеры. Впервые четырех рычажный каверномер (рис. 93, 94) был разработан инженером-геофизиком С. Я. Литвиновым в 1935 г. В 1947 г. инженерами-геофизиками Г. Н. Строцким, А. М. Нечаем и И. Г. Дидурой разработан и внедрен индукционный каверномер. Позже инж. В. В. Шефер и К. И. Нинова разработали каверномер на сопротивлениях, который в настоящее время широко используется в нефтепромысловой геофизике.

Каверномер в основном состоит из четырех рычагов (щупов — мерных ножек) и измерительного устройства (датчика) для передачи положения рычагов на поверхность.

Каждый рычаг имеет точку опоры — ось, закрепленную в корпусе прибора, и два плеча, расположенные в плоскости, проходящей через главную ось прибора: длинное плечо (мерная ножка) и короткое. Находящаяся в каверномере пружина отводит рычаги в таксе положение, при котором концы их длинных плеч прижимаются к стенке скважины; при этом короткие плечи, управляющие подвижным элементом (сердечником катушки или ползунком реостата) измерительного устройства, устанавливают его в положение, соответствующее диаметру окружности, равному диаметру скважины.

В четырех рычажном каверномере рычаги попарно расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. При изменении положения каж­дого рычага короткое его плечо перемещает шток, связанный с ползунком сдвоенного или одинарного реостата. Форма плеча, перемещающего шток, выбрана такой, что перемещение штока каждого рычага и соответствую­щее этому изменение установленного на реостате сопротивления ∆R про­порциональны изменению расстояния ∆1₁ от длинного плеча рычага до оси прибора. Изменение  диаметра  окружности    на    ∆d   вызывает    смещение

концов длинных плеч   рычагов,   сумма   которых   ∆/ = ∆l₁ + ∆l₂ + ∆1₃+∆1₄ приблизительно    пропорциональна   ∆d.

Рис.    93.     Конструкция   каверномера С. Я. Литвинова.

1 — рычаг; 2 — реохорд      датчика; 3 — подвижной П-образный датчик.

Рис.     94.      Электрическая     схема каверномера С. Я. Литвинова.

1  — потенциометр    ЭП-1; 

2  — миллиамперметр;

3  — батарея; 

4  — реостат; 

5 — катушка   реле;

6 — омические  датчики.

Поэтому      изменение      установленного на реостате сопротивления также будет пропорционально   ∆d.

где β— коэффициент пропорциональности.

При подъеме каверномера концы длинных плеч скользят по стенкам скважины. При этом измерительный прибор записывает на ленте, перемещаемой в соответствии с движением кабеля, кавернограмму.

В настоящее время наибольшее распространение получил каверномер на сопротивлениях (с омическим датчиком).

Каверномер СКО-12 на сопротивлениях для работы с

одножильным кабелем.

Каверномер СКО-12 на сопротивлениях для работы с одножильным кабелем по устройству похож на каверномер СКТ-5 для работы на трехжильном кабеле. Основной отличительной особенностью является то, что в каверномере СКО-12 установлен высокоумный реостат (2000+250 Ом) и свечной мост имеет один вывод к кабелю.

Кроме того, в каверномере СКО-12 под трансформатором в камере электрической части имеется механический переключатель, позволяющий устранять влияние запальной цепи на измерения.

Переключатель должен включать измерительную цепь и отключать запальную.

Электрическая схема каверномера с механическим переключателем по­казана на рис.100, а устройство механического переключателя — на рис. 101. Механический переключатель 7 (рис. 101) включает запальную пепь при помощи скобы 3 во время раскрытия мерных ножек после подачи напряжения на запальную головку.

Для каверномера СКО-12 выбран реостат на 2000 Ом потому, что при таком сопротивлении помехи от ПС при применяемой силе тока питания много меньше допустимой величины.

Техническая  характеристика.

Электрическая часть каверномера СКО-12 является одним плечом моста сопротивления, смонтированного на одной и а панелей одножильной каротажной станции ОКС-56. Прибор характеризуется сле­дующими данными.

1. Диапазон измерений диаметра скважины равен 150—750 мм.

1. 2.     Погрешность в измерении не превышает +1,5 см. 
   1. Величина сопротивления реостата (плеча) 2000 ± 250 ом изменяется
      пропорционально перемещению мерных ножек.

4. Раскрытие ножек производится механическим и электрическим спо­собом.

5.    Нормальный    режим   работы:

а)  рабочий   ток постоянный, до 10 ма;

б) сопротивление изоляции    кабеля, при котором прибор  обеспечивает
не обходимую точность измерения, не .менее 5 мгом;

в) напряжение источника переменного тока для питания трансформатора
2205;

г) скорость измерения до 6000 м/час.

6. Стальной тросик диаметром 0.25 мм, удерживающий мерные ножки и
соединенный с трансформатором', перегорает при включении в обмотку
трансформатора тока напряжением 110 в.

7. Изоляция контакта винта в нижней камере, герметичность и действие
узла  раскрытия   мерных   ножек   обеспечивают  работу   прибора   при

давлении   600   am,   температуре   120°   и   сопротивлении   глинистого раствора в скважине около 0,1. Омм

8. Тросик для. поворота оси реостата выполнен из отдельных стальных жил диаметром 0,1—0,2 мм а выдерживает нагрузку на разрыв 15— 20 he.

↑ Рис.100. Принципиальная электрическая схема одножильного каверномера    СКО-12 с механическим переключателем.

Тр — запальный   трансформатор;   Д- — переключатель; R_o — реостат.

↓ Рис.101.   Переключающее  устройство каверномера СКО-12. / — пружина толкателя;

2 — переводник;

3 — сноба;

4  — диск; 

5  — контактная шайба;

6  — толкатель;

7  — механический переключатель;

8  — распорная трубка.

9. Спиральные пружины изготовлены из стальной проволоки маркя ОВС диаметром 4—4,5 мм.

Усилие, необходимое для сжатия до / = 90 мм, не менее 122 кг для про­волоки диаметром 4 мм и 111 кг для проволоки диаметром 4,5 мм.

10.Корпус реостата, изоляция свечи и изоляционные втулки изготовлены из пресс-порошка К-41-5.

11 .Габаритные размеры: диаметр 82 мм, длина 1619 мм (1804 мм); вес32,5кг.

Рис. 102.

 Схема измерения каверномером CKQ/2.

Электрическая схема измерения.

Для питания мостика используют источник постоянного тока (обычно 270В). Силу тока устанавливают реостатом R' (рис. 102) и поддерживают ее при измерении.

Мостик уравновешивают реостатом г, добиваясь того, чтобы при некотором начальном диаметре d₀ он находился в равновесии.

Так как коэффициент β=∆R/∆d в десятки раз больше аналогичного коэффициента в термометре (a=∆R/∆T), погрешность от нелинейности в мастиковой схеме с каверномером столь мала, что ею практически можно пренебречь при записи во всем диапазоне изменения диаметра скважины и не менять равновесия мостика при большом отклонении пишущего устройства.

Кавернограмму записывают каналом регистрирующего прибора, под­ключенного к измерительной диагонали через делитель напряжения ri—

г_а. Масштаб записи регулируют путем изменения потенциометром г_г части напряжения, подаваемого из измерительной диагонали мостика на канал регистрирующего прибора РП.

Переключатель П и реостаты г₂ и r₃ служат для установления масшта­ба записи. Для этого после подключения к кабелю каверномера измеряют между жилой кабеля ЦЖК (вывод из коллектора лебедки) и его броней сопротивление R_min и R_max при сложенных ножках каверномера (диаметр dmin) и при полностью раскрытых ножках (диаметр d_max). Затем на реостате г₂ устанавливают сопротивление, которое в сумме с r₃ будет равно R_min, a на реостате r₄ — сопротивление, равное R_max. Для получения кавернограммы в требуемом масштабе (п см диаметра на 1 см шкалы), регулируя потенциометр r_ь добиваются того, чтобы при переводе переключателя П из позиции 1 в позицию 3 пишущее устройство смещалось на

l = (dmax-dmin)/n     {см}.

Кавернограмму записывают при позиции 2 переключателя 77.

Если при записи в крупном масштабе диаметра скважины возникает необходимость сместить нулевую линию кривой, то пользуются компен­сатором поляризации ТОТ. При этом отмечают величину смещения (в см шкалы) нулевой линии, вызванного введением в измерительную цепь разности потенциалов, установленной на компенсаторе поляризации.

При отсчете показаний кривой и установлении масштабной шкалы исходят из смещения точки кривой (шкалы) от нулевой линии, масштаба записи я начального диаметра d₀ соответствующего нулевой линии. В случае применения компенсатора поляризации учитывают также смещение им нулевой линии.

Рис. 103. Схема соединений на центральной панели управления лаборатории ОКС-52 при работе с одножильным каверномером и одножильным термометром.