Метрологічне забезпечення безкабельного телеізмерітельних систем

Решетніков П.М.

Завдання метрологічного забезпечення

Телеметричні системи і технічні засоби метрологічного забезпечення ГІС (МОГІС) є обов'язковими для забезпечення достовірності результатів вимірювань в вертикальних і похило-спрямованих свердловинах, виконаних різними екземплярами і конструкціями приладів.

Контроль за єдністю вимірювань на підприємствах і в організаціях служби ГІС забезпечуються головними і базовими організаціями з метрології в області ГІС, а також територіальними центрами або лабораторіями державного нагляду за стандартами і вимірювальною технікою.

Вимірювання в процесі буріння технологічних параметрів з метою оптимізації процесу буріння повинні проводитися датчиками, атестованими як засобу вимірювань. Це природно припускає те, що первинні перетворювачі вимірювання осьової навантаження на долото, крутного моменту на долоті, поздовжніх і поперечних вібрацій бурового інструменту, температури, витрати промивної рідини також як і датчики кутових переміщень, повинні бути забезпечені метрологічно.

Установки для повірки та їх калібрування названих перетворювачів повинні регулярно атестуватися регіональними службами Держстандарту РФ.

Метрологічне забезпечення інклінометріі

Інклінометрія займає одне з найбільш істотних положень в проводці і документування траєкторії похило-спрямованих і горизонтальних свердловин.

Підвищення вимог до точності проведення таких свердловин зажадали розробки більш точних систем інклінометріі (телесистем, що вбудовуються в буровий інструмент і автономних приладів, що спускаються на бурильних трубах). Необхідна точність сучасних систем: ± 0.1 ° по зенітному кутку в діапазоні 0 - 180 ° і ± 0,25-0,5 ° по азимутальної кутку в діапазоні 0 - 360 °.

Причому у зв'язку з тим, що інклінометріческіе високоточні датчики, що вбудовуються в буровий інструмент, і датчики, що працюють у безперервному режимі в автономних приладах працюють в умовах підвищених вібрацій і ударів, чутливі елементи інклінометріческіх систем будуються на зовсім інших принципах вимірювань гравітаційного, магнітного поля Землі з нерухомими акселерометром і магнітомодуляціоннимі датчиками швидкості обертання Землі (гіроскопічні на датчиках кутової швидкості).

Розроблена методика калібрування (повірки) інклінометров різного типу і програмне забезпечення дозволяють за 40 - 50 хв. провести перевірку комплекту інклінометра у всьому діапазоні робочих кутів і видати результати перевірки у вигляді таблиць і графіків похибок.

Установка для таріровкі (ріс.4.1.) модуля інклінометрічскіх перетворень-УНІІП-2М

Рис. 4.1. Установка для таріровкі модуля інклінометріческіх перетворень-УНІІП-2М

Метрологічне забезпечення вимірювань осьового навантаження і вібрацій

В як стенду для калібрування датчиків осьового навантаження телесистем або автономних приладів використовується тверда металева рама для установки датчика у вигляді каліброваної титанової або алюмінієвої (Сплавний) бурильної труби з розміщеними в якості чутливих елементів Тензорезистори, включених по бруківці схемою. Під дією навантаження, створюваної атестованими перевантаження або подачею тиску в гідроциліндр з відомими параметрами за показаннями атестованого манометра можна розрахувати силу, що діє на датчик осьового навантаження. Вимірюючи напруга розбалансу мосту Тензорезистори при додатку сили, через певні проміжки шкали навантаження складається калібрувальна крива, яка закладається в пам'ять ПЕОМ для оперативного обчислення значень навантаження.

Більше простим способом калібрування датчика осьового навантаження є використання індикатора ваги, який встановлюється між площиною (торцем) відрізка труби і верхньою частиною рами. Як такий калібратора можуть служити атестовані динамометричні датчики.

Шкала перевіряє датчика осьового навантаження будується у вигляді графіка залежності Uвых = f (P), що використовується в подальшому для вимірювання осьового навантаження в свердловині.

Калібрування датчиків вимірювання вібрацій виробляється на вібростенді (ріс.4.2) типу АЕДС-200, на якому задаються частота і рівень вібрацій. Частота вібрацій вимірюється атестованим частотоміром Ч-3-33, амплітуда-атестованим датчиком типу АП-1, що встановлюється і жорстко закріпленого на робочій діафрагму, поруч з випробовуваним акселерометром.

Метрологічне забезпечення природного гамма активності

Метрологічне забезпечення вимірювальних каналів апаратури радіоактивного каротажу з огляду на його малою глибиною може бути повністю використано при повірці апаратури РК горизонтальних свердловин незалежно від виду реєстрації природного або штучно створеного поля іонізуючих випромінювань.

В Залежно від виду вимірюваного параметра можливе виділення трьох варіантів систем метрологічного забезпечення апаратури РК в ГС:

1) МО вимірювань характеристики полів іонізуючих випромінювань (потоки нейтронів або гамма-квантів, просторове, тимчасове і енергетичне розподіл);

2) МО вимірювань властивостей середовища (гірських порід) (електронна щільність, ефективний атомний номер, параметри уповільнення і поглинання нейтронів і т.д.);

3) МО вимірювань вмісту елементів.

Градуювання та повірку апаратури ГК здійснюють з використанням зразкових точкових гамма-джерел і повірочних дозиметричних установок типу УПГД-2, УПЛ-1 або ПУ-ГК. На ріс.4.3 показано атестовані і сертифіковане пристрій калібрування інтегрального каналу ГК.

Комплект ДСО-ЕРЕ для калібрування СГК включає п'ять моделей пластів, пересічених свердловиною: три монолітні моделі з різними значеннями змістів, фонову модель (СО-ЕРЕ-Ф) з вмістом ЕРЕ на рівні нижніх меж і одну змішану модель ЕРЕ (СО-ЕРЕ-Ф) зі значеннями ЕРЕ всередині робочого діапазону.

В розрізі еталонних свердловин для повірки апаратури СГК має бути не менше 10 опорних пластів потужністю не менше 1 м.

Канал ГК повинен калібрувати на спеціалізованому стенді за допомогою зразкового джерела гамма-випромінювання радій-226 за типовою методикою градуювання.

Вимірювальний канал наддолотного модуля забезпечуються індивідуальними характеристиками, одержуємо на відповідних калібрувальних стендах. Калібрування проводиться не рідше 1 разу на рік. Для підвищення достовірності вимірювань визначення метрологічних характеристик модуля рекомендується здійснювати перед виїздом на свердловину і по завершенню проводки свердловини.

Метрологічне забезпечення вимірювальних каналів апаратури електричного каротажу

Система МО свердловинних вимірів питомої електричного опору гірських порід rп апаратурою на бурильних трубах в процесі буріння апаратурою електричного каротажу разом з оцінкою електричного каналу за напругою на вході вимірювальних датчиків, що задаються імітатором сигналів, включають два рівні: першого - контроль нормованої метрологічної характеристики (НМХ) свердловини апаратури; другий - контроль (атестація) МВИ параметра rп. У першому випадку оцінюються характеристики інструментальної складової похибки вимірів, у другому - характеристики методичної складової похибки вимірювань.

При виконання свердловинних вимірювань rп спочатку методом прямих вимірювань вимірюють здається питомий електричний опір rк.

Інструментальні складові похибки обумовлені недосконалістю не лише коштів вимірювань СІ параметра, але і свердловинних резістівіметров (СІrс), включаючи розкид геометричних характеристик зондів, вплив тиску і температури та ін

Динамічні похибки в апаратурі електричного каротажу зводяться до рівня несуттєвих шляхом правильного вибору частоти квантування за часом вимірюваного сигналу rк.

Початкове зразкове засіб, що використовується для градуювання та повірки зразковою апаратури ЕК для ГС, являє собою ємність, заповнену однорідним по складу розчином хлористого натрію з такими мінімальними розмірами, що при їх збільшення не спостерігається змін показань перевіряє апаратури.

В якості зразкових СІ передбачені стандартні зразки (СО) з діапазоном r від 0,1 до 100 Омм. Вимірювання електричного опору розчину здійснюється зразковим лабораторним кондуктометрів КЛ-1-2, Кел-3 або КЛБ.

Розроблені імітатори реалізовані в повірочних установках УПЕК-1 (НПФ «Геофізика», м. Уфа) і УП-ВЕК (ВНІГІК, м. Твер).

Атестацію Мікрозонд (градієнт-Мікрозонд А0, 25M0, 025N; потенціал-Мікрозонд A0, 05N; двухелектродний зонд бокового каротажу) проводять на установках УПЕК-1 і УП-ВЕК в діапазоні r від 0,1 до 50 Омм.

Установка призначена для повірки приладів ЕК (КСП, АБКТ, ТБК, МДО, АШК, ПІК-1М, БИК, прилади серії Е) і забезпечує перевірку повного вимірювального каналу або свердловинного приладу окремо з наземної панеллю, вбудованої в пульт.

Технічна характеристика

Діапазон імітації значень опорів для засобів вимірювань, Омм:

контрольних .............................................. .............. ... ... ... .... 0,1-1000

індукційних .............................................. ................. ... ... ... 0,2-200

Межа основної похибки засобів вимірі,%:

контактних .............................................. ......... ... ... ... ... ... ... ± 0,5

індукційних .............................................. ..... ... ... ... ... ... ... ± 1,2

нескомпенсованність реактивної складової комплексного опору зовнішнього еквівалента зразковою заходи, %............................................ ... ... ... ... ... .