Дәріс 7. Ұңғылардың кеңістікте орналасуын анықтайтын аспаптар

Белгілі бір тереңдіктегі ұңғы осінің жатысын бақылау үшін зениттік бұрышын өлшейді. Зениттік бұрышты өлшейтін аспапты екі топқа бөлуге болады: 1) сұйық деңгейін көлденең принципте пайдалана; 2) ауырлатқыш принципін пайдаланып.

Ұңғы осінің кеңістіктегі орналасуын анықтау үшін барлық үш көрсеткіштері (параметрі) өлшенеді. Инклинометрлерді бес топқа бөлуге болады:

1) сұйық деңгейін көлденең принципте пайдалана ұңғыны бағдарлағышын түсіреміз;

2) использующие принцип нахождении экстремального зна­чения сигнала, спускаемые в скважину ориентированно или ме­тодом последовательных ходов;

3) магнитті тілмен азимуттық бағытты анықтау үшін жердің магниттік тартылысын және зениттік бұрышты анықтау үшін ауырлатқышты (отвес) пайдаланатын;

4) гироскопты;

5) бұрыштың көлбеулігін үздіксіз өлшейтін непрерывно измеряющие угол наклона, величину и изме­нение направления апсидальной плоскости с записью данных на диаграммной ленте.

Ұңғы осінің жатысын бақылау бұрғышылар бригадасымен бірге жүргізіледі. Зениттік бұрышты өлшеу қарапайым аспаппен, яғни сұйық деңгейінің көлденеңдігін немесе аырлатқыш принципін пайдалана жүргізіледі.

Кислоталы еріткіші бар патрон. Шыны ыдысқа құйылған кислоталы еріткіш шыныда кислота мен ауаның шекарасында із қалдырады. Ыдыс ретінде шыны цилиндрлі түтікше немесе қабырғасының қалыңдығы 1-2 мм диаметрі 14- тен 24-ке мм түтікше (трубка) қолданады. Түтікшенің төменгі жағын парафинмен көмкерілген тығынмен жабылады. Түтікшенің (пробирканың) үштен бірі немесе жартысы 20—30% кислоталы еріткіш (плавиковой кислоты) ерітіндімен толтырылады да тығынды жауып потронға салады. Патронды ұңғыға бұрғы құбырымен немесе бұрғы құбыры колоннасының ішімен түсіреді. Түтікшенің қабырғасында кислота ізі қалуы үшін 20-40 минуттай патронды тыныштық күйде үстау керек. Потронның осі ұңғы осіне параллель болуы тиіс.

Ұңғының нақты зениттік бұрышын тығынның түбінен төменгі және жоғарғы сызық іздері аралығын өлшеумен анықталады. Пробирка диаметрі d үшін зениттік бұрыш функция арқылы анықталуы мүмкін:

(43)

Зениттік бұрыштың ақиқат мәні еріткіш кислоталы ерітінді әйнекті сулайды да иілудің салдарынан болған есептеулерден айырмашылығы болады. Қабырға жағындағы сұйықтықтың беті жоғарыға қарай иіледі, сонымен бірге бұл иілу үлкен болған сайын, оның түтікше қабырғасы мен сұйықтық бетінің арасындағы бұрыш шамасы аз болады. Сондықтан көлбеу түтікшедегі сызықша таңба көлденең болып орналаспайды, тек қандайда бір бұрышпен ауытқиды. Сондықтан зениттік бұрыштың дәлдік мәнін алу үшін өлшенген шамаға түзетулер енгізу керек.

Арнайы геофизикалық ұйымдары магниті әлсіз жыныстарда ұңғы оқпанының кеңістікте орналасуын ИК-2, УМИ-25, МИ-30, ИШ-2, ИШ-3, ИШ-4, ЗИ-1, ЗИ-1М, ЗИ- 2 инклинометрлермен, ИФ-1, ИФ-2, ИФ-5, ИФ-6 фотоинклинометрлермен және т.б. аспаптарымен өлшеуді жүргізеді. Бұл инклинометрлердің құрылғыларын арнайы шығырдағы (лебедкой) кабельмен ұңғыға түсіреміз. Жоғарыда басқару панелі мен тоқ көзі орналасқан. Құрылғы арнайы машинаға орнатылған ( каратажды станция). Көп тараған инклинометрлер ИК-2, УМИ-25, МИ-80.

Сурет. 15. ИК-2 инклинометр құрылғысының сызбасы.

ИК-2 инклинометр құрылғысы. Магнитсіз металдан жасалған қорапқа (корпусқа) салынған. Қораптың ішінде(сызба.15) жартылай оське 8 және 22 негізі (рамка) 16 орналасқан. Негіздегі оське 2 және 17 тіктегіш буссоль14 және нұсқары (стрелка) 19 бар зениттік тіктегіш 18 бекітілген. Эксентрлік салмақтың 21 әсерімен негіз (рамка) апсидальды жазықтықта болады. Буссоль айналмалы тоқты алатын сақиналы 3 рехордомен 13 жабдықталған. Түйісу нұсқары 12 (стрелка) екі магнитпен 11 және істк инемен 4 тірелетін ақықты (агатовым) өкшелікпен (подпиятником) жабдықталған. Рехорда орамының басы апсидальды жазықтықпен сәйкес келеді. Нұсқардың астында 19 зениттік бұрыштың 1 реохорды орналасқан.

Реохорда 1, 13, токты алатын сақина 3 және нұсқар (стрелка) 19 үш контакталы өткізгіш сақинамен қосылған. Щетка 10 сақинаға 9 электромагниттің көмегімен және аспаптың жоғарғы бөлігіне орналасқан (сызбада көрсетілмеген) алты пзициялық қосқышпен таңылады (накладываются).

Қосқышпен басқару жоғарыда орналасқан құрылғымен байланысты үш тармақты немесе бір тармақты құрышталған (бронированным) кабелмен пульттен таратылады.

Қуат көзін қосқан кезде электромагнит итергіш 7 арқылы сақина 6, өзек 5 және жүйеге иінтірекпен (рычаг) 15 осьті төмен тартатын және реохордаға 13 түйісу нұсқарын 12 жіберетін және тоқ алатын сақинаға 3 доғаны түсіреді. Реохорда бөлігіне қосылған тізбек ұзындығы тізбектің кедергісіне байланысты. Ол азимуттық бұрыштың а шамасына тәуелді. Басқару пультінде кедергінің өзгеру шамасы межеде (шкала) белгіленіп, азимутты градуспен бөліктейді.

Зениттік бұрышты өлшеу кезінде қуат көзін қосады. Электромагниті қосқыш итергіш 7, сақина 6, өзек 5 және иінтіректі доға жүйесі арқылы 20 нұсқарды 19 реохордаға 1 қысады. Бірақ оның бастапқы және нұсқар арасындағы реохорда бөлігінің кедергісі басқару пультіндегі межемен (шкалада) зениттік бұрышты анықтайды.

Фотоинклинометр. Бұл аспаптарда ұңғының қисаюын толық өлшеу үшін азимутты көрсететін магниттік нұсқар (стрелка) қолданылады және сфера үстіндегі тіктегіштің (отвес), деңгейдің (уровень) немесе кішкене шардың (шарик) ұңғыдағын орналасуын фотоқағазға немесе пленкаға суретке түсіру арқылы жазылып алынады. ИФ аспабы ұңғыға түсіретін аспаптан және жоғарыдағы басқару панелінен тұрады.

Ферромагниті ортаға арналған инклинометрлер. Мұндай аспаптардың тобын ұңғыға еркін (бағдарлануынсыз) түсіретін және бағдарланған деп бөлуге болады.

Бірінші аспапқа қатысты бұрғы құбыр колонналарының бұралу бұрышын жинақтау есебімен (тап сол немесе өзге әдістермен) жоғарыдан бағдарлау әдісімен түсіру, сондай-ақ, екі инклинометрді қатаң жинақпен байланыстыра тізбектелген әдіспен жоғарыда бір-біріне қатысты бағдарлап, ал түсіру үрдісі кезінде жоғарғы инклинометр төменгінің орнын ала, олардың бекітілген колоннасы қандай бұрышқа бұрылғанын көрсетеді. Өлшеу екі инклинометрмен бірдей жүргізіледі, ал содан кейін бұрыштардың айырмашылығы азимутты анықтау кезінде және әрбір келесі өлшеу нүктелерінде есептелінеді. Бұл аспаптар электроли­тті (НКА, ГБС-Я-1, ГБС-Я-2М, MИР, Степанова аспабы), фотографикалық (ГП-К1, АФИ-1), механикалық (ИМА-ИУ-1, ИМА-ИУ-2) және электромагнитті (МИА-2, МИЛ-1ПМ, «Крелиус») болып бөлінеді.

Электролитті аспаптарда тоқты электролит арқылы өткізген кезде катод өзегінде із қалады, сондай-ақ, ұңғы осіне сәйкес келетін аспаптың осіне қатысты сұйық деңгейінің орналасуын бекітеді. Сұйық деңгейі ізінің орналасуын өлшеумен және ұңғының зениттін және азимуттын есептеумен анықтайды.

Бағдарлауға түсірілген фотоинклинометрлерде, тіктегіш межесімен (шкаласымен) немесе тұлғаға (корпус) бекітілген сызыққа қатысты апсидальды жазықтықтың жатысымен шариктің орналасуын анықтап зениттік бұрышты өлшейді (ЛФИ-1).

Гироскопты ИГ-50 инклинометрі ұңғыдағы зонд аспабынан және жоғарыда өлшеу пультінен тұрады. Зондтың (сызба.16) өлшеу жүйесі тұлғаға (корпус) қатысты осте және бір-бірімен мойынтіректе 10 (подшипниках) айналатын екі негізден (рамка) тұрады. Зениттік бұрышты өлшеу жүйесі негізден (рамка) 2, тіктегіштен 4 және өлшегіш реохордадан3 тұрады. Эксцентрлік салмақтың 5 әсерімен реохорд 3 және тіктегіш 4 осьпен тербеліп апсидаль жазықтыққа орналасады. Тіктнгішпен 4 байланысты щетка өлшеу реохордымен түйіседі. Оның кедергісі реохорда бөлігін қосқандағы шамаға тәуелді, содан өлшеу пултінің көрсеикішінен ұңғының бұрыштық шегін анықтаймыз. Азимутты өлшеу жүйесі бастапқыда гироскоптың айналмалы осімен сәйкес келетін бағыттағыш гироскоптан 9, өлшейтін айналмалы реохордамен 7 байланысты білікті (карданды) негізден (рамаға) 8 тұрады.

Сурет.16. ИГ-50 инклинометрінің өлшеу жүйесінің сызбасы

Сурет.17. «Зенит-IV» инклинометрі: а-жалпы көрінісі; б-өлшегіш бөлігі;

Апсидальды жазықтықта реохордомен 7 щетка 6 түйіседі. Апсидальды жазықтықпен гироскоптың осьпен айналу арасындағы өлшегіш пульттегі айналмалы реохорда бөлігімен қосылған кедергісімен көрсетілген бұрыш ұңғының азимутына сәйкес келеді.

Көлбеу ұңғылар үшін азимуттың орналасуы белгілі, сондықтан мұндай ұңғы оқпанының кеңістікте орналасуын анықтау үшін бұл әдіс қажет және жазықтықтағы апсидальды қисаюдың бағыты мен шамасы ұңғының осьі арқылы өтетсе, зениттік бұрышты үздіксіз өлшейтін аспапта жеткілікті.

Мұндай аспап «Зенит» типті инклинометрі болып табылады. Мұңдай аспапта буссоль, гироскоп болмайды және бағыттап түсіруді қажет етпейді.

Инклинометрмен байланыс жоғарыдағы пультпен және ұңғыға түсіру үш тармақты коратаж кабелінің көмегімен жұзеге асырылады. Өлшеу инклинометрді көтеру үрдісі кезінде автоматты түрде үздіксіз жүргізіледі.

«Зенит IV» инклинометрі (сызба. 17, а) жоғарғы ұзартқышпен / өлшегіш бөліктен 2 және қармағыштан (щуп) (төменгі ұзартқышпен) -3 тұрады. Ұзартқыштар қысқыш серіппелермен 4 жабдықталған. Өлшеу бөлігі (сызба. 17, б) коллектордан 5, оске бекітілген 7 эксцентрлік салмақтан 6 және апсидальды жазықтықты бағдарлайтын құрылғы шығырынан (блок) тұрады. Өлшеу құрылғысының шығыры бұрыштың қисықтық және көлбеулік құрылғыларымен (датчик) қамтамасыз етілген.

Көлбеулік бұрыш құрылғысының апсидальды жазықтықта тербетілетін және реохордамен 9 түйісе қозғалатын сезімтал бөлігі тіктегіш 8 болып табылады. Қисықтық құрылғының сезімтал бөлшегі негіздің (рама) 11 ине 12 арқылы бұрылуына әсер ететін реохордамен 10 қозғалыста түйісетін, ұңғының қисаюын көшіретін қармағыш (щуп) 3 болып табылады. Бұрылу негізімен иненің қосылуы мына жағдайда, соңғысы апсидальды жазықтықтағы қармағыштың қозғалу шамасына пропорционал қандайда бір бұрышқа бұрала жүзеге асырылады. Иненің 12 қармағышпен 3 қосылысы нық, ал құрылғы тұлғасы 13 мен қармағыш топсалы 14 қосылған. Тұлға манжетпен 15 тығыздалған.

Ұңғыға орналасқан инклинометр серіппенің 4 көмегімен жататын жағына қарай біркелкі қысылады. Қисайған ұңғыдағы аспаптың осі мен қармағыш (щуп) арасында ұңғының қисаюының бөлігіне тең өлшеу бұрыш пайда болады. Мұндайда құрылғы апсидальға қатысты тек жазықтықтағы қисаю бұрышының шамасын өлшейді. Өлшеудің түйісулерін электрдің тұрақты тоқты өткізуімен реохордадағы құрылғылар анықтайды.

Ұңғының азимуттық қисаюын немесе зениттік бұрышын үздіксіз өлшеу үрдісінде құрылғылардың белгілері (сигналдары) потенциометрге беріледі және өздігінен жазатын қаламұш диограммалық лентаға үздіксіз сызық түрінде жазылып қойылады.