Автономный комплекс АЛМАЗ-2
Комплекс АЛМАЗ-2 запущен в производство с февраля 2002 г. и существенно доработан по сравнению с комплексом АЛМАЗ-1.
Автономный комплекс АЛМАЗ-2 предназначен для геофизических исследований открытых стволов наклонных скважин и скважин с горизонтальным завершением, в том числе боковых стволов, диаметром 124...144 мм. бурящихся на нефть и газ. Комплекс доставляется к забою на буровом инструменте и позволяет за 1 спускоподъём произвести измерение и регистрацию:
- кажущегося удельного электрического сопротивления 9-ю индукционными зондами разной глубинности;
- потенциала естественной поляризации скважины (ПС);
- азимута, зенитного угла и угла отклонителя (угол вращения прибора);
- естественной гамма-активности пород (ГК);
- удельного электрического сопротивления (УЭС) бурового раствора;
- температуры бурового раствора;
- водородной пористости методом 2ННК-Т.
Автономная скважинная система комплекса «АЛМАЗ-2» предназначена для доставки на забой буровым инструментом. Данный способ доставки обеспечивает возможность проведения каротажа протяжённых горизонтальных участков обследуемых скважин
Cостав комплекса
- Скважинных модулей:
- измерительный модуль ВЭМКЗ,
- измерительный модуль памяти и питания (МПП),
- измерительный модуль интегрального ГК и резистивиметра (МГКР),
- измерительный модуль автономного резистивиметра и термометра (МАРТ),
- модуль инклинометра автономный (МИА),
- измерительный модуль радиоактивного каротажа (МАРК).
- Средств доставки, обеспечивающих присоединение скважинных модулей к буровому инструменту:
- набор переходных труб, муфт, деталей для соединения сборки ВЭМКЗ+МПП+МГКР диаметром 102 мм с буровым инструментом.
- Наземной системы привязки по глубине:
- преобразователя линейного перемещения (ПЛП) талевого блока,
- преобразователя натяжения троса (ПНТ),
- блока интерфейса (БИ),
- компьютера,
- источника бесперебойного питания (Back-UPS),
- комплекта соединительных кабелей. - Сервисных блоков:
- зарядного устройства (УЗ), - контрольного блока (БК).
- Программного обеспечения - программный комплекс RealDepth.
Устройство и работа комплекса
Принцип работы комплекса «АЛМАЗ-2» основан на одновременной регистрации двух групп данных — в скважине и на поверхности земли. В скважинном комплексе с помощью МПП регистрируются параметры, измеряемые ВЭМКЗ (разность фаз 9-ти индукционных зондов и потенциал ПС), а также информация с МГКР (интегральная естественная радиоактивность горных пород, удельное электрическое сопротивление бурового раствора, температура бурового раствора) с привязкой к реальному времени. Аналогично осуществляется регистрация инклинометрических данных (зенитный угол, азимут, угол вращения) модулем инклинометра МИА и «водородной пористости» модулем компенсированного нейтрон-нейтронного каротажа МАРК.
Наземная система привязки глубин измеряет и регистрирует глубину нахождения скважинных модулей, также увязанную со временем. Затем специальная программа путем интерполирования совмещает по индексу времени два файла данных, полученных в скважине и на поверхности, в результате чего время исключается и получается файл параметров, привязанный по глубине.
Конструктивно модули ВЭМКЗ, МГКР, МПП, МАРК, МИА соединяются между собой с помощью однотипных стыковочных узлов. Механическое крепление модулей осуществляется накидной гайкой с трапецеидальной резьбой. Стыковочный узел изготовлен из титана, что обеспечивает высокую коррозионную и абразивную стойкость.
Электрическое соединение модулей происходит через герметичные разъемы, выдерживающие в аварийных ситуациях гидростатическое давление до 100 МПа, что повышает живучесть комплекса в целом при разгерметизации одного из модулей.
Общие характеристики комплекса
| Максимальное гидростатическое давление, МПа | не более 60 |
| Диапазон рабочих температур,°C: | |
| скважинных модулей | от +10 до +85 |
| при использовании Li батарей MWD140CC | до +125 |
| системы привязки глубины | от -40 до +40 |
| Максимальный диаметр, мм | 102 |
| Общая длина скважинных модулей с переходной трубой, м | 14.46 |
| Общая масса скважинных модулей с переходной трубой, кг | 315 |
| Допустимые виброударные нагрузки по ГОСТ 26116-84 | группа МС2-3 |
| Допустимый радиус кривизны скважины, м | не менее 60 |
| Допустимая осевая нагрузка | |
| на сжатие, т | не более 10 |
| на разрыв, т | не более 30 |
| Допустимая скорость спуско-подъема, м/ч | не более 1000 |
| в интервале зарезки, м/ч | не более 200 |
| Допустимая скорость каротажа, м/ч | 720 |
| Время работы комплекса с полной нагрузкой, не более, ч | 8 |
| Расхождение внутренних часов МПП с БИ за 12 часов, не более, с | 1 |
| Напряжение питания скважинных модулей, В | от 12 до 17 |
| Предельные условия транспортирования: | |
| температура окружающего воздуха, °С | −50...+50 |
| относительная влажность окружающего воздуха при 30 °С, % | 90 |
Весогабаритные характеристики модулей комплекса
| Наименование | Длина, мм | Ширина, мм | Высота, мм | Диаметр проходной, мм | Длина транспортная, мм | Масса, кг |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
МПП МГКР ВЭМКЗ МАРТ МИА МАРК ПЛП ПНТ БИ БК УЗ |
2190 1630 3670 1625 3530 2164 400 370 250 250 291 |
- - - - - - 300 130 200 200 280 |
- - - - - - 200 130 80 80 63 |
102 102 102 102 102 102 - - - - - |
2535 1965 3840 1790 3700 2485 - - - - - |
80 35 75 35 45 45 10 6 1,5 1,5 3 |
Технические характеристики модуля ВЭМКЗ
| Число каналов измерения: | |
| разности фаз индукционнными зондами | 9 |
| ПС | 1 |
| Диапазон измерения кажущегося УЭС, Ом.м | от 1 до 200 |
| Основная погрешность измерения, % где: pк — измеренное значение кажущегося УЭС; pв — верхний предел диапазона измерения. |
5+20.pк/pв |
| Потребляемый ток, А | не более 0,7 |
| Габаритные размеры: | |
| Диаметр | 0.102 |
| Длина, м | не более 3.8 |
| Масса модуля ВЭМКЗ, кг | не более 80 |
| Диапазоны измерения: | |
| Для индукционных зондов (фазовый сдвиг), град | ± 90 |
| Для ПС, В | ± 1,25 |
| Дискретность измерения: | |
| Для индукционных зондов (фазовый сдвиг), град | 90/4096 |
| Для ПС, В | 2500/4096 |
| Время переходного процесса после включения, с | 5 |
Технические характеристики модуля МПП
Модуль памяти и питания (МПП) обеспечивает питание скважинных измерительных модулей, регистрацию измеряемых параметров с привязкой к реальному времени и измерение ударных нагрузок.
| Напряжение аккумуляторного блока (8 аккумуляторов CYCLON или 14 аккумуляторов Cadnica), В |
16 |
| Допустимое снижение напряжения аккумуляторного блока (в момент максимального потребления тока), В | до 14 |
| Емкость батарейного блока, А/ч | не менее 25 |
| Объём энергонезависимой памяти, Мбайт | 4 |
| Уход часов реального времени за 24 ч, с | не более 1 |
| Собственная средняя потребляемая мощность, Вт |
0,3 |
| Длина, м | 2.38 |
| Масса, кг | не более 75 |
Технические характеристики модуля МГКР
- интегральная гамма-активность пород;
- удельное электрическое сопротивление бурового раствора;
- температура бурового раствора.
| Диапазон регистрации естественной интег-ральной гамма-активности пород, мкР/час | 0—250 |
| Диапазон измерения удельного электрического сопротивления бурового раствора, Ом.м | от 0.02 до 10 |
| Относительная погрешность измерения сопротивления, % | не более 5 |
| Диапазон измерения температуры бурового раствора, °С | от +5 до +85 |
| Погрешность измерения температуры, °С | не более 0.5 |
| Потребляемый ток, А | не более 0.3 |
| Длина, м | 1.82 |
| Масса, кг | не более 35 |
Измерительный модуль автономного резистивиметра и термометра МАРТ
Имеет встроенную аккумуляторную батарею и модуль памяти. Предназначен для измерения сопротивления бурового раствора в расширенном диапазоне (от 0,02 до 20 Ом.м). Термометр имеет разрешение 0,005 °С.
Автономный модуль радиоактивного каротажа МАРК
Скважинный автономный модуль радиоактивного каротажа (МАРК) предназначен для определения «водородной» пористости горных пород методом компенсированного нейтрон-нейтронного каротажа (2ННКТ) на тепловых нейтронах.
- малый зонд ННКТ длиной 280 мм,
- большой зонд ННКТ длиной 530 мм,
- детектор ГК с кристаллом NaJ(Tl) 30x150 и ФЭУ190,
- модуль памяти и питания (МПП).
Источник быстрых нейтронов: плутоний-бериллиевый ИБН 8-5 с выходом 1·107 н/с. На фотографии показан стыковочный узел с гнездом для источника нейтронов.
Принцип действия МАРК заключается в облучении горной породы быстрыми нейтронами (до 12 МэВ) и регистрации нейтронов, замедлившихся до тепловой энергии. Для этого в составе прибора имеется две группы He3 детекторов тепловых нейтронов, расположенных на разных расстояниях от источника. В пластах, имеющих большое количество атомов водорода, уже на небольшом расстоянии от источника, нейтроны замедляются до тепловых энергий и эффективно поглощаются. Поэтому отношение скоростей счёта детекторов малого зонда к большому максимально. Это отношение уменьшается когда прибор находится напротив пласта с минимальным водородосодержанием и длина замедления нейтронов максимальна. При проведении калибровок прибора в модельных средах, имеющих различную водонасыщенную пористость, можно получить аналитическую зависимость показаний прибора от фактической пористости исследуемых пород.
Длина прибора 2,15 м, диаметр 0,102 м, вес 46 кг. На рисунке показан общий вид модуля.
Питание прибора осуществляется от встроенной никель-кадмиевой аккумуляторной батареи, емкость которой достаточна для непрерывной работы в течение 18 час. Программное обеспечение прибора интегрировано в программный комплекс RealDepth.
Модуль успешно прошёл скважинные испытания и принят к серийному производству.
Cистема привязки глубин
Наземная система привязки по глубине предназначена для измерения перемещения талового блока и веса на крюке. Под управлением программы RealDepth вычисляется «полезное» перемещение бурового инструмента с привязкой к текущему времени.
Технические характеристики системы привязки по глубине
Преобразователь линейных перемещений ПЛП:
| Диапазон измерения перемещений, м | не менее 30 |
| Дискретность преобразования, мм | 5 |
| Габаритные размеры, м | не более 0.4*0.3*0.2 |
| Масса, кг | не более 10 |
| Натяжение мерного тросика, Н | не более 10 |
Преобразователь натяжения троса (ПНТ):
| Диапазон измерения натяжения, т | 5 |
| Габаритные размеры, м | не более 0.37*0.13*0.13 |
| Масса, кг | не более 5 |
Интерфейсный блок:
| Напряжение питания, В | 220 ± 22 |
| Суммарная потребляемая мощность, Вт | 120 |
| Уход часов реального времени за 12 ч, с | не более 1 |
| Габаритные размеры, м | не более 0.25*0.20*0.08 |
| Масса, кг | не более 1.5 |
Технические характеристики сервисных блоков
Контрольный блок
| Напряжение питания, В | 220 ± 22 |
| Суммарная потребляемая мощность, Вт | не более 30 |
| Габаритные размеры, м | не более 0.25*0.20*0.08 |
| Масса, кг | не более 1.5 |
| Температура окружающей среды, °С | +10...+45 |
Зарядное устройство
| Напряжение питания, В | 220 ± 40 |
| Суммарная потребляемая мощность, Вт | не более 150 |
| Сила зарядного тока, А | 5 |
| Выходное напряжение, В | от 14 до 24 |
| Габаритные размеры, м | не более 0.25*0.20*0.08 |
| Масса, кг | не более 2 |
| Температура окружающей среды, °С | +10...+45 |
Программный комплекс RealDepth
- обработчиками аппаратных модулей скважинных комплексов,
- обработчиками геофизических данных,
- обработчики для метрологического обеспечения.
Обеспечивает функции управления, программирования, тестирования, калибровки всех модулей «АЛМАЗ-2». Привязка глубин осуществляется с помошью файла глубина-время в станции ГТИ, что позволяет считывать информацию из МПП и выдавать в виде стандартных LAS-файлов.
Ссылки по теме
Руководство по эксплуатации АЛМАЗ-2 (.pdf, 2140 Kb)
Технические условия АЛМАЗ-2 (.pdf, 533 Kb)
Программное обеспечение RealDepth v 4.4.x. Руководство оператора (.pdf, 1250 Kb)