Гамма-метод и аппаратура контроля положения бурового инструмента в горизонтальной скважине

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

1.Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового
пласта: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1982. – 311 с.
2.Молчанов А.А., Лаптев В.В., Моисеев В.Н., Челокьян Р.Я. Аппаратура и
оборудование для геофизических исследований нефтяных и газовых скважин:
Справочник /А.А. Молчанов, В.В. Лаптев, В.Н. Моисеев, Р.С. Челокьян – М.:
Недра, 1987. – 263 с.
3.Беляков Н.В. Малогабаритная забойная телеметрическая система с
комбинированным каналом связи. НТВ АИС “Каротажник”, №30, 1997, с.60-67.
4.Булатов A.M., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению, т. 1 и
2.- М.: Недра, 1985. – 190 c.
5.Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Технология бурения
нефтяных и газовых скважин. Учебн.для вузов.- М.: ООО “Недра-Бизнес центр”,
2001.- 679 с.
6.Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Осложнения и аварии
при бурении нефтяных и газовых скважин. Учебник для вузов,- М.: 000 “Недра-
Бизнесцентр”, 2000.-679 с.
7.Калинникова М. В., Головин Б. А., Головин К. Б. Учебное пособие по
геофизическим исследованиям скважин. – Саратов, 2005. – 50 c.
8.URL: http://www.slb.ru/services/drilling/drilling_measurements
9.URL: http://www.aps-tech.com/products/lwd-systems/full-wave-sonic
10. URL:http://www.halliburton.com/en-US/ps/sperry/drilling/logging-while-
drilling/resistivity-logging/ewr-phase-4-sensors.page
11. URL:http://www.halliburton.com/en-US/ps/sperry/drilling/measurement-
while-drilling/acousticaliper-mwd-tool.page
12. URL:http://www.halliburton.com/en-US/ps/sperry/drilling/logging-while-
drilling/acoustic/XBAT.page
13. АлиевТ.М.,Мелик-ШахназаровА.М.,Тер-ХачатуровА.А.
Измерительные информационные системы в нефтяной промышленности. – М.:
Недра, 1981. – 351с.
14. Гормаков А. Н., Голодных Е. В., и др. Технология обслуживания
геофизической аппаратуры. Забойная телеметрическая система СИБ-2 (учебное
пособие) // Международный журнал экспериментального образования. – 2014 – №.
1. – C. 107-108
15. Молчанов А. А., Абрамов Г. С., Сараев А. А. Телеизмерительные
системы с электромагнитным каналом связи для проводки и геофизических
исследований наклонно-направленных и горизонтальных скважин Западной
Сибири (опыт применения и перспективы). НТВ АИС «Каротажник», №59,1999. –
С.85-91.
16. Чупров В. П., Епишев О. Е., Якимов В. А., Камоцкий В. А., Григорьев В.
М. Телесистема ЗИС-4 с беспроводным электромагнитным каналом связи. Десять
летэксплуатации.–Вкн.:Состояниеиперспективыиспользования
геофизических методов для решения актуальных задач поисков, разведки и
разработки месторождений полезных ископаемых». – Октябрьский, 1999. – С. 362-
366.
17. Абрамов Г. С., Барычев А. В., Камнев Ю. М., Молчанов А. А., Сараев А.
А., Сараев А.Н. Опыт эксплуатации и перспективы развития забойных
инклинометрическихсистемсэлектромагнитнымканаломсвязи.НТЖ
«Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности», №1-2,
2001г., с.23-26.
18. Гормаков А.Н., Голодных Е.В. и др. Технология обслуживания
геофизической аппаратуры. Забойная телеметрическая система СИБ-2: учебное
пособие / А.Н. Гормаков, Е.В. Голодных, И.В. Терехин и др.; Томский
политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического
университета, 2013. – 131 с.
19. АкселерометрыCOLIBRISдлягеофизики.URL:
http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/publ/sensor/sensor_colibrys.htm(датаобращения:
30.06.2016).
20. Сулакшин С.С. Решение геолого-технических задач при направленном
бурении скважин [Текст] : справочное пособие / С. С. Сулакшин, В. В.
Кривошеев, В. И. Рязанов. – М. : Недра, 1989. – 167 с.
21. Ерохин В.П. Развитие техники и технологии строительства скважин в
ОАО «Сургутнефтегаз» // Нефтяное хозяйство. – 2004. – №2 – с. 74-79.
22. URL: http://geofit.ru
23. URL: http://www.bitas.ru/Products/telemetry/abts-am/
24. URL: http://www.aps-tech.com/products/mwd-
systems/components/directional-sensor
25. Повалихин А.С., Рогачев O.K. «Применение телеметрических систем
при бурении горизонтальных скважин», журнал «Бурение и нефть», октябрь, 2002
г. C. 37-41.
26. Инженерный подход к бурению горизонтальных скважин. «Sperry-Sun
Drillinq Services», 1992. – 135 c.
27. Tsai, C. R., 1992, Improve drilling safety and efficiency with MWD sensors:
Proceedings of the International Meeting on Petroleum Engineering, v., no. 24 Mar, p.
571-578.
28. URL: http://gerse.ru/service/LWD/
29. URL:http://www.halliburton.com/en-US/ps/sperry/drilling/logging-while-
drilling/gamma-logging/dgr-dual-gamma-ray-sensor.page
30. В.В.Стрельченко. Геофизические исследования скважин: учеб. для
вузов. – М.: Макс-Пресс, 2008. – 552 с.
31. Молчанов А.А., Лукьянов Э.Е., Рапин В.А. Геофизические исследования
горизонтальных нефтегазовых скважин. – С.-Петербург: МАНЭБ, 2001. – 299 c.
32. НикитинА.А.,ПетровА.В.Теоретическиеосновыобработки
геофизической информации: учебное пособие. – М.: Центр информационных
технологий в природопользовании, 2008. – 112 c.
33. Сковородников И. Г. Геофизические исследования скважин: Учеб.
пособие для вузов. – Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2014. – 456 с.
34. Ежова А. В. Геологическая интерпретация геофизических данных: Учеб.
пособие для вузов – 3-е изд. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 117 с.
35. Латышева М. Г., Мартынов В. Г., Соколова Т. Ф. Практическое
руководство по интерпретации данных геофизических исследований скважин:
Учеб. пособие для вузов. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2007. – 327 с.
36. Стрельченко В. В. Геофизические исследования скважин: Учеб. для
вузов. – М.: Изд-во ООО «Недра-Бизнесцентр», 2008. – 551 с.
37. Возжеников Г. С., Белышев Ю. В. Радиометрия и ядерная геофизика:
Учеб. пособие. – Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 2000. – 406 с.
38. АбрамовА.И.,КазанскийЮ.А.,МатусевичЕ.С.Основы
экспериментальных методов ядерной физики. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 132
с.
39. Мейер В.А., Ваганов П.А. Основы ядерной геофизики. Л., Недра, 1978. –
360 c.
40. ПшеничныйГ.А.Взаимодействиеизлученийсвеществоми
моделирование задач ядерной геофизики. М., Недра, 1982. – 222 c.
41. Добрынин В.М., Вендельштейн Б.Ю., Кожевников Д.А. Петрофизика
(Физика горных пород). – М.: Нефть и Газ, 2004. – 368 c.
42. ЯкубовичА.Л.,ЗайцевЕ.И.,ПржиягловскийС.М.Ядерно-
геофизические методы анализа горных пород. М., Недра, 1982. – 271 c.
43. Ларионов В.В., Резванов Р.А. Ядерная геофизика и радиометрическая
разведка – М.: Недра, 1990. – 316 c.
44. Кожевников Д.А. Гамма-спектрометрия в комплексе геофизических
исследований нефтегазовых скважин. — Методическое пособие. М.: 1998. – 42 с.
45. Кожевников Д.А. Гамма-метод изучения естественной радиоактивности
горных пород в нефтегазовых скважинах (интерпретационно-метрологическое
обеспечение): конспект лекций. – М.; МИНГ, 1989, – 62 с.
46. Голодных Е.В., Бориков В.Н. Моделирование распространения гамма-
излучения в горной породе для определения регистрационных характеристик
измерительного блока системы контроля положения ствола горизонтальной
скважины / Е. В. Голодных, В. Н. Бориков // Контроль. Диагностика. – 2014 – №11
– [C. 38-44].
47. Патент RU 2490448, класс Е21В47/022, G01V5/12, опубликовано
20.08.2013 / Устройство для контроля положения ствола горизонтальной
скважины / Голодных Е.В., Бориков В.Н., Федулов А.В.
48. Голодных Е.В., Бориков В.Н. Устройство для контроля положения
ствола горизонтальной скважины / Е. В. Голодных, В. Н. Бориков // Контроль.
Диагностика. – 2012. – №13 – [С. 16-18].
49. СидоренкоВ.В.,КузнецовЮ.А.,ОводенкоА.А.Детекторы
ионизирующих излучений. – Л.: Судостроение, 1984. – 240 с.
50. Сторм Э., Исраэль Х. Сечения взаимодействия гамма-излучения (для
энергий 0,001…100 МэВ и элементов с 1 по 100). – М.: Атомиздат, 1973. – 256 с.
51. АбрамовА.И.,КазанскийЮ.А.,МатусевичЕ.С.Основы
экспериментальных методов ядерной физики. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 132
с.
52. Курашов А.А. Идентификация ионизирующих излучений средних и
низких энергий. – М.: Атомиздат, 1979. – 79 с.
53. Голодных, Е. В. Обзор детекторов гамма-излучения для контроля
положения ствола горизонтальной скважины / Е. В. Голодных // Вестник науки
Сибири/НациональныйисследовательскийТомскийполитехнический
университет (ТПУ). – Томск: Изд. ТПУ, 2013. – №1. – [С. 129-138].
54. ЛяпидевскийВ.К.Методыдетектированияизлучений.–М.:
Энергоатомиздат, 1987. – 379 с.
55. Физические справочные данные // NIST Physical Reference Data. 2010.
URL: http://www.nist.gov/pml/data/index.cfm (дата обращения: 23.05.2016).
56. Wyard S.J. Radioactive-source corrections for Bremsstrahlung and scatter //
Nucleonics. – 1955. – V. 13. – № 7. – P. 44–47.
57. Kozhevnikov D.A. and Kalmykov G.A., 1997. Metrological Сharacteristics of
a Natural Spectral Gamma Ray Logging System. IEEE Transactions on Nuclear
Science. Vol.44, No.2, pp.148-152.
58. Голодных Е.В., Бориков В.Н. Разработка измерительного блока для
устройства контроля положения ствола горизонтальной скважины / Е. В.
Голодных, В. Н. Бориков // Контроль. Диагностика. – 2013. – №9 – [С. 51-57].
59. Голодных Е. В. Разработка системы контроля положения ствола
горизонтальной скважины / Е. В. Голодных // Неразрушающий контроль: сборник
трудов IV Всероссийская научно-практической конференции «Неразрушающий
контроль: электронное приборостроение, технологии, безопасность»: в 2 т. /
Томский политехнический университет. – Т. 1. – Томск: Изд-во Томского
политехнического университета, 2014 – [С. 246-249].
60. Golodnykh E.V., Borikov V.N. Device for Control of the Horizontal Borehole
Position [Электронный ресурс] / Evgeniy.V. Golodnykh, Valeriy.N. Borikov // 2013
International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON).
Proceedings. – Krasnoyarsk: Siberian Federal University. Russia, Krasnoyarsk,
September 12-13, 2013. IEEE Catalog Number: CFP13794-CDR. ISBN: 978-1-4799-
1060-1.
61. КалининА.Г.,ЛевицкийА.З.,МессерА.Г.,СоловьевН.В.
Практическое руководство по технологии бурения скважин на жидкие и
газообразныеполезныеископаемые:Справочноепособие/Подред.А.Г.
Калинина. – М.: ООО “Недра-Бизнесцентр”, 2001. – 452 c.
62. Golodnykh E.V., Borikov V.N. Device for borehole position control / E.V.
Golodnykh, V.N. Borikov // Современные техника и технологии: сборник трудов
XIХ Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и
молодых ученых. В 3 т. Т. 1 / Национальный исследовательский Томский
политехнический университет (ТПУ). – Томск: Изд. ТПУ, 2013. – [С. 217-218].
63. Голодных Е. В., Бориков В.Н. Ретрансляционный модуль для
телеметрической системы с электромагнитным каналом связи / Е. В. Голодных, В.
Н. Бориков // Фундаментальные исследования – 2015 – №5 – [C. 269-273].
64. Молчанов А.А., Лаптев В.В., Моисеев В.Н., Челокьян Р.Я. Аппаратура и
оборудование для геофизических исследований нефтяных и газовых скважин:
Справочник /А.А. Молчанов, В.В. Лаптев, В.Н. Моисеев, Р.С. Челокьян – М.:
Недра, 1987. – 263 с.
65. Патент на изобретение 2585617 Российская Федерация, МПК E21B47/13.
Ретрансляционный модуль для телеметрической системы с электромагнитным
каналом связи / Голодных Е.В., Бориков В.Н., Рева А.В. / заявитель и
патентообладатель Национальный исследовательский Томский политехнический
университет (RU) – 2015110367/03; заявл. 23.03.2015; Опубл. 27.05.2016.
66. ГолодныхЕ.В.Апробацияретрансляционногомодулядля
телеметрической системы с электромагнитным каналом связи / Е. В. Голодных //
сборник трудов VII Научно-практической конференции «Информационно-
измерительная техника и технологии» с международным участием / Томский
государственный университет – Томск: Изд-во ТГУ, 2016 – [С. 32-37].
67. ЛобанковВ.М.,СвятохинВ.Д.Системаобеспеченияединства
измерений параметров нефтегазовых пластов и скважин// Научн.-техн. вестник
«Каротажник».-2005.-№10-11.-С.199-206.
68. СвятохинВ.Д.Градуировочныехарактеристикистационарного
нейтронного каротажа// Научн.-техн. вестник «Каротажник».-2008.-№5.-С.113-
117.
69. Лобанков В.М., Святохин В.Д Эталонные модели пластов и скважин для
нефтепромысловой геофизики// Нефтегазовое дело.-Том 5.- № 2. – 2007.-С.71-76.
70. Святохин В.Д. Исследование неоднородности стандартных образцов
пористостигорныхпород,пересеченныхскважиной/Информационные
технологии в нефтегазовом сервисе. – Тезисы докладов научной конференции.-
Уфа.-2006.-С.97-98.
71. СвятохинВ.Д.Эталонныемоделипластовгорныхпороддля
геофизических предприятий/ Новая техника и технологии для геофизических
исследований.-Тезисы докладов научной конференции.-Секция D VII Конгресса
нефтегазопромышленников России.-Уфа.-2007.-С.137-140.
72. ГОСТ 8.009-72 ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики
средств измерений.
73. ГОСТ 8.010-72 ГСИ. Общие требования к стандартизации и аттестации
методик выполнения измерений.
74. ГОСТ 22609-77. Геофизические исследования в скважинах. Термины,
определения и буквенные обозначения.
75. ГОСТ26116-84Аппаратурагеофизическаяскважинная.Общие
технические условия.
76. Метрологическое обеспечение геофизических исследований скважин/
А.М. Блюменцев, Г.А. Калистратов, В.М. Лобанков, В.П. Цирульников.-М.:
Недра, 1991.-266 с.
77. ШироковВ.Н.,ЛобанковВ.М.Метрология,стандартизация,
сертификация: Учебник. – М.: МАКС Пресс, 2008. – 498 с.