info@ruswell-nnb.ru    

г. Оренбург, Волгоградская 15к3     

❮ Вернуться к списку статей     

    «Анализ данных ГИС и ЗТС при строительстве скважин ИГС-1 и ИГС-3»

       Строительство скважин ИГС-1 и ИГС-3 на карьере Удачный производилось с применением ЗТС ТСГК-178 (данные ЗТС). После достижения забоя начала керна (1570м на ИГС-1 и 1260м на ИГС-3) были произведены замеры инклинометрии гироскопом ИГН-73-100/80 (данные ГИС). В результате сравнения траекторий, построенных по данным ЗТС и ГИС выявлено отклонение в положении стволов скважин: ИГС-1 отклонение в пространстве при забое 1570м порядка 100м, ИГС-3 отклонение в пространстве при забое 1260м порядка 3м (см. рис.1,2).

    Для анализа причин расхождения данных ЗТС и ГИС был проведен статистический анализ данных, исходные данные, а также выгрузки траекторий приведены в приложениях.

      Для анализа данных траектории скважин были разбиты на участки:

  1. Вертикальный участок кондуктора: ИГС-1 0-210м, ИГС-3 0-190м
  2. Участок набора зенитного угла (ЗУ) в материнском стволе до окна в обсадной колонне: ИГС-1 210-450м, ИГС-3 200-440м
  3. Участок набора ЗУ с разворотом азимута (АЗ):  ИГС-1 460-660м, ИГС-3 450-670м
  4. Участок стабилизации: ИГС-1 670-1220м, ИГС-3 680-970м
  5. Участок сброса ЗУ с разворотом: ИГС-1 1230-1500м, ИГС-3 980-1200м
  6. Участок стабилизации перед отбором керна: ИГС-1 1510-1570м, ИГС-3 1210-1260м

   

   На данных участках были определены следующие параметры траектории:

1.Длина интервала

2.Пространственная интенсивность интервала – на основе длины интервала, начальных и конечных ЗУ и АЗ

3.Угол установки отклонителя (УУО), или среднее направление изменения траектории на участке

4.Интенсивность изменения ЗУ (ИЗУ) на участке

5.Средний ЗУ на участке – определялся как среднее арифметическое ЗУ при интерполяции траектории с интервалом 10м

6.Диапазон ЗУ – пределы изменения ЗУ на участке (максимально и минимальное значение ЗУ в пределах участка)

7.Средний АЗ на участке – определялся как среднее арифметическое АЗ при интерполяции траектории с интервалом 10м

8.Диапазон АЗ – пределы изменения АЗ на участке (максимально и минимальное значение АЗ в пределах участка)

9.Среднее отклонение по ЗУ – среднее арифметическое по данным отклонения ЗУ ГИС и ЗТС

10.Диапазон отклонений ЗУ в пределах участка - минимальное и максимальное значение отклонений ЗУ по данным ГИС и ЗТС

11.Ширина диапазона отклонений по ЗУ – разница между минимальным и максимальным значением в диапазоне отклонений ЗУ

12.Диапазон отклонений АЗ в пределах участка - минимальное и максимальное значение отклонений АЗ по данным ГИС и ЗТС

13.Ширина диапазона отклонений по АЗ – разница между минимальным и максимальным значением в диапазоне отклонений АЗ

Статистические данные сведены в таблицы 1, 2

    Для удобства сравнения, значимые данные по обеим скважинам представлены в таблице 3, при этом в таблице 3 исключены из сравнения данные по участкам 1 и 2 по следующим причинам:

1.В данных участках в данных ЗТС использовались официальные данные гироскопа материнских стволов скважин №1 и №3

2.В данных участках отмечена высокая сходимость данных гироскопа в материнском стволе и данных  гироскопа ИГН-73 (отклонение траекторий при выходе с окна в обсадной колонне не превышает 2,5м)

3.Участок №1 – вертикальный, поэтому на данном участке отклонение по АЗ является неинформативным и большого влияния на отклонение траекторий не влияет 

 

     

 

   

     

       Анализ статистических данных

     Сравнительный анализ отклонений на участках 3-6 данных ГИС и ЗТС показывает, что отклонения по ЗУ всегда положительны, то есть по данным ГИС ЗУ на одинаковых глубинах всегда больше ЗУ по данным ЗТС (см. табл. 1, 2 Среднее отклонение по ЗУ, диапазон отклонений по ЗУ). Отклонение по АЗ наблюдается как в меньшую, так и в большую сторону на обеих скважинах (см. табл. 1, 2 Среднее отклонение по АЗ, диапазон отклонений по АЗ). И если постоянное завышение ЗУ по данных ГИС еще можно объяснить техническими или технологическим причинами (неправильные калибровки, нарушение процедуры снятия замера и т.д.), то различные отклонения по АЗ такими причинами объяснить не получится, потому что наблюдается определенная систематичность в отклонениях.

         Систематичность отклонений по АЗ

 

       На обеих скважинах наблюдается похожая картина в изменении отклонений:

  1. На 1-м участке (вертикальный) – отклонения практически отсутствуют, широкий диапазон отклонений АЗ обусловлен тем, что при ЗУ менее 2гр погрешность определения АЗ может находится в широком диапазоне, а также сильно зависеть от вращения прибора в скважине
  2. На 2-м участке (набор ЗУ в материском стволе) – также широкий диапазон изменения АЗ обусловлен его значением при малых ЗУ (до 5гр), при этом среднее отклонение по АЗ  не превышает 1,5гр, что находится в рамках суммарной погрешности приборов.
  3. На 3-м участке (набор ЗУ с разворотом) – отклонения по АЗ изменяются в широких пределах (ИГС-1 от +1,2 до -10,2гр, ИГС-3 от +2,4 до -2,5гр). Наблюдается общая тенденция на увеличение отрицательного отклонения АЗ по данным ГИС от данных ЗТС, ширина диапазонов соответственно  ИГС-1 – 11,4гр, ИГС-3 – 4,9гр. При этом среднее по участку отклонение по АЗ сравнительно небольшие: для ИГС-1 -3,1гр, для ИГС-3 -0,7гр
  4. На 4-м участке (участок стабилизации) - отклонения по АЗ изменяются в относительно небольшом диапазоне (ИГС-1 от -10,7 до -6,7гр, ИГС-3 от -2,6 до -0,6гр). Наблюдается общая тенденция на стабилизацию отклонения АЗ по данным ГИС от данных ЗТС, ширина диапазонов соответственно  ИГС-1 – 4гр, ИГС-3 – 2гр. При этом среднее по участку отклонение по АЗ близки к максимальным: для ИГС-1 -9,0гр, для ИГС-3 -1,8гр
  5. На 5-м участке (сброс ЗУ с разворотом) – отклонения по АЗ изменяются в широких пределах (ИГС-1 от -9,3 до +7,7гр, ИГС-3 от -2,1 до +3,0гр). Наблюдается общая тенденция на увеличение положительного отклонения АЗ по данным ГИС от данных ЗТС, ширина диапазонов соответственно  ИГС-1 – 17гр, ИГС-3 – 5,1гр. При этом среднее по участку отклонение по АЗ сравнительно небольшие: для ИГС-1 -1,8гр, для ИГС-3 +0,1гр
  6. На 4-м участке (участок стабилизации) - отклонения по АЗ изменяются в относительно небольшом диапазоне (ИГС-1 от +8,7 до +11,4гр, ИГС-3 от +2 до +3,2гр). Наблюдается общая тенденция на стабилизацию отклонения АЗ по данным ГИС от данных ЗТС, ширина диапазонов соответственно  ИГС-1 – 2,7гр, ИГС-3 – 1,2гр. При этом среднее по участку отклонение по АЗ близки к максимальным: для ИГС-1 +9,8гр, для ИГС-3 +2,5гр

    Таким образом, можно кратко обозначить явную тенденцию, характерную для обеих скважин: на участках искривления ствола скважины отклонение по АЗ увеличивается в ту, или иную сторону, на участках стабилизации отклонение по АЗ стабилизируется, как правило в верхнем пределе накопленной погрешности. Данная тенденция визуально представлена в таблице 3 – наблюдается хорошая корреляция между пространственными интенсивностями участков и шириной диапазонов отклонения АЗ. Ширина диапазонов отклонения ЗУ также хорошо коррелируется с величиной пространственной интенсивности.

 

 

      Анализ причин отклонений

       Выявленная тенденция изменения отклонений по АЗ в зависимости от пространственной интенсивности свидетельствует о наличии некоторого системного влияния в процессе измерений. Для объяснения причин данного системного влияния необходимо рассмотреть принципы замеров параметров траектории ЗТС и ГИС.

       В случае ЗТС замеры производятся в каждой точке независимо друг от друга – то есть прибор неподвижен, производится замер ЗУ и АЗ в точке, данные передаются на поверхность. При этом погрешность измерения в одной точке не зависит от погрешности измерения в других точках – все замеры производятся независимо

      В случае ГИС (гироскопа) замеры производятся последовательно – начиная от устья скважины, при этом непосредственно замеряются не ЗУ и АЗ, а смещение от предыдущего замера, то есть погрешность замера, полученная в одной точке «дублируется» в каждой последующей точке. ЗУ и АЗ при этом получаются обратным преобразованием полученных локальных координат в полярные. Обязательным условием для точности замеров (минимизации накопленной погрешности) является плавное и равномерное движение прибора в скважине. Обеспечить плавное (без рывков и срывов) движение прибора на кабеле технически осуществимо в скважине с относительно небольшими ЗУ и пространственными интенсивностями – когда вес прибора достаточно компенсирует возникающую силу трения. При увеличении ЗУ увеличивается сила трения на прибор, соответственно его движение сильнее отклоняется от равномерного, что, в свою очередь, приводит к снижению точности измерений. Кроме того, при увеличении ЗУ, либо в интервалах с большими пространственными интенсивностями увеличивается погрешность измерения глубины (при проведении работ на кабеле), другими словами, подача кабеля на устье скважины не соответствует изменению глубины скважинного прибора. В скважинах с прямолинейным профилем (когда изменение ЗУ происходит в одном АЗ) отклонение между подачей кабеля и перемещением прибора можно компенсировать аналитическим путем – через коэффициенты удлинения и т.д. При работе в скважинах со сложным профилем, когда изменяются и ЗУ и АЗ спрогнозировать и скомпенсировать неравномерность подачи практически невозможно.

     При непрерывном способе измерений погрешность накапливается. Это подтверждается сравнительно небольшими отклонениями по АЗ в ИГС-3 (до 3гр) – максимальный ЗУ в ИГС-3 составляет 56гр. И большими отклонениями по АЗ (до 11гр) в ИГС-1 – максимальный ЗУ в ИГС-1 составляет 70гр.

      Необходимо отметить, что подобное влияние на замеры ГИС практически невозможно смоделировать на стенде – при больших ЗУ показания гироскопа будут находится в пределах погрешности прибора, потому что на стенде изменение ЗУ (движение прибора) осуществляется равномерно.

 

        Выводы

  1. Основная причина погрешностей измерений при использовании гироскопа непрерывного действия – невозможность обеспечить необходимые условия измерений, а именно неравномерность движения прибора в стволе скважины в скважинах с продолжительными интервалами искривления траектории с высокой пространственной интенсивностью, большими зенитными углами,  значительным изменением азимута и т.д.
  2. Суммарная погрешность при измерении с применением гироскопа непрерывного действия накапливается с глубиной скважины
  3. При изменении направления траектории по азимуту суммарная погрешность гироскопа компенсируется на определенном участке, а затем возрастает в противоположном направлении, этот эффект проявляется в интервалах с большими пространственными интенсивностями
  4. Применение гироскопов непрерывного действия в скважинах со сложным профилем  нецелесообразно, в связи с большой неопределенностью итоговой пространственной ориентации ствола скважины
  5. В скважинах сложного профиля (с продолжительными интервалами искривления траектории, большими пространственными интенсивностями, большими зенитными углами и т.д.) приборы с дискретным принципом замеров параметров траектории, в которых результаты измерений не зависят друг от друга, дают более точный результат, поскольку при их использовании суммарная погрешность не накапливается