📄Работа №200649
Тема: ГАММА-МЕТОД И АППАРАТУРА КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ
Тип работы
Диссертация
Предмет
геология и минералогия
Объем:
117 листов
Год:
2016
Просмотров:
35
700
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ
ПОЛОЖЕНИЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ
СКВАЖИНЕ 11
1.1 Автономные комплексы 11
1.2 Телеметрические системы 15
1.3 Выводы по главе 1 26
ГЛАВА 2 ГАММА-МЕТОД И МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ В ГОРНОЙ ПОРОДЕ НА ПРИМЕРЕ ПРОДУКТИВНОГО
ГОРИЗОНТА 27
2.1 Теория гамма-метода 28
2.1.1 Гамма-излучение 28
2.1.2 Взаимодействие гамма-излучения с веществом 29
2.1.3 Гамма-излучение горных пород 31
2.2 Моделирование распространения гамма-излучения в горной породе на
примере продуктивного горизонта месторождений Западной Сибири 34
2.3 Выводы по главе 2 45
ГЛАВА 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК УСТРОЙСТВА
КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА 46
3.1 Выбор детектора гамма-излучения 46
3.1.1 Сцинтилляционные детекторы 47
3.1.2 Ионизационные детекторы 50
3.1.3 Полупроводниковые детекторы 53
3.2 Анализ регистрационных характеристик сцинтилляционного детектора
гамма-излучения 55
3.3 Моделирование условий эксплуатации и оптимизация конструкции
устройства контроля положения бурового инструмента 64
3.4 Выводы по главе 3 72
ГЛАВА 4 АППАРАТУРА КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ БУРОВОГО
ИНСТРУМЕНТА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ 73
4.1 Апробация работы устройства контроля положения бурового инструмента в
горизонтальной скважине 74
4.2 Процедура контроля положения бурового инструмента в горизонтальной
скважине относительно кровли и подошвы продуктивного горизонта 78
4.3 Устройство ретрансляции данных телеметрической системы 86
4.3.1 Апробация работы устройства ретрансляции данных телеметрической
системы 91
4.4 Метрологическое обеспечение аппаратуры контроля положения бурового
инструмента в горизонтальной скважине 94
4.4.1 Градуировка 96
4.4.2 Калибровка 100
4.5 Выводы по главе 4 101
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 103
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ И СОКРАЩЕНИЙ 105
ПРИЛОЖЕНИЕ А. АКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
ДИССЕРТАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 107
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 109
ГЛАВА 1 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ
ПОЛОЖЕНИЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ
СКВАЖИНЕ 11
1.1 Автономные комплексы 11
1.2 Телеметрические системы 15
1.3 Выводы по главе 1 26
ГЛАВА 2 ГАММА-МЕТОД И МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ В ГОРНОЙ ПОРОДЕ НА ПРИМЕРЕ ПРОДУКТИВНОГО
ГОРИЗОНТА 27
2.1 Теория гамма-метода 28
2.1.1 Гамма-излучение 28
2.1.2 Взаимодействие гамма-излучения с веществом 29
2.1.3 Гамма-излучение горных пород 31
2.2 Моделирование распространения гамма-излучения в горной породе на
примере продуктивного горизонта месторождений Западной Сибири 34
2.3 Выводы по главе 2 45
ГЛАВА 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК УСТРОЙСТВА
КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА 46
3.1 Выбор детектора гамма-излучения 46
3.1.1 Сцинтилляционные детекторы 47
3.1.2 Ионизационные детекторы 50
3.1.3 Полупроводниковые детекторы 53
3.2 Анализ регистрационных характеристик сцинтилляционного детектора
гамма-излучения 55
3.3 Моделирование условий эксплуатации и оптимизация конструкции
устройства контроля положения бурового инструмента 64
3.4 Выводы по главе 3 72
ГЛАВА 4 АППАРАТУРА КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ БУРОВОГО
ИНСТРУМЕНТА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЕ 73
4.1 Апробация работы устройства контроля положения бурового инструмента в
горизонтальной скважине 74
4.2 Процедура контроля положения бурового инструмента в горизонтальной
скважине относительно кровли и подошвы продуктивного горизонта 78
4.3 Устройство ретрансляции данных телеметрической системы 86
4.3.1 Апробация работы устройства ретрансляции данных телеметрической
системы 91
4.4 Метрологическое обеспечение аппаратуры контроля положения бурового
инструмента в горизонтальной скважине 94
4.4.1 Градуировка 96
4.4.2 Калибровка 100
4.5 Выводы по главе 4 101
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 103
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ И СОКРАЩЕНИЙ 105
ПРИЛОЖЕНИЕ А. АКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
ДИССЕРТАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 107
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 109
📖 Введение
Актуальность темы. В нефтегазовой отрасли продуктивным горизонтом является выдержанный по площади пласт-коллектор (или группа пластов- коллекторов) внутри нефтегазоносного комплекса с единой гидродинамической системой, содержащий подвижные углеводороды в свободной фазе и способный их отдавать в количествах, имеющих промышленное значение [1].
Горизонтальными скважинами являются скважины с большим зенитным углом, пробуренные с целью увеличения нефтегазоотдачи продуктивного горизонта путем проходки в залежи горизонтального участка ствола скважины большой протяженности. Такие скважины, благодаря большей длине ствола, вскрывающего продуктивную зону, позволяют увеличить суммарный объем добычи углеводородов по месторождению или снизить число скважин, необходимых для достижения заданного уровня добычи. Успешное бурение горизонтальных скважин зависит от наличия хорошего описания продуктивного горизонта, которое гарантирует размещение горизонтального участка скважины в его пределах. К сожалению, из-за неопределенности геологических данных и маркшейдерских измерений, прогнозы глубины и толщины продуктивного горизонта часто не достаточно корректны, что ведет к авариям, связанным с пересечением границ нефтегазаносного пласта-коллектора, сопровождающимися большими финансовыми затратами для их устранения или перебуриванием скважин [2-6].
Основной проблемой, которая приводит к пересечению границ продуктивного горизонта в процессе бурения нефтяных и газовых скважин является отсутствие контроля положения бурового инструмента относительно данных границ. Исследования в процессе бурения (телеметрические системы, на основе инклинометрического модуля, встраиваемые в состав компоновки низа бурильной колонны) или после проведения буровых работ (геофизический замер на кабеле) не могут решить проблему контроля положения ствола горизонтальной скважины относительно границ продуктивного горизонта, поскольку определяют только пространственную ориентацию скважины. Передовые телеметрические системы, помимо пространственной ориентации, позволяют определять фоновое гамма-излучение и кажущееся удельное сопротивление горных пород в процессе бурения. Анализ значений фонового гамма-излучения и кажущегося удельного сопротивления горных пород позволяет выделить продуктивные горизонты и опорные пласты (реперы), установить наличие углеводородов, идентифицировать поверхность водонефтяного контакта, но не может обеспечить предупреждение пересечений границ продуктивного горизонта в процессе бурения.
Для обеспечения эффективной длины контакта ствола скважины с продуктивным горизонтом, что в свою очередь, повышает нефтегазоотдачу пласта-коллектора и эффективность выполненных работ, а также для снижения количества аварийных и некачественных проводок скважин на нефть и газ в сложных геологических условиях, необходимо контролировать положение бурового инструмента относительно границ пласта-коллектора в процессе бурения горизонтальных скважин.
Целью диссертационной работы является разработка, исследование, реализация и апробация аппаратуры контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине, позволяющей обеспечить предупреждение пересечений границ продуктивного горизонта в процессе бурения.
В соответствии с поставленной целью были сформулированы и решены следующие задачи:
1 исследование известных методов и средств контроля положения бурового инструмента в процессе бурения горизонтальных скважин для предотвращения пересечения границ продуктивного горизонта;
2 анализ и выбор конструкции устройства, обеспечивающего контроль положения бурового инструмента относительно границ продуктивного горизонта;
3 разработка устройства, позволяющего увеличить скорость передачи данных телеметрической системы с электромагнитным каналом связи.
Методы исследования. Теоретическая часть выполнена на основе теории гамма-излучения горных пород, математического моделирования, дифференциального и интегрального исчисления. При расчетах и моделировании использовались программные пакеты COMSOL Multiphysics, MATLAB, T-Flex.
Достоверность полученных результатов диссертационной работы подтверждается совпадением с достаточной на практике точностью экспериментальных данных, полученных при апробации устройства контроля положения бурового инструмента, с результатами моделирования и теоретических исследований.
Научная новизна
1 Предложена процедура контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине, основанная на дополнительной регистрации интенсивности гамма-излучения горных пород по направлению бурения.
2 Разработано и экспериментально апробировано устройство контроля, обеспечивающее эффективную реализацию предложенной процедуры контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине между кровлей и подошвой пласта - коллектора в процессе бурения (защищено патентом на изобретение РФ 2490448).
3 Разработано устройство ретрансляции данных телеметрической системы с электромагнитным каналом связи, обеспечивающее передачу дополнительных данных гамма-излучения по направлению бурения за счет увеличения скорости передачи (защищено патентом на изобретение РФ 2585617).
Практическая ценность работы. Результаты проведенной работы могут быть использованы для разработки и усовершенствования методов и средств регистрации гамма-излучения, для контроля положения бурового инструмента и обеспечения эффективной длины контакта ствола скважины с продуктивным горизонтом.
Устройство ретрансляции данных телеметрической системы предоставляет возможность использования телеметрических систем на основе электромагнитного канала связи для бурения скважин на больших глубинах.
Реализация и внедрение результатов работы. Результаты исследований по теме диссертации использованы для выполнения при непосредственном участии автора следующих хоздоговорных и госбюджетных НИР:
- хозяйственный договор № 5-75/12У от «25» октября 2012 г. «Разработка технического задания, конструкторской документации и макета двухзондового устройства для контроля положения ствола горизонтальной скважины»;
- грант ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы» на проведение исследований по теме «Разработка методов проектирования многокомпонентных интегрированных микроэлектромеханических гироскопов и акселерометров, устойчивых к дестабилизирующим воздействиям», 2014-2016 гг., соглашение №14.575.21.0068.
Результаты работы использовались в ООО «ТомскГазпромгеофизика» при строительстве скважины №2981Г Усть-Тегусского месторождения Тюменской области для регистрации гамма-излучения горных пород продуктивного горизонта Ю1, а также в учебном процессе в Томском политехническом университете. Акты использования результатов диссертационных исследований приложены к диссертационной работе.
Положения, выносимые на защиту
1 Использование дополнительного детектора гамма-излучения,
расположенного на оси угла перекоса забойного двигателя, позволяет определить угол сектора бурения в пределах 60° для предотвращения пересечения границы продуктивного горизонта на расстоянии не менее 0,5 метра до границы продуктивного горизонта.
2 Использование разработанного устройства контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине на основе регистрации гамма-излучения общего фона и по направлению бурения, позволяет в три раза сократить время принятия решения в управлении процессом горизонтального бурения скважин.
3 Применение устройства ретрансляции данных телеметрической системы с электромагнитным каналом связи позволяет увеличить скорость передачи данных минимум в два раза, что обеспечивает передачу дополнительных данных о гамма- излучении по направлению бурения без уменьшения механической скорости бурения.
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
- ХУ Международный симпозиум имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященный 110-летию со дня основания горногеологического образования в Сибири, г. Томск, 2011 г.;
- X Международная IEEE Сибирская конференция по управлению и связи «SIBCON-2013» , г. Красноярск, 2013 г.;
- XIX Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии СТТ 2013», г. Томск, 2013 г.;
- IV Всероссийская научно-практической конференция «Неразрушающий контроль: электронное приборостроение, технологии, безопасность», г. Томск, 2014 г.;
- VII Научно-практическая конференция «Информационно - измерительная техника и технологии» с международным участием, г. Томск, 2016 г.
Публикации. Основные результаты исследований отражены в 14 публикациях: четыре статьи в ведущих научных журналах и изданиях,
рекомендуемых перечнем ВАК; две статьи в рецензируемых научных журналах; пять статей в сборниках трудов международных и российских конференций; два патента на изобретение; учебное пособие.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, актов использования результатов диссертационных исследований и списка литературы, включающего 77 источников, содержит 116 страниц текста, 52 формулы, 47 рисунков и 6 таблиц.
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, определены научная новизна и практическая значимость результатов, представлены основные положения, выносимые на защиту, описана структура диссертационной работы.
В первой главе «Сравнительный анализ методов и средства контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине» проведены патентные исследования и анализ отечественных и зарубежных источников, посвященных аппаратурам и системам измерений в процессе бурения наклонно - направленных и горизонтальных скважин.
Продуктивный горизонт, как правило, сложен песчаником или кавернозно - трещиноватыми известняками и перекрыт пластами непроницаемых пород (глинистые сланцы).
В настоящее время на практике применяются три вида исследований в горизонтальных скважинах, позволяющих судить о том, как проведена скважина в пределах продуктивного горизонта:
- использование кабельной аппаратуры (каротаж на кабеле) обеспечивающих реализацию методов геофизических исследований скважин (ГИС);
- использование автономных комплексов;
- использование телеметрических системы, предназначенных для регистрации параметров в процессе бурения.
Во второй главе «Гамма-метод и моделирование распространения гамма- излучения в горной породе на примере продуктивного горизонта» рассмотрены методы, позволяющие достоверно позиционировать буровой инструмент относительно границ продуктивного горизонта. Проведено моделирование распространения гамма-излучения в горной породе на примере продуктивного горизонта, предложена конструкция устройства контроля положения бурового инструмента в процессе бурения горизонтальной скважины.
В третьей главе «Определение технических характеристик устройства контроля положения бурового инструмента» исследованы факторы, влияющие на конструктивные параметры системы и на ее метрологические характеристики.
Экономически целесообразно создать устройство контроля положения бурового инструмента универсальным, габариты (диаметр) которого позволят работать на всех стадиях бурения при строительстве скважины. Минимальный внутренний диаметр немагнитной утяжеленной бурильной трубы (НУБТ), используемый при горизонтальном бурении составляет 41 мм. С учетом защитного кожуха и амортизационных вставок максимальный внутренний диаметр устройства не должен превышать 32 мм.
Непосредственную регистрацию естественного гамма-излучения горных пород осуществляет детектор гамма-квантов. При выборе детектора необходимо учесть такие параметры, как эффективность регистрации излучения, световой выход, счетная характеристика, температурная характеристика, радиационная чувствительность.
В четвертой главе «Аппаратура контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине» предложена процедура контроля положения ствола горизонтальной скважины относительно кровли и подошвы продуктивного горизонта, предложено устройство ретрансляции данных телеметрической системы с электромагнитным каналом связи. Рассмотрено метрологическое обеспечение аппаратуры контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине.
Горизонтальными скважинами являются скважины с большим зенитным углом, пробуренные с целью увеличения нефтегазоотдачи продуктивного горизонта путем проходки в залежи горизонтального участка ствола скважины большой протяженности. Такие скважины, благодаря большей длине ствола, вскрывающего продуктивную зону, позволяют увеличить суммарный объем добычи углеводородов по месторождению или снизить число скважин, необходимых для достижения заданного уровня добычи. Успешное бурение горизонтальных скважин зависит от наличия хорошего описания продуктивного горизонта, которое гарантирует размещение горизонтального участка скважины в его пределах. К сожалению, из-за неопределенности геологических данных и маркшейдерских измерений, прогнозы глубины и толщины продуктивного горизонта часто не достаточно корректны, что ведет к авариям, связанным с пересечением границ нефтегазаносного пласта-коллектора, сопровождающимися большими финансовыми затратами для их устранения или перебуриванием скважин [2-6].
Основной проблемой, которая приводит к пересечению границ продуктивного горизонта в процессе бурения нефтяных и газовых скважин является отсутствие контроля положения бурового инструмента относительно данных границ. Исследования в процессе бурения (телеметрические системы, на основе инклинометрического модуля, встраиваемые в состав компоновки низа бурильной колонны) или после проведения буровых работ (геофизический замер на кабеле) не могут решить проблему контроля положения ствола горизонтальной скважины относительно границ продуктивного горизонта, поскольку определяют только пространственную ориентацию скважины. Передовые телеметрические системы, помимо пространственной ориентации, позволяют определять фоновое гамма-излучение и кажущееся удельное сопротивление горных пород в процессе бурения. Анализ значений фонового гамма-излучения и кажущегося удельного сопротивления горных пород позволяет выделить продуктивные горизонты и опорные пласты (реперы), установить наличие углеводородов, идентифицировать поверхность водонефтяного контакта, но не может обеспечить предупреждение пересечений границ продуктивного горизонта в процессе бурения.
Для обеспечения эффективной длины контакта ствола скважины с продуктивным горизонтом, что в свою очередь, повышает нефтегазоотдачу пласта-коллектора и эффективность выполненных работ, а также для снижения количества аварийных и некачественных проводок скважин на нефть и газ в сложных геологических условиях, необходимо контролировать положение бурового инструмента относительно границ пласта-коллектора в процессе бурения горизонтальных скважин.
Целью диссертационной работы является разработка, исследование, реализация и апробация аппаратуры контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине, позволяющей обеспечить предупреждение пересечений границ продуктивного горизонта в процессе бурения.
В соответствии с поставленной целью были сформулированы и решены следующие задачи:
1 исследование известных методов и средств контроля положения бурового инструмента в процессе бурения горизонтальных скважин для предотвращения пересечения границ продуктивного горизонта;
2 анализ и выбор конструкции устройства, обеспечивающего контроль положения бурового инструмента относительно границ продуктивного горизонта;
3 разработка устройства, позволяющего увеличить скорость передачи данных телеметрической системы с электромагнитным каналом связи.
Методы исследования. Теоретическая часть выполнена на основе теории гамма-излучения горных пород, математического моделирования, дифференциального и интегрального исчисления. При расчетах и моделировании использовались программные пакеты COMSOL Multiphysics, MATLAB, T-Flex.
Достоверность полученных результатов диссертационной работы подтверждается совпадением с достаточной на практике точностью экспериментальных данных, полученных при апробации устройства контроля положения бурового инструмента, с результатами моделирования и теоретических исследований.
Научная новизна
1 Предложена процедура контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине, основанная на дополнительной регистрации интенсивности гамма-излучения горных пород по направлению бурения.
2 Разработано и экспериментально апробировано устройство контроля, обеспечивающее эффективную реализацию предложенной процедуры контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине между кровлей и подошвой пласта - коллектора в процессе бурения (защищено патентом на изобретение РФ 2490448).
3 Разработано устройство ретрансляции данных телеметрической системы с электромагнитным каналом связи, обеспечивающее передачу дополнительных данных гамма-излучения по направлению бурения за счет увеличения скорости передачи (защищено патентом на изобретение РФ 2585617).
Практическая ценность работы. Результаты проведенной работы могут быть использованы для разработки и усовершенствования методов и средств регистрации гамма-излучения, для контроля положения бурового инструмента и обеспечения эффективной длины контакта ствола скважины с продуктивным горизонтом.
Устройство ретрансляции данных телеметрической системы предоставляет возможность использования телеметрических систем на основе электромагнитного канала связи для бурения скважин на больших глубинах.
Реализация и внедрение результатов работы. Результаты исследований по теме диссертации использованы для выполнения при непосредственном участии автора следующих хоздоговорных и госбюджетных НИР:
- хозяйственный договор № 5-75/12У от «25» октября 2012 г. «Разработка технического задания, конструкторской документации и макета двухзондового устройства для контроля положения ствола горизонтальной скважины»;
- грант ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы» на проведение исследований по теме «Разработка методов проектирования многокомпонентных интегрированных микроэлектромеханических гироскопов и акселерометров, устойчивых к дестабилизирующим воздействиям», 2014-2016 гг., соглашение №14.575.21.0068.
Результаты работы использовались в ООО «ТомскГазпромгеофизика» при строительстве скважины №2981Г Усть-Тегусского месторождения Тюменской области для регистрации гамма-излучения горных пород продуктивного горизонта Ю1, а также в учебном процессе в Томском политехническом университете. Акты использования результатов диссертационных исследований приложены к диссертационной работе.
Положения, выносимые на защиту
1 Использование дополнительного детектора гамма-излучения,
расположенного на оси угла перекоса забойного двигателя, позволяет определить угол сектора бурения в пределах 60° для предотвращения пересечения границы продуктивного горизонта на расстоянии не менее 0,5 метра до границы продуктивного горизонта.
2 Использование разработанного устройства контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине на основе регистрации гамма-излучения общего фона и по направлению бурения, позволяет в три раза сократить время принятия решения в управлении процессом горизонтального бурения скважин.
3 Применение устройства ретрансляции данных телеметрической системы с электромагнитным каналом связи позволяет увеличить скорость передачи данных минимум в два раза, что обеспечивает передачу дополнительных данных о гамма- излучении по направлению бурения без уменьшения механической скорости бурения.
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
- ХУ Международный симпозиум имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященный 110-летию со дня основания горногеологического образования в Сибири, г. Томск, 2011 г.;
- X Международная IEEE Сибирская конференция по управлению и связи «SIBCON-2013» , г. Красноярск, 2013 г.;
- XIX Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии СТТ 2013», г. Томск, 2013 г.;
- IV Всероссийская научно-практической конференция «Неразрушающий контроль: электронное приборостроение, технологии, безопасность», г. Томск, 2014 г.;
- VII Научно-практическая конференция «Информационно - измерительная техника и технологии» с международным участием, г. Томск, 2016 г.
Публикации. Основные результаты исследований отражены в 14 публикациях: четыре статьи в ведущих научных журналах и изданиях,
рекомендуемых перечнем ВАК; две статьи в рецензируемых научных журналах; пять статей в сборниках трудов международных и российских конференций; два патента на изобретение; учебное пособие.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, актов использования результатов диссертационных исследований и списка литературы, включающего 77 источников, содержит 116 страниц текста, 52 формулы, 47 рисунков и 6 таблиц.
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, определены научная новизна и практическая значимость результатов, представлены основные положения, выносимые на защиту, описана структура диссертационной работы.
В первой главе «Сравнительный анализ методов и средства контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине» проведены патентные исследования и анализ отечественных и зарубежных источников, посвященных аппаратурам и системам измерений в процессе бурения наклонно - направленных и горизонтальных скважин.
Продуктивный горизонт, как правило, сложен песчаником или кавернозно - трещиноватыми известняками и перекрыт пластами непроницаемых пород (глинистые сланцы).
В настоящее время на практике применяются три вида исследований в горизонтальных скважинах, позволяющих судить о том, как проведена скважина в пределах продуктивного горизонта:
- использование кабельной аппаратуры (каротаж на кабеле) обеспечивающих реализацию методов геофизических исследований скважин (ГИС);
- использование автономных комплексов;
- использование телеметрических системы, предназначенных для регистрации параметров в процессе бурения.
Во второй главе «Гамма-метод и моделирование распространения гамма- излучения в горной породе на примере продуктивного горизонта» рассмотрены методы, позволяющие достоверно позиционировать буровой инструмент относительно границ продуктивного горизонта. Проведено моделирование распространения гамма-излучения в горной породе на примере продуктивного горизонта, предложена конструкция устройства контроля положения бурового инструмента в процессе бурения горизонтальной скважины.
В третьей главе «Определение технических характеристик устройства контроля положения бурового инструмента» исследованы факторы, влияющие на конструктивные параметры системы и на ее метрологические характеристики.
Экономически целесообразно создать устройство контроля положения бурового инструмента универсальным, габариты (диаметр) которого позволят работать на всех стадиях бурения при строительстве скважины. Минимальный внутренний диаметр немагнитной утяжеленной бурильной трубы (НУБТ), используемый при горизонтальном бурении составляет 41 мм. С учетом защитного кожуха и амортизационных вставок максимальный внутренний диаметр устройства не должен превышать 32 мм.
Непосредственную регистрацию естественного гамма-излучения горных пород осуществляет детектор гамма-квантов. При выборе детектора необходимо учесть такие параметры, как эффективность регистрации излучения, световой выход, счетная характеристика, температурная характеристика, радиационная чувствительность.
В четвертой главе «Аппаратура контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине» предложена процедура контроля положения ствола горизонтальной скважины относительно кровли и подошвы продуктивного горизонта, предложено устройство ретрансляции данных телеметрической системы с электромагнитным каналом связи. Рассмотрено метрологическое обеспечение аппаратуры контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине.
✅ Заключение
1 Проведено моделирование распространения гамма-излучения в горной породе на примере продуктивного горизонта месторождений западной Сибири, которое позволило определить, что по мере приближения бурового инструмента к границам продуктивного горизонта значение гамма-активности горных пород будет резко возрастать. Достоверно определить нахождения границы продуктивного горизонта относительно бурового инструмента, с помощью регистрации только фонового гамма-излучения горных пород, невозможно.
2 На основе вышеприведенного моделирования разработано и защищено патентом на изобретение устройство контроля положения бурового инструмента в стволе горизонтальной скважины. Устройство контроля положения бурового инструмента регистрирует интенсивность гамма-излучения общего фона и по направлению бурения, что позволяет в три раза сократить время принятия решения в управлении процессом горизонтального бурения скважин и определить угол сектора бурения в пределах 60° на расстоянии не менее 0,5 метра до пересечения границы продуктивного горизонта.
3 Предложена процедура контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине относительно кровли и подошвы продуктивного горизонта, на основе регистрации интенсивности гамма-излучения общего фона и дополнительной регистрации интенсивности гамма-излучения горных пород по направлению бурения.
4 Разработано и защищено патентом на изобретение устройство ретрансляции данных телеметрической системы с электромагнитным каналом, позволяющая увеличить скорость передачи данных минимум в два раза для обеспечения качественной проводки ствола горизонтальной скважины, без уменьшения механической скорости бурения.
5 Результаты диссертационной работы использовались при выполнении х/д № 5-75/12У «Разработка технического задания, конструкторской документации и макета двухзондового устройства для контроля положения ствола горизонтальной скважины».
6 Результаты диссертационной работы использовались в OQO «ТомскГазпромгеофизика» при строительстве скважины №2981Г Усть- Тегусского месторождения Тюменской области для регистрации гамма-излучения горных пород продуктивного горизонта Ю1 также в учебном процессе Томского политехнического университета.
7 Основные результаты исследований по теме диссертации отражены в 14
публикациях: четыре статьи в ведущих научных журналах и изданиях,
рекомендуемых перечнем ВАК; две статьи в рецензируемых научных журналах; пять статей в сборниках трудов международных и российских конференций; два патента на изобретение; учебное пособие.
2 На основе вышеприведенного моделирования разработано и защищено патентом на изобретение устройство контроля положения бурового инструмента в стволе горизонтальной скважины. Устройство контроля положения бурового инструмента регистрирует интенсивность гамма-излучения общего фона и по направлению бурения, что позволяет в три раза сократить время принятия решения в управлении процессом горизонтального бурения скважин и определить угол сектора бурения в пределах 60° на расстоянии не менее 0,5 метра до пересечения границы продуктивного горизонта.
3 Предложена процедура контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине относительно кровли и подошвы продуктивного горизонта, на основе регистрации интенсивности гамма-излучения общего фона и дополнительной регистрации интенсивности гамма-излучения горных пород по направлению бурения.
4 Разработано и защищено патентом на изобретение устройство ретрансляции данных телеметрической системы с электромагнитным каналом, позволяющая увеличить скорость передачи данных минимум в два раза для обеспечения качественной проводки ствола горизонтальной скважины, без уменьшения механической скорости бурения.
5 Результаты диссертационной работы использовались при выполнении х/д № 5-75/12У «Разработка технического задания, конструкторской документации и макета двухзондового устройства для контроля положения ствола горизонтальной скважины».
6 Результаты диссертационной работы использовались в OQO «ТомскГазпромгеофизика» при строительстве скважины №2981Г Усть- Тегусского месторождения Тюменской области для регистрации гамма-излучения горных пород продуктивного горизонта Ю1 также в учебном процессе Томского политехнического университета.
7 Основные результаты исследований по теме диссертации отражены в 14
публикациях: четыре статьи в ведущих научных журналах и изданиях,
рекомендуемых перечнем ВАК; две статьи в рецензируемых научных журналах; пять статей в сборниках трудов международных и российских конференций; два патента на изобретение; учебное пособие.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.