Разработка автономного комплекса для каротажа в наклонно-горизонтальных скважинах как единой информационно-измерительной системы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.10, кандидат наук Петров, Андрей Николаевич

• Петров, Андрей Николаевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Петров, Андрей Николаевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ КАРОТАЖА

СУБГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

1.1 Особенности каротажа скважин с горизонтальными участками

1.2 Аппаратурно-методический автономный комплекс «ГОРИЗОНТ»

1.3 Аппаратурно-методический автономный комплекс «Обь»

1.4 Комплекс автономных скважинных приборов «КАСКАД-ЭА»

Глава 2. АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЁННЫХ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ И РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

КОМПЛЕКСА

2.1 Оптимизация структурной схемы скважинного аппаратурного

комплекса как единой информационно-измерительной системы

2.2 Поиск решений построения системы с цифровым ядром и функциональными устройствами, подключаемыми по стандартным интерфейсам

2.2.1 Особенности применение микроконтроллеров в скважинной аппаратуре

2.2.2 Сравнительный анализ различных семейств контроллеров на предмет применимости в скважинной аппаратуре

2.2.3 Выбор интерфейсов для построения системы

2.3 Разработка вариантов структурной схемы скважинного комплекса

2.3.1 Организация системы с использованием интерфейса 118-232

2.3.2 Структурная схема с использованием интерфейса Я8-485

2.3.3 Резервирование системы

2.4 Расчёт электрических параметров шины комплекса

Глава 3. УСТРОЙСТВО АВТОНОМНОЙ АППАРАТУРЫ

3.1 Устройство автономного комплекса «АЛМАЗ-1»

3.2 Устройство автономного комплекса «АЛМАЗ-2»

3.3 Устройство автономного комплекса «СКЛ-А»

3.3.1 Состав, структура и технические характеристики комплекса

3.3.2 Устройство модулей аппаратуры «СКЛ-А»

3.3.3 Пример каротажной диаграммы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка автономного комплекса для каротажа в наклонно-горизонтальных скважинах как единой информационно-измерительной системы»

ВВЕДЕНИЕ

Объект исследования — аппаратурное обеспечение комплексного каротажа горизонтальных нефтяных скважин (включая боковые стволы) на предмет разработки автономного комплекса как единой информационно-измерительной системы (ИИС), включающей скважинную часть комплекса и наземную систему привязки глубин.

Известные автономные комплексы являются сборками отдельных скважин-ных приборов и модулей памяти и питания (МПП). Спуск на забой осуществляется в контейнерах из стеклопластика или дюралюминия. Сборка приборов в единый комплекс осуществляется только механически муфтами с конической резьбой, без введения информационных связей между различными приборами. Технические и схемотехнические решения автономных приборов практически не отличаются от кабельных, несмотря на специфические требования, предъявляемые к автономной аппаратуре.

Важным вопросом является объединение большого числа скважинных приборов, реализующих различные геофизические методы в единую систему, и выбора оптимального числа МПП, которые должны обеспечить работу такой системы, а также выбор интерфейса для межмодульной передачи информации. При этом требуется разработать такую аппаратуру, которая, во-первых, была бы достаточно малогабаритна, во-вторых, выдерживала бы механические нагрузки без применения контейнеров.

Немногочисленные автономные комплексы для работы в горизонтальных скважинах (ГС) не содержат достаточный набор аппаратуры для условий терри-генных разрезов Западной Сибири, особенно при исследовании скважин малого диаметра (вторых боковых стволов, пробуренных из скважин старого фонда). Однако увеличение числа различных по физической сути параметров влечет за собой увеличение числа измерительных модулей, а при существующем подходе - и к увеличению числа МПП. С учетом того, что длина МПП составляет от 50 до 100% длины измерительного модуля (в зависимости от длины зондов и сложности аппаратуры), то из-за множества МПП общая длина комплекса возрастает на 30-50%,

что очень существенно для исследования ГС. Ведь в отличие от вертикальных скважин, в которых забой находится всегда ниже продуктивного пласта, горизонтальная скважина при геологически точной проводке за пределы продуктивного пласта выходить не должна, и поэтому приборы, находящиеся в связке ближе к буровому инструменту, до забоя скважины не дойдут, и часть скважины останется необследованной всем комплексом приборов. Если для вертикальных и слабонаклонных скважин чаще всего для интерпретации используется простейшая цилиндрически-слоистая модель, то для сильнонаклонных и горизонтальных скважин приходится усложнять геоэлектрические модели, использовать трёхмерное моделирование, а для этого недостаточно измеренных параметров.

Кроме этого, при синхронизации модулей от различных часов реального времени (RTC) и некоторой разбежке этих часов неизбежно будет происходить сдвижка диаграмм относительно друг друга, что снижает достоверность их интерпретации. Существуют и чисто практические недостатки из-за наличия множества МПП в каротажном комплексе: снижается надежность, усложняется процедура программирования перед каротажем и считывания информации после каротажа.

На основе вышесказанного актуальность определяется необходимостью создания малогабаритного автономного каротажного комплекса, способного работать в ГС, в том числе и во вторых стволах, разбуренных из скважин старого фонда, и обеспечивающего измерение требуемого набора параметров для определения продуктивных пластов с высокой степенью надёжности, прежде всего в условиях терригенных разрезов Западной Сибири.

Цель исследований - повысить достоверность каротажа в горизонтальных нефтяных скважинах путём разработки комплексной автономной аппаратуры, имеющей электрические и информационные связи между всеми модулями на основе теории систем (в частности, информационно-измерительных систем) через рассмотрение комплекса как сложной распределённой микропроцессорной измерительной системы.

Решаемые научные задачи:

1. Научно обосновать и разработать схему автономного каротажного комплекса, позволяющего измерять все требуемые геофизические параметры в нефтя-

ных и газовых скважинах в открытом стволе, при минимальной длине зондовой части комплекса за счет объединения модулей информационными связями и электропитанием.

2. Создать новые модификации автономного прибора высокочастотного электромагнитного каротажа (ВЭМКЗ) на основе кабельного прибора ВИКИЗ для повышения информативности с увеличением числа измеряемых параметров ввиду того, что горизонтальные скважины являются более сложным объектом для исследования, чем вертикальные, поскольку для интерпретации требуется строить более сложные двумерные и трёхмерные геоэлектрические модели.

Поставленные задачи решаются поэтапно.

1. Подготовка научно-технического обоснования к проектированию автономного комплекса для каротажа в наклонно-горизонтальных скважинах как единой информационно-измерительной системы.

2. Оптимальная компоновка модулей комплекса для обеспечения измерений методами электрического каротажа, требующих больших измерительных баз, при минимальной общей длине зондовой части комплекса.

3. Минимизация аппаратурных затрат и линий связей как между отдельными модулями системы в целом, так и между отдельными узлами каждого из модулей.

4. Разработка схем модулей комплекса как распределённой микропроцессорной системы с выделенным цифровым ядром и функциональными устройствами, подключаемыми по стандартным интерфейсам,

5. Адаптация геоэлектрических методов исследования (высокочастотного электромагнитного каротажного зондирование {ВЭМКЗ), измерения потенциала самопроизвольной поляризации скважины (ПС), бокового каротажного зондирования (БКЗ), бокового каротажа (БК) и др.) для работы без каротажного кабеля и увеличения числа измеряемых параметров.

6. Разработка структурной схемы МПП для подключения одного или нескольких измерительных модулей.

7. Создание нового стыковочного узла для модулей с электрическим разъёмом, обеспечивающим гидростатическую изоляцию модулей в аварийных ситуациях при давлении до 60 МПа.

8. Разработка наземной подсистемы для привязки к значению глубины при дальнейшей интерпретации полученных данных.

Фактический материал, методы исследований, аппаратура

В основу проектирования автономного комплекса положена теория информационно-измерительных систем (в том числе - распределённых микропроцессорных систем). Для оценки надежности комплекса, вероятностей отказа и оптимизации структурной схемы также использовался математический аппарат теории вероятностей.

Наибольший объём информации (от 9 до 20 измеряемых параметров) в разработанной автономной аппаратуре получается модулем ВЭМКЗ, реализующим развитие идей, заложенных в методе высокочастотного индукционного каротажного изопараметрического зондирования (ВИКИЗ), поэтому автор в значительной степени опирался на результаты работы по методу ВИКИЗ, полученные в Институте геофизики СО РАН в 1980 - 2005 годах, вошедшего затем в состав Института нефтегазовой геологии и геофизики (ИНГГ). В частности, длина и база зондов, моменты катушек модуля ВЭМКЗ были выбраны в соответствии с принципом изопа-раметричности, сформулированным Ю. Н. Антоновым в 1978 году. Построение второго изопараметрического ряда зондов было осуществлено в 1999 году в соответствии с теоретическим обоснованием, сделанным М. И. Эповым и И. Н. Ельцо-вым.

Практическая часть работы заключалась в схемотехническом проектировании комплекса и отдельных электронных узлов, программировании микроконтроллеров с использованием языков ассемблера и Си. При разработке аналоговых электронных схем применялось компьютерное моделирование. При расчёте электрических параметров шины комплекса использовался математический аппарат теории передачи по линиям связи, включая решение линейных дифференциальных уравнений, а также использовалось моделирование электрического поля методом конечных элементов.

Отработка конструктивных узлов и модулей комплекса требовала проведения обязательных стендовых испытаний, прежде всего - температурных, а также термобарометрических испытаний корпусов и стыковочных узлов, а проверка механической прочности - испытаниями на ударной установке. Стендовые испытания на ударной установке проводились только на опытных образцах модулей, в частности при создании модуля гамма-каротажа и резистивиметра (МГКР) и модуля памяти и питания (МПП) при разработке амортизаторов для узлов, содержащих кристаллы и фотоэлектронные умножители для подсчета гамма-квантов. В соответствии с ГОСТ 26116-84 модуль подвергался ударным нагрузкам с ускорением до 15

Обязательными же для всех модулей были гидростатические и температурные испытания. Температурные испытания модулей проводились в специальных термоустановках. Измерительные модули испытывались при температуре 125°С или 150°С (в зависимости от варианта исполнения), модуль памяти и питания (с учетом наличия в нём аккумуляторов) - при 90°С либо до 150°С (при использовании литиевой батареи). При максимальной температуре каждый модуль (без силового корпуса) выдерживался не менее 2 часов, после чего определялся температурный уход характеристик.

Гидростатическим испытаниям подвергались корпуса всех модулей (с одновременным нагревом до температуры 125°С...150°С). Всего было проведено более тысячи температурных и гидростатических испытаний в процессе отработки конструкции и процессе серийного производства автономных модулей.

Также обязательным для всех выпускаемых измерительных модулей было проведение первичной и периодической метрологической поверки. Модули ВЭМКЗ поверяются с помощью образцового набора мер импеданса ИМ-1, изготовленного в Новосибирском центре стандартизации и метрологии и зарегистрированного в государственном реестре средств измерений РФ. Кроме этого, все модули ВЭМКЗ проходили испытания в баке, заполненном солевым раствором с УЭС, равным 1 Омм, в Институте нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Для доказательства достоверности измерений в высокоомной области (до 200 Ом-м) были проведены аналогичные испытания на Телецком озере.

Калибровка каждого из двух гамма-каналов измерительных модулей (МГКР) проводилась с использованием комплекта калибровочных устройств КУ-СГК («ВНИИЯГ»). Калибровка резистивиметров этого же модуля проводилась в 5 различных по УЭС образцовых растворах, контролируемых кондуктометром АНИОН-7020. Поверка термометров также выполнялась для всех выпущенных модулей в термостате ТР-1М с использованием теплоносителя - полиметилсилок-сановой жидкости марки ПМС-100.

При скважинных испытаниях, которым подвергались все модификации комплексов «АЛМАЗ» и «СКЛ-А», и последующем внедрении в промысловую геофизику были получены тысячи каротажных диаграмм, по результатам анализа которых с высокой степенью достоверности определялись нефтяные пласты и осуществлялась проводка ГС. Разработки вызвали большой интерес у геофизиков-нефтяников и были востребованы сервисными компаниями.

Работа по созданию автономных комплексов для промысловой геофизики велась непрерывно, начиная с 1999 года, и была направлена на повышение достоверности скважинных исследований, улучшение эксплуатационных характеристик и увеличение числа измеряемых параметров. Вначале была разработана автономная аппаратура в составе модуля ВЭМКЗ (с девятью измеряемыми фазовыми сдвигами, кроме этого, нижний колпак корпуса модуля использовался как электрод ПС) и МПП, получившая название ВЭМКЗ - 9А.

Затем был создан комплекс «АЛМАЗ-1», в состав которого также входили модули ВЭМКЗ и МПП, причем в корпусе МПП было размещено устройство для измерения интегральной гамма-активности пород. Этот комплекс был опробован в ОАО «Нижневартовскнефтегеофизика» (г. Нижневартовск) в 2001 году. Для этого комплекса была разработана наземная подсистема определения глубины нахождения комплекса с привязкой к часам реального времени (RTC).

Следующим этапом стало создание комплекса «АЛМАЗ-2», в котором к одному МПП было пристыковано два измерительных модуля - ВЭМКЗ и МГКР. В составе МГКР имелось два канала ГК (показания которых суммировались), рези-стивиметр и термометр бурового раствора (БР). Кроме этого, в МПП измерялись технологические параметры, необходимые для анализа работы комплекса, его от-

казов и повышения надёжности (ускорение по всем трём осям в диапазоне до 50 g, температура внутри модуля, напряжение аккумуляторной батареи). Опробование комплексов «АЛМАЗ-2» проводилось в тресте «Сургутнефтегеофизика» ОАО «Сургутнефтегаз» (г. Сургут) в 2002 году. В дальнейшем для уменьшения количества спускоподъёмных операций в состав комплекса был включен инклинометр. Опробование такого варианта комплекса «АЛМАЗ-2И» проводилось в ОАО «Ямалгазпромгеофизика» в 2003 году. И наконец, по заказу ОАО «Сургутнефтегаз» был разработан модуль МАРТ (модуль автономного резистивиметра и термометра), размещаемый в нижней части комплекса для обеспечения более точного измерения температуры бурового раствора на спуске (чтобы не перемешивать БР). Комплекс, получивший название «АЛМАЗ-2М», был испытан в 2004 году.

Комплексы «АЛМАЗ-1» и «АЛМАЗ-2» серийно производятся в Научно-производственном предприятии геофизической аппаратуры (НППГА) «Луч» с 2001 года. Основной район, в котором они используются в промысловых геофизических исследованиях, - среднее Приобье, поскольку комплекс был оптимизирован по своему составу и параметрам для районов Западной Сибири, однако они также успешно эксплуатируются в Калининградской области, Башкирии и Татарстане. На данный момент произведены и проданы в такие организации, как в ОАО «Сургутнефтегаз (трест «Сургутнефтегеофизика), ОАО «Нижневартовскнефтегеофизика», ООО «Томскгазпромгеофизика», ОАО «Ямалгазпромгеофизика», ОАО «Калинин-градгеофизика», управление «Ижгеофизсервис» ОАО «Татнефтегеофизика», ОАО «Башнефтегеофизика», приобрели и используют следующие модификации комплекса «АЛМАЗ»:

ВЭМКЗ-9А и «АЛМАЗ-1» - 45 комплексов;

- «АЛМАЗ-2» - 43 комплекса;

- «АЛМАЗ-2М» (модифицированный) - 4 комплекса;

- «АЛМАЗ-2И» (с инклинометром) - 4 комплекса;

- «АЛМАЗ-2Т» (высокотемпературный до 150°) - 2 комплекса.

Наиболее полным комплексом, включающим большинство методов, использующихся в промысловой геофизике, включая такие, как боковой каротаж (.БК), боковое каротажное зондирование [БКЗ), индукционный каротаж (ПК), нейтрон-

нейтронный каротаж (ННКт), гамма-гамма каротаж (плотностной) (ГГК-П), стал комплекс СКЛ-А, представляющий собой единую информационно-измерительную систему, принципиально отличающийся от известных. Его разработка началась в 2010 году, а испытания проводились в тресте «Сургутнефтегеофизика» ОАО «Сургутнефтегаз» в 2012 году. В настоящее время в эксплуатации находятся: ОАО «Нижневартовскнефтегеофизика» - 1 комплекс;

- ОАО «Газпромнефть-Ноябрьскнефтегаз-геофизика» - 2 комплекса.

Кроме этого, ОАО «Сургутнефтегаз» приобрело два комплекса СКЛ-А в усиленных корпусах диаметром 160мм.

В общей сложности комплексами «АЛМАЗ» и СКЛ-А произведены работы в тысячах горизонтальных и наклонных скважин.

Защищаемые научные результаты.

1. Обоснована и разработана схема автономного каротажного комплекса, представляющая собой единую распределённую микропроцессорную информационно-измерительную систему, экспериментально апробированы комплексы «АЛМАЗ» и «СКЛ-А» при каротаже скважин.

2. Разработан автономный модуль ВЭМКЗ, в котором заложены идеи, развивающие метод ВИКИЗ, путем увеличения количества зондов за счет добавления второго изопараметрического ряда.

Научная новизна работы. Личный вклад.

Научно обоснована, разработана структурная схема комплекса, обоснован выбор интерфейсов и их характеристик для объединения отдельных модулей в единую систему. Обоснована необходимость резервирования модулей памяти и питания для повышения надёжности работы комплекса. Разработан протокол обмена. Рассчитаны параметры системной шины.

Обоснована конструктивная компоновка модулей, позволяющая оптимально интегрировать металлические и диэлектрические детали корпусов при построении приборов бокового каротажного зондирования и бокового каротажа для обеспечения требуемых измерительных баз при укороченной общей длине зондовой части комплекса, что минимизирует необследованную зону у забоя горизонтальной скважины.

Разработан модуль высокочастотного электромагнитного каротажного зондирования (ВЭМКЗ) на базе прибора высокочастотного индукционного каротажного изопараметрического зондирования (ВИКИЗ) путем добавления второго изопа-раметрического ряда зондов, что позволило увеличить разрешающую способность по радиальной глубинности. Лично соискателем разработаны принципиальные электрические схемы модуля, подготовлена и отлажена программа микроконтроллера, входящего в состав модуля, проведены испытания в лабораторных условиях и в эксплуатационных скважинах на месторождениях нефти и газа Среднего При-обья.

Практическая значимость результатов

На базе разработанных структурных схем созданы автономные комплексы «АЛМАЗ-1», «АЛМАЗ-2», «СКЛ-А», которые серийно производятся в НППГА «ЛУЧ» начиная с 2001 года. В ряде случаев использование данных комплексов не имеет реальной альтернативы (например, там, где требуется малогабаритность аппаратуры при достаточной информативности измеряемых параметров - во вторых стволах диаметром 5 или 6 дюймов).

В состав комплекса «СКЛ-А» входят единый МПП и восемь измерительных модулей, всего измеряется около 50 параметров. Это, во-первых, максимально упрощает работу с комплексом, поскольку перед каротажом программируется только один МПП и все данные привязаны к единым часам, во-вторых, уменьшает длину комплекса и позволяет обследовать скважину до забоя практически всеми методами, реализованными в аппаратуре (самая дальняя точка записи в комплексе «СКЛ-А» при разгрузке на забой будет находиться на расстоянии всего лишь 17 м от забоя).

Кроме этого, значительно упрощается процедура технического обслуживания комплекса, поскольку считывание информации, зарядку аккумулятора необходимо проводить всего лишь только для одного модуля. При этом обеспечена высокая живучесть всей системы в целом, поскольку в аварийных ситуациях при разгерметизации одного из модулей буровой раствор не попадёт в остальные модули

комплекса. Стыковочные узлы, выполненные из подобранных марок титана для трущихся пар, не боятся загрязнений и химически-агрессивных буровых растворов, чем обеспечивается длительный срок службы аппаратуры. Специальная трапеции-дальная резьба с крупным шагом обеспечивает достаточно простую процедуру сборки/разборки непосредственно на мостках даже при сильном загрязнении поверхностей.

Разработанные комплексы обеспечивают измерение большого количества (около 50) разнородных по физической сути параметров. Они позволяют определять, насколько точно была проведена горизонтальная скважина относительно продуктивного пласта, и корректировать её положение при проведении промежуточных каротажей в интервалах между бурениями. При всём этом решена задача минимизации аппаратурных затрат, что обеспечивает высокую надёжность работы.

Практика показывает, что разработанные автономные комплексы экономически выгодны: они окупают себя за 3-4 месяца эксплуатации.

Апробация работы и публикации

Материалы исследований докладывались на конференциях: Всеросс. научно - практической конф. «Геофизические исследования в нефтегазовых скважинах» (Новосибирск, 2011), XVII научно - практической конф. «Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин» (Уфа, 2011), XIX научно - практической конф. «Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин» (Уфа, 2013).

Выносимые на защиту результаты изложены в 6 публикациях, в том числе 1 патент и 3 статьи в рецензируемых научных журналах по перечню ВАК («Ка-ротажник», «Бурение и нефть»).

В процессе работы автора поддерживали многие коллеги по НППГА «Луч», которым выражается искренняя признательность.

Автор особенно благодарен академику РАН, д.т.н. М. И. Эпову за доброжелательность, моральную поддержку и настойчивость, без которых работа не была бы завершена.

Неоценимую помощь при подготовке диссертации оказал д.т.н. И. Н. Ельцов.

Автор признателен к.т.н. В. Н. Еремину за научное руководство и практическую помощь в процессе подготовки работы.

Автор благодарен к.т.н. К. В. Сухоруковой за помощь в предоставлении диаграмм и интерпретации данных, записанных комплексом «СКЛ-А».

Автор выражает благодарность В. И. Самойловой за консультации и рекомендации по оформлению диссертации.

Объём и структура работы

Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения, содержит 172 страницы текста, в том числе 51 рисунок, библиографию из 96 наименований.

Глава 1. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ КАРОТАЖА СУБГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

1.1 Особенности каротажа скважин с горизонтальными участками

Обычно каротаж вертикальных или слабонаклонных скважин (с зенитными углами до 55°) выполняется стандартными каротажными комплексами на кабеле, чаще всего трёхжильном, в несущей стальной оплётке-броне. При возникновении необходимости проведения исследований в скважинах с горизонтальным завершением (ГС), в том числе и во вторых стволах, разбуриваемых из скважин старого фонда, также изначально использовались стандартные кабельные каротажные приборы и комплексы, дополненные специальными средствами доставки, проталкивающими приборы до забоя, поскольку при углах больше 55° они не могут спускаться в скважину под действием собственного веса. Особенности исследования ГС рассмотрены в ряде работ А. А. Молчанова, Э. Е. Лукьянова, В. А. Рапина, 19942001 гг.

Примером традиционной технологии исследования ГС является применение каротажного комплекса ОАО "Пермьнефтегеофизика" [1]. Доставка прибора на забой осуществляется обычным геофизическим кабелем. Для прохождения горизонтального участка используются насосно-компрессорные трубы (НКТ) диаметром 33 и 73 мм. Верхняя часть труб, находящаяся за пределами горизонтального участка скважины, является движителем колонны труб, находящейся в горизонтальной части и выполняющей функцию удлинителя между движителем и геофизическим прибором.

Одним из вариантов такой технологии, используемой в ЗАО ПГО «Тю-меньпромгеофизика» [2], является так называемый «мокрый контакт» для электрической связи кабеля, пропущенного внутри НКТ, и скважинного прибора.

В ОАО "Татнефтегеофизика" с 1997 г. под руководством А. Г. Корженев-ского успешно велись исследования свойств горных пород, пересеченных горизонтальным стволом с помощью специального геофизического кабеля с достаточ-

ной жесткостью для проталкивания серийных скважинных приборов на забой ГС [3]. Новые конструктивы были получены путём многослойного бронирования и использования различных составов полимерных материалов для поверхностного покрытия каротажного кабеля [4]. В результате создан ряд кабелей разного целевого назначения для проведения геофизических исследований в скважинах (ГИС): в открытом стволе и через буровой инструмент, в колонне и через НКТ, в том числе и при герметизированном устье при расчётной массе для такого кабеля 2,2 кг/м.

Одним из самых простых вариантов организации исследований ГС является присоединение к серийному геофизическому кабелю, намотанному на стандартном каротажном подъемнике, отрезка жесткого кабеля. Протяжённость исследуемого горизонтального участка может составлять около одной трети длины этого отрезка. Для увеличения проталкивающих возможностей выше отрезка жесткого кабеля могут быть установлены дополнительные грузы (например, НКТ, выполняющие функции движителя) [5, 6]. Разновидностью указанного способа является использование технологического комплекса «Латераль» [7-12], разработанного в ОАО «Пермьнефтегеофизика» (Савич А. Д., Шумилов А. В.).

Основным недостатком использования движителя в виде насосно-компрессорных труб, как и жесткого кабеля, являются ограниченные возможности по доставке приборов на забой при протяжённом горизонтальном участке скважины. Поэтому такие способы доставки применяются в основном в карбонатных породах при ограниченной длине горизонтального участка. Практика показала, что при применении жесткого кабеля длина горизонтального участка не может превышать 100 м, а при движителе в виде НКТ - 200-300 м [13]. Кроме этого, подвешивание комплекса приборов и НКТ на кабеле, даже с повышенными значениями разрывных усилий (до 110 кН), существенно увеличивает риск его обрыва.

В терригенных породах на большие расстояния можно спускать каротажные комплексы на бурильных трубах. Одной из первых за рубежом была реализована технология проведения ГИС в горизонтальных скважинах с пропуском кабеля через переводник бокового ввода и «мокрым» электрическим соединением со связкой скважинных приборов [14]. В качестве примера можно привести технологию TLS (tough logging condition - тяжелые условия каротажа) фирмы

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Петров, Андрей Николаевич, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Элькинд, С. Я. Опыт исследования горизонтальных скважин в Пермской области / С. Я. Элькинд, В. Н. Бабуров // Каротажник. - 2002. - № 101. - С. 86 - 91.

2. Чалышев, Д. И. Технология исследования горизонтальных скважин при помощи насосно-компрессорных труб малого диаметра / Д. И. Чалышев // Каротажник. - 2005. -№8(135).-С. 72-75.

3. Гуторов, Ю. А. О геофизическом информационном обеспечении строительства, эксплуатации и ремонта горизонтальных скважин и боковых стволов / Ю. А. Гуторов, В. Н. Даниленко, В. К. Утопленников // Каротажник. -1999. - № 59. - С. 48 - 52.

4. Геофизический кабель для исследования наклонных и горизонтальных скважин и способ его использования : Пат. 2087929 Российская Федерация, МПК О 01 V 1/40, в 01 V 3/18. / А. Г. Корженевский, А. А. Корженевский, В. Н. Алейников (РФ); опубл. 27.09.99-4 е.: ил.

5. Осадчий, В. М. Состояние и перспективы развития технологий исследования горизонтальных скважин при испытании и эксплуатации / В. М. Осадчий, В. М. Теленков // Каротажник. - 2001. - № 79. - С. 107 - 119.

6. Чесноков, В. А. Оборудование для геофизических исследований в горизонтальных скважинах / В. А. Чесноков, А. Н. Харин // Каротажник. - 1998. - № 50. - С.38 - 41.

7. Савич, А. Д. Геофизические исследования горизонтальных скважин. Состояние и проблемы / А. Д. Савич // Каротажник. - 2010. - № 2(191). - С. 16-37.

8. Кабельный разъём для работы в проводящей среде : Пат. на полезную модель 40542 Российская Федерация / Л. Н. Попов [и др.]; заявл. 10.09.2004. - 3 е.: ил.

9. Комплекс для доставки геофизических приборов : Пат. на полезную модель 42062 Российская Федерация / А.Д.Савич [и др.]; заявл. 20.11.2004. - 3 е.: ил.

10. Комплекс для доставки геофизических приборов к забоям горизонтальных скважин : Пат. на полезную модель 55424 Российская Федерация / А. Д.Савич [и др.]; заявл. 10.08.2006.-3 е.: ил.

11. Технологический комплекс для исследования горизонтальных и наклонных скважин, съемный утяжелитель для геофизического комплекса (варианты) и способ ис-

следования горизонтальных и наклонных скважин : Пат. 2242034 Российская Федерация, МПК GOIV 11/00. / А.Д.Савич [и др.]; опубл. 10.12.2004 - 6 е.: ил.

12. Савич, А. Д. Повышение эффективности геофизических исследований в горизонтальных скважинах / А. Д. Савич, И. А. Черных, А. В. Шумилов // Геофизика. - 2011. -№5. - С. 70-80.

13. Корженевский, А. Г. Проблемы качества системы обеспечения горизонтального бурения в Удмуртии / А. Г. Корженевский, Я. К. Нуретдинов, Р. Р. Хайретдинов // Ка-ротажник. - 1997. - № 34. - С.27 - 33.

14. Лукьянов, Э. Е. Состояние и перспективы геофизических исследований в горизонтальных скважинах / Э. Е. Лукьянов. - Тверь: НПГП «ГЕРС», АИС. -1994. - 207 с.

15. Platform Expres: Catalog / Schlumberger. - 2001. - 15 p.

16. Methods of retrieving data from a pipe conveyed well logging assembly : United States Patent 2009/0194275 A1 ¡Schlumberger IPC. - 2009.

17. Гергедава, Ш. К. Геофизические исследования в нефтегазовых скважинах в Российской Федерации - состояние и перспективы / Ш. К. Гергедава // Каротажник. -1999. -№56. -С.11 -29.

18. Молчанов, А. А. Геофизические исследования горизонтальных нефтегазовых скважин / А. А. Молчанов, Э. Е. Лукьянов, В. А. Рапин. - СПб: МАНЭБ. - 2001. - 298 с.

19. Киясов, П. П. Геофизические исследования горизонтальных скважин в ОАО «Татнефтегеофизика» / П. П. Киясов, Н. Ю. Степанов, В. А. Шестаков // Каротажник. -2003.-№109. С.168-172.

20. Kelder, О. Modified coiled tubing log short-radius well / O. Kelder [at all.]. Oil&Gas Journal. - 2005. - V. 103.35 - P. 69 - 74.

21. Ахметшин, P.M. Опыт применения колтюбинговых технологий на месторождениях Татарстана / Р. В. Ахметшин // Время колтюбинга. - 2011. - № 1(035). С.6 - 9.

22. National Oilwell Varco, Inc. (2013). Web: http://www.fidmashnov.com .

23. Bonner, S. Logging While Drilling: Three-Year Perspective / S. Bonner [et al.]. // Schlumberger, Oilfield Review 4. - № 3 (July 1992) - P. 4 - 21.

24. Measurement while drilling. SPWLA reprint series, January 1993, 6001 Gulf Freeway, Suite C-129, Houston, U.S.A. - P. 33 - 235.

25. Аксельрод, С. М. Каротаж в процессе бурения (по материалам американских публикаций / С. М. Аксельрод // Каротажник. 2001. №85. - С. 41 - 53.

26. Schlumberger Limited. (2013). Web: http://www.slb.com/services/drillins/ mwd lwd.aspx.

27. Halliburton, Inc. (2013). Web: http://www.halliburton.com.

28. Baker Hughes, Inc. (2013). Logging While Drilling. Web:

h ttp://www. baker h ush es. com/products-an d-services/drilline/drilling-servicesAossin e-wh ile-drillins-lwd-services/.

29. Weatherford International Ltd. (2013). Web: http://weatherford.ru/ru/service/evaluation/

30. Лукьянов, Э.Е. Обоснование создания забойной автономной измерительной системы с расположением в нижней части КНБК / Э. Е. Лукьянов // Каротажник. - 2000. - № 69. - С. 44 - 52.

31. Абрамов, Г.С. ОАО Инженерно-производственная фирма «Сибнефтеавтомати-ка» на геофизическом рынке / Г.С. Абрамов, A.B. Барычев, М.И. Зимин // Каротажник. -2001.-№78.-С. 10-13.

32. Миловзоров, Г.В. Малогабаритная телесистема МСТ-45 для проводки горизонтальных скважин / Г.В. Миловзоров [и др.] // Каротажник. - 2001. - № 86. - С. 30 - 33.

33. Григорьев, В.Н. Опыт применения забойных инклинометрических систем ЗИС-4М в составе АМК ГЕОТЕК / В.Н. Григорьев, Ю.В. Косолапое, A.A. Вислов // Каротажник. 2001. № 88. - С. 120- 122.

34. Еремин, В.Н. Прибор высокочастотного электромагнитного каротажа в процессе бурения ВИКПБ-7 / В.Н. Еремин // Каротажник. - 2005. - № 5-6. - С. 235-243.

35. Еремин В.Н. Прибор высокочастотного электромагнитного каротажа в процессе бурения ВИКПБ-7 // Геофизический вестник. 2005. №1. - С. 15-19.

36. Лукьянов, Э.Е. Пространственный гамма-каротаж в процессе бурения (обоснование и конструктивные особенности)./ Э.Е. Лукьянов [и др.] // Каротажник. - 2003. - № 110,- С. 125-133.

37. Денисов, В. М. Гидроимпульсный канал связи: методы повышения эффективности расшифровки телеметрической информации / В. М. Денисов, В. Г. Розенцвейн, А. Е. Елисеенков // Каротажник. - 2011. - № 10 (208). - С. 55-64.

38. Лукьянов, Э. Е. Оснащение бурильных труб кабельной линией связи - ключ к повышению информативности и качества строительства скважин / Лукьянов Э.Е., Каюров К.Н., Калистратов Г.А. // Каротажник. - 2001. - № 81. - С. 71 - 78.

39. Беляков, В. Н. Малогабаритная забойная телеметрическая система с комбинированным каналом связи / В. Н. Беляков // Каротажник. 1997. № 30. - С. 60 - 67.

40. Лукьянов, Э. Е. Пути решения задач геонавигации и мониторинга при разработке месторождений горизонтальными скважинами / Э. Е. Лукьянов // Каротажник. 2001. №85.-С. 10-30.

41. ГОСТ 26116-84. Аппаратура геофизическая скважинная. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 31 с.

42. Weatherford International Ltd. (2013). Veb: http .-//weather ford, com.

43. Коротков, K.B. Технология исследования горизонтальных скважин, применяемая в ОАО «Нижневартовскнефтегеофизика» / К. В. Коротков, М. Ю. Ревва, В. М. Телен-ков // Каротажник. - 2004. - № 10-11 (123-124). - С. 161 - 173.

44. Вержбицкий, В.В. Результаты испытаний модуля 4ИК-73Г в горизонтальных скважинах треста «Сургутнефтегеофизика» / В.В.Вержбицкий, В.А. Девицин, О.М. Снежко // Каротажник. - 1999. - № 57. - С.87 - 97.

45. Глебочева, Н.К. Опыт промышленного использования метода и аппаратуры ВИКИЗ в тресте «Сургутнефтегеофизика» / Н. К. Глебочева // Каротажник. 1997. № 41. -С. 91-95.

46. Эпов, М. И. Оценка электрической анизотропии подиаграммам ВИКИЗ / М. И. Эпов, К. В. Сухорукова, М. Н. Никитенко // Каротажник. 1999. № 54. - С. 17 - 29.

47. Эпов, М. И. Оценка характеристик пространственного разрешения систем индукционного и высокочастотного электромагнитного каротажа в терригенных разрезах Западной Сибири / М. И.Эпов, В. Н. Глинских, В. Н. Ульянов // Каротажник. - 2001. -№81.-С. 19-57.

48. Антонов, Ю.Н. Неоднородности коллекторов в горизонтальных скважинах по данным электромагнитного зондирования / Ю. Н. Антонов [и др.] // Каротажник. - 2002. -№97.-С. 9-51.

49. Антонов, Ю. Н. Экспресс-оценка насыщенности переходной зоны коллекторов по данным ВИКИЗ / Ю. Н. Антонов, М. И. Эпов, Н. К. Глебочева // Каротажник. - 2001. -№. 83.-С. 103-114.

50. Антонов, Ю. Н. Дилатансные зоны коллекторов по данным ВИКИЗ в горизонтальных скважинах // Геологической службе России 300 лет. Международная геофизическая конференция. Геофизические и петрофизические методы исследования нефтегазовых скважин / Ю. Н. Антонов, М. И. Эпов., Н. К. Глебочева // Тез. докл. СПб.: «Изд-во Welcome», 2000. - С. 369 - 370.

51. Эпов М. И. Особенности высокочастотных электромагнитных зондирований в скважинах с горизонтальным завершением / М.И. Эпов, К.В. Сухорукова, М.Н. Никитенко // Геология и геофизика. - 1998. - №5. - С. 649 - 656.

52. Эпов М. И. Уточнение угла наклона интервала скважины с горизонтальным завершением по данным высокочастотных индукционных зондирований / М. И. Эпов, К. В. Сухорукова, М. Н. Никитенко. Новосибирск: ИГФ СО РАН, 1998. - 16 с. Деп. в ВИНИТИ 17.06.1998, № 1838 - В98. - 16 с.

53. Эпов М. И. Оценка параметров тонкослоистых коллекторов по данным ВИКИЗ в горизонтальных скважинах / М. И. Эпов, К. В. Сухорукова, М. Н. Никитенко // Геология и геофизика. - 1998. - №11. - С. 134- 140.

54. Cheryauka, А. В. High frequency electromagnetic sounding for boreholes with horizontal completion / A. B. Cheryauka, M. I. Epov, M. N. Nikitenko // Proc. of 58-th Conf. of EAGE. Amsterdam, 1996. - P. 170-172.

55. Epov, M.I. High-frequensy EM sounding in horizontal well: problem, basic and application / M. I. Epov [et al.] // Proc. of 5-th SEGJ International Symposium // Imaging Technology. Torio, Japan. 24 -26 Jan, 2001- P. 19-23.

56. Коновалов, B.A. Аппаратурно-методический автономный комплекс (AMAK «Обь») для проведения ГИС в горизонтальных скважинах. / В.А. Коновалов И. Ф. Попов. -1998. Web: http://www.vetrosloss.narod.ru/Konovalov.htm.

57. Леготин, Л. Г. Метрологическое обеспечение АМК «Горизонт» / Л. Г. Леготин [и др.] // Каротажник. - 1997. - № 33. - С. 106 - 111.

58. Леготин, Л. Г. Применение АМК «Горизонт» для геофизических исследований горизонтальных скважин / Л. Г. Леготин, А. М. Султанов, С. В. Вячин // Каротажник. -1997.-№36.-С. 85-92.

59. Леготин, Л. Г. Аппаратурно-методический комплекс АМК «Горизонт-90» для исследования горизонтальных скважин и боковых стволов / Л. Г. Леготин [и др.] // Каротажник. - 2002. - № 96. - С. 57 - 63.

60. Перелыгин, В. Т. Сопровождение проводки и каротаж налонно направленных и горизонтальных скважин / В. Т. Перелыгин [и др.] // Каротажник. - 2007. - № 12(165). -С. 44-46.

61. Научно-производственная фирма "АМК ГОРИЗОНТ". 2013. Web: htty://www.amk-eorizont.ru .

62. Ахмадеев, А. А. Опыт использования волнового акустического каротажа в комплексе с другими методами ГИС при исследовании горизонтальных скважин / А. А. Ахмадеев [и др.] // Каротажник. - 2008. - № 4(169). - С. 3 - 13.

63. Гуторов, Ю. А. О геофизическом информационном обеспечении строительства, эксплуатации и ремонта горизонтальных скважин и боковых стволов / Ю. А. Гуторов, В. Н. Даниленко, В. К. Утопленников // Каротажник. - 1999. - № 59. - С. 48 - 52.

64. Лукьянов, Э.Е. Аппаратурно-методический комплекс для проведения ГИС в горизонтальных скважинах АМАК-«Обь» / Э.Е. Лукьянов [и др.] // Каротажник. - 1997. -№30.-С. 41-53.

65. Лукьянов, Э.Е. Интегрированная технология геофизического обеспечения проводки горизонтальных скважин в России / Э.Е. Лукьянов [и др.] // Каротажник. - 1998. -№ 43.- С.102 - 109.

66. Лукьянов, Э.Е. Информационное геофизическое обеспечение строительства горизонтальных скважин в России / Э. Е. Лукьянов, В.А. Рапин // Каротажник. - 1998. -№ 52. - С.9 - 29.

67. Розов, Е.А. Построение современной системы сбора и обработки данных автономных геофизических комплексов / Е. А. Розов // Каротажник. - 2003,- № 108.- С.78-86.

68. Барановская, А.В. Некоторые итоги работы Всероссийской научно-технической конференции по проблемам геофизических исследований горизонтальных скважин /

A. В. Барановская, Д. А. Кожевников // Каротажник. - 2008. - № 2(167). - С. 102 - 106.

69. Велижанин, В. А. Математическое моделирование при разработке и обосновании интерпретационного обеспечения автономной аппаратуры плотностного гамма-гамма-каротажа / В.А. Велижанин [и др.] // Каротажник. - 2008. - № 5(170). - С.79 - 85.

70. Хаматдинов, Р.Т. Комплекс автономных приборов для исследования пологих и горизонтальных скважин / Р.Т. Хаматдинов // Каротажник. - 2008. - № 10(175). - С. 3 - 16.

71. Велижанин, В. А. Автономный прибор спектрометрического гамма-каротажа для горизонтальных и сильнонаклонных скважин / В.А. Велижанин [и др.] // Каротажник. -2010.-№3(192).-С. 70-77.

72. ООО "Нефтегазгеофизика". 2013. Web: http://www.karotazh.ru/ru.

73. ГОСТ 8.437 - 81. Системы информационно-измерительные. М.: Изд-во стандартов, 1981. - 12 с.

74. Губанов, В. А. Введение в системный анализ: Учеб. Пособие / В. А. Губанов,

B. В. Захаров, А. Н. Коваленко - JL: Издательство Ленинградского университета, 1988. -232 с.

75. Цапенко, М. П. Измерительные информационные системы: Структуры и алгоритмы, системотехническое проектирование / М. П. Цапенко - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1985. - 439 с.

76. Петров А. Н. Разработка структурных схем автономных комплексов / А. Н. Петров // Каротажник. - 2006. - № 5 (1146).- С. 61 - 68.

77. Intel Corporation. MCS® 51 Microcontroller Family User's Manual. - 1994. -

313 p.

78. Intel Corporation. Avtomotive Products. - 1994. - 993 p.

79. Philips Semiconductors. 80C51-Based 8-Bit Microcontrollers. - 1993. - 1228 p.

80. Silicon Laboratories Inc. (2013). Web: http://www.silabs.com.

81. Microchip Technology Inc. (2013). Web: http://www.microchip.com.

82. Atmel Corporation. (2013). Web: http://www.atmel.com.

83. ГОСТ 26765.52-87. Интерфейс магистральный последовательный системы электронных модулей. Общие требования. М.: Изд-во стандартов,1987. - 30 с.

84. Петров А. Н. Системный подход при разработке автономных комплексов для каротажа в наклонно-горизонтальных скважинах. Каротажник. 2013. №2 (224). - С. 46-53.

85. Гусев, В. Г. Электроника / В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев - М. : Высшая школа, 1991.-624 с.

86. Волин, М. JI. Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратуре / М. Л. Волин - М. : Радио и связь, 1981. - 296 с.

87. ГОСТ 10007-80. Фторопласт - 4. Технические условия. - Введ. 1981- 07- 01. -М.: Изд-во стандартов, 1980. - 6 с.

88. Гроднев, И. И. Линии связи / И. И. Гроднев, С. М. Верник - М. : Радио и связь, 1988.-544 с.

89. Немцов, М. В. Справочник по расчёту параметров катушек индуктивности / М. В. Немцов - М.: Энергоатомиздат. - 1989. - 192 с.

90. ООО "Тор". (2013). ELCUT. Web: http://elcut.ru/.

91. ЗАО Научно-производственное предприятие геофизической аппаратуры «Луч». (2013). Продукция. Новосибирск. Web: http://looch.ru/products/index.html.

92. Жмаев, С. С. Аппаратура электромагнитного каротажного зондирования для исследования нефтяных скважин : дис. ... канд. техн. наук / Жмаев Сергей Сергеевич. -Новосибирск, 1985. - 167 с.

93. Петров, А. Н. Новый программно-аппаратурный девятизондовый комплекс высокочастотного электромагнитного каротажа / А. Н. Петров [и др.] // Электрические и электромагнитные методы изучения нефтегазовых скважин. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 1999. - С. 122 - 130.

94. Патент РФ 2230344, МКИ G01V3/28. Устройство для электромагнитного каротажа скважин. / А. Н. Петров, В. В. Киселёв (Россия) - 9 е.: ил.

95. Петров А. Н. Прибор высокочастотного электромагнитного каротажа в составе комплексов «АЛМАЗ» и СКЛ / А. Н. Петров // Геофизический журнал. = 2009. = Т.31. -№4.-С. 210-214.

96. Эпов. М. И. Новый аппаратурный комплекс геофизического каротажа CKJI и программно-методические средства интерпретации EMF PRO / М. И. Эпов, К. Н. Каюров, И. Н. Ельцов, А. Н. Петров [и др.] // Бурение и нефть. - 2010. - № 2. - С. 16-19.