Назначение геофизического кабеля, его устройство, основные параметры

Геофизический кабель Грузонесущий кабель контроля, управления и сигнализации для цепей дистанционного измерения геофизических свойств пород, проходимых при бурении и промыслово-геофизической разведке скважин Область применения: Кабели грузонесущие геофизические предназначены для спуска и подъема геофизических приборов и аппаратов, их питания электроэнергией номинального напряжения до 600 В, осуществления информационной связи между наземной регистрирующей аппаратурой и скважинными приборами, проведения прострелочно-взрывных работ в скважинах, имеющих в призабойной зоне температуру до 200^оС и гидростатическое давление до 98 Мпа, а, также для измерения глубины нахождения геофизического прибора или аппарата в каждый момент времени.

Грузонесущие геофизические бронированные кабели (в дальнейшем — кабели) применяют для спуска и подъема скважинных приборов (сборок) и измерения глубины их нахождения в скважине, питания приборов электроэнергией, в качестве каналов информационной связи между наземным регистратором и приборами, для выполнения различных работ в скважинах.

Для ГИС применяют кабели, отвечающие требованиям отраслевого стандарта ОСТ 153−39.1−005−00 «Кабели грузонесущие геофизические бронированные. Общие технические условия». М.: Минтопэнерго РФ, 2000 и РД «Техническое описание и инструкция по эксплуатации грузонесущих геофизических бронированных кабелей». М.: Минтопэнерго РФ и МПР РФ, 1998. В зависимости от типа кабеля его характеристики должны находиться в пределах:

• § разрывное усилие — 10−130 кН, по отдельному заказу — 180 кН;
• § термостойкость — 90−200 °С, по отдельному заказу — до 250 °C;
• § электрическое сопротивление токопроводящей жилы постоянному току при 20 °C — не более 6−40 Ом/км;
• § емкость — 0,06−0,09 мкФ/км между жилой и броней, 0,10−0,14 мкФ/км между двумя жилами;
• § индуктивность на частоте 1кГц — 0,8−2,5 мГн/км при использовании жилы и брони и 2,5−3,5 мГн/км — при использовании двух жил;
• § электрическое сопротивление изоляции жил при 20 °C — не менее 15 000 МОм в пересчете на 1 км при измерении непосредственно после изготовления и 0,5−20 МОм в процессе эксплуатации;
• § коэффициент затухания на частоте 50 кГц — не более 7,5−9,9 дБ/км;
• § волновое сопротивление — не менее 63−100 Ом/км;
• § максимальное рабочее напряжение — 600 В;
• § гарантийный срок эксплуатации — 12 месяцев при наработке до первого отказа не менее 200 км пробега через мерный ролик;
• § минимальный пробег до списания — 1800−2200 км;
• § минимальное электрическое сопротивление изоляции жил кабеля, при котором производится его списание, — 0,5 МОм.

Выбор кабеля проводят с учетом: характера работ (ГИС, ПВР, свабирование); типов применяемых скважинных приборов (рассчитанных на работу с одно-, трех-, семижильным кабелем); глубин исследуемых скважин и забойной температуры (разрывное усилие, термостойкость); свойств промывочной жидкости (вид изоляции жил).

Ввод кабеля в эксплуатацию проводит персонал каротажной партии (отряда).

Перед вводом в эксплуатацию кабель перематывают с транспортного барабана на лебедку каротажного подъемника. Конец кабеля пропускают через отверстие в обечайке барабана и подсоединяют к коллектору. Крепление кабеля на внешней поверхности обечайки не допускается во избежание повреждения изоляции жил. Кабель на барабане не крепят: он удерживается за счет сил трения между барабаном и витками кабеля, для чего не менее половины витков кабеля последнего ряда не сматывают с барабана при спускоподъемных операциях. Кабель наматывают на барабан под натяжением, соответствующем натяжению в скважине и обеспечивающем плотную без перехлестывания укладку витков; натяжение не может быть меньшим 5 кН.

В случае, когда кабель был смотан с заводского барабана на лебедку подъемника при недостаточном натяжении, производят его вытяжку в полевых условиях (растянув кабель на земной поверхности с подвешенным к нему через вращающееся соединение грузом и наматывая на барабан со скоростью около 1000 м/ч) или о процессе не менее двух спусков и подъемов кабеля с грузом в скважине.

Крепление кабельного наконечника к геофизическому кабелю производят проволоками внешнего повива брони, ослабляя место крепления по сравнению с разрывным усилием кабеля. Ориентировочное число заделываемых проволок приведено в таблице 6.

При использовании кабеля в качестве гибких элементов (вставок) скважинных приборов разрывное усилие его крепления к узлам прибора должно быть равным разрывному усилию заделки кабельного наконечника.

Таблица 1 — Число проволок геофизического кабеля, заделываемых в кабельный наконечник.

Сращивание геофизического кабеля рекомендуется как крайняя мера. Длина наращиваемого снизу отрезка должна составлять не более 20% длины кабеля, находящегося на лебедке, и не превышать 2000 м.

Ремонт геофизического кабеля выполняют в случае, если обрыв брони или другое механическое повреждение произошли на концевом отрезке длиной не менее 300 м, в противном случае отрезок кабеля с поврежденным участком необходимо отрубить.

Разметку геофизического кабеля в стационарных условиях выполняют на разметочной установке, например, типа УPC-10−10, обеспечивающей разметку кабеля под натяжением. Натяжение должно изменяться плавно или ступенчато через 500−1000 м, первый участок кабеля длиной 2000 м может быть размечен при постоянной нагрузке.

Для разметки кабеля в полевых условиях используют переносные установки, например УAPK2−0,5 а при малых глубинах скважин (менее 300 м) допускается ручная разметка с использованием мерной ленты. В процессе разметки и после нее контролируют наличие выставляемых магнитных меток.

Новый кабель в течение первого месяца эксплуатации рекомендуется размечать перед каждым выездом на скважину. В дальнейшем разметку проводят с периодичностью, указанной в таблице 7 в днях и километрах пробега кабеля через мерный ролик, в зависимости оттого, что раньше наступит. Эти сроки уточняют в каждом районе работ.

Таблица 2 — Максимальные интервалы между периодическими разметками кабеля.

Кабель подлежит обязательной повторной разметке:

• § после освобождения от прихвата кабеля или прибора;
• § после нахождения на каротажном подъемнике без использования более 1 месяца со сроком эксплуатации до 3 месяцев и более 2 месяцев со сроком эксплуатации 3 месяца и более.

Геофизический кабель или его отрезок считается непригодным к дальнейшей эксплуатации, если имеет место:

• § обрыв жил;
• § сопротивление изоляции составляет менее 0,5 МОм;
• § количество обрывов проволок брони превышает 3 на 1 км;
• § абразивный износ проволок наружного повива превышает 40% по диаметру;
• § разрывное усилие при чистом растяжении меньше номинального на 30% (быстрое уменьшение разрывного усилия для новых кабелей, не имеющих существенного абразивного износа брони, что может наблюдаться при эксплуатации в скважинах с сероводородом);
• § овальность кабеля достигает значений 3,5% при работе через лубрикатор и 25% для других кабелей.

Спускоподъемные операции с применением геофизического кабеля относятся к работам с высокой потенциальной аварийностью, поэтому их выполняют, соблюдая требования, выработанные долголетней практикой ГИС.

Перед подсоединением скважинного прибора проверяют сопротивление изоляции жил кабеля и отсутствие обрывов жил. Сопротивление изоляции должно быть в пределах 0,5−20 МОм на всю длину кабеля в зависимости от вида выполняемых исследований и работ.

На расстояниях 10 и 50 м от кабельного наконечника на кабеле устанавливают хорошо видимые предохранительные метки из изоляционной ленты, информирующие о приближении скважинного прибора к устью скважины.

Спуск геофизического кабеля в скважину осуществляют со скоростью, не превышающей 8000 м/ч, а при спуске длинных сборок — не превышающей 5000 м/ч.

При подходе к забою скорость снижают до 350 м/ч, перепуск кабеля не должен превышать 2−5 м. Стоянка прибора на забое не должна превышать 5 мин. Иное значение допустимого времени стоянки определяется техническим состоянием ствола скважины и заблаговременно устанавливается соглашением между геофизическим предприятием и недропользователем.

Резкое торможение барабана лебедки во время спуска недопустимо во избежание соскальзывания кабеля с роликов и его дальнейшего обрыва.

Начинать подъем кабеля следует плавно, без рывков, медленно увеличивая скорость движения до значения, принятого для выполнения соответствующих видов ГИС. При приближении скважинного прибора на 50 м к башмаку обсадной колонны или к устью скважины скорость должна быть снижена до 250 м/ч.

Выше интервала запланированных исследований, где не ведут регистрацию данных, скорость подъема увеличивают до 5000 м/ч. На выходе из скважины кабель очищают всеми возможными способами — струей воды, в зимнее время — горячей водой с паром, обдувом воздухом, механическими скребками, но не вручную.

Спуск и подъем кабеля контролируют по показаниям датчиков натяжения и глубин. В неподвижном состоянии в открытом стволе кабель должен находиться не более 5 мин.

В случае более длительных (более 5 мин) технологических остановок скважинного прибора, необходимых для проведения исследований неподвижными приборами (например, произвести отбор проб пластовых флюидов или образцов пород), кабель необходимо «расхаживать». Для этого на кабеле у барабана лебедки устанавливают контрольную метку и периодически спускают, а затем поднимают до метки несколько метров кабеля. Длительность технологических остановок определяется техническим состоянием ствола скважины и заблаговременно устанавливается соглашением между геофизическим предприятием и недропользователем.

Геофизические исследования и работы в скважинах должны быть прекращены, а кабель и скважинный прибор извлечены из скважины при:

• § появлении нефтегазопроявлений и переливов промывочной жидкости:
• § поглощении промывочной жидкости с понижением уровня более 15 м/ч;
• § возникновении затяжек кабеля при подъеме;
• § неоднократных остановках скважинного прибора при спуске, кроме как на известных уступах и в кавернах;
• § производстве на буровой работ, не связанных с геофизическими исследованиями и мешающих проведению последних;
• § возникновении неисправности лаборатории, подъемника, скважинного прибора, кабеля;
• § ухудшении метеоусловий: при видимости менее 20 м, скорости ветра более 20 м/с, обледенении кабеля.

В случае прихвата кабеля или прибора, который фиксируют по приближению значения натяжения кабеля к его разрывной прочности, необходимо немедленно остановить подъем.

Для освобождения кабеля от прихвата проводят многократные «расхаживания» кабеля с изменением нагрузки от значения массы кабеля до половины фактического разрывного усилия в точке заделки его в кабельном наконечнике. Переменные нагрузки создают с помощью подъемника, натягивая кабель и резко снимая натяжение отключением привода лебедки.

Иногда кабель удается освободить, оставив его на некоторое время под сильным натяжением. Если такая мера не дает положительных результатов, то вновь повторяют многократные «расхаживания». Их прекращают при явной безрезультативности выполняемых действий, но в любом случае при образовании «жучка», «фонаря» или порывах пяти и более проволок брони наружного повива.

После неудачных попыток освобождения кабеля «расхаживанием» его оставляют под натяжением и оповещают руководство геофизического предприятия и недропользователя о возникшей аварийной ситуации. Последующие мероприятия по ликвидации аварии выполняют согласно плану, разработанному обеими сторонами.

Обрыв геофизического кабеля при прихвате осуществляют буровой лебедкой или лебедкой подъемника, если работы выполнялись в обсаженной скважине без грузоподъемного механизма.

Оборванный в скважине конец кабеля захватывают с помощью спущенного на бурильных трубах (или НКТ в обсаженных скважинах) «ерша», представляющего собой стальной конус с приваренными к нему под углом крюками.

Другой вариант освобождения кабеля, прибора и груза, которые не имеют ловильной «гребенки» на головке, реализуют с помощью овершота или патрубка, выполняющего роль овершота для захвата скважинного прибора. Для этого:

• § кабель обрубают у лебедки подъемника;
• § пропускают конец кабеля через отверстие в овершоте;
• § обрубленный кусок кабеля сращивают с кабелем, оставшимся на лебедке, и натягивают с помощью лебедки подъемника;
• § опускают овершот на бурильных трубах или НКТ без их вращения, оставляя кабель за внешней поверхностью труб;
• § опустив трубы на глубину, на несколько метров превышающую глубину прихвата, восстанавливают циркуляцию и медленно опуская трубы (и стравливая кабель с лебедки подъемника при увеличении натяжения) промывают скважину до ликвидации прихвата, которую определяют по резкому уменьшению натяжения кабеля;
• § если прихвачен также скважинный прибор, то спуск труб продолжают до входа головки прибора в овершот;
• § подъем кабеля и труб после ликвидации прихвата производят синхронно на малой скорости.

Особые меры предосторожности предпринимают при ликвидации радиационных аварий.

Радиационными авариями при проведении ГИС и работ приборами на кабеле в нефтяных и газовых скважинах являются события, обусловленные неисправностями технических средств, неправильными действиями работников, стихийными природными воздействиями или иными причинами, вызывающие потерю источника ионизирующего излучения, которая может привести или приводит к облучению людей выше установленных норм или радиоактивному загрязнению окружающей среды.

К наиболее радиационно опасным авариям относят:

• § обрыв прибора и оставление источника ионизирующего излучения в скважине;
• § повреждение источника, аварийно оставленного в скважине;
• § потерю источника в пути следования к месту проведения работ или при временном хранении на скважине;
• § разрушение (разгерметизация) содержащих радиоактивные изотопы транспортируемой активационной установки, емкости с меченой жидкостью или линий обвязки устья скважины, с использованием которых производится их закачка в скважину.

Перечень возможных радиационных аварий для конкретных условий работы с ионизирующими источниками и радиоактивными веществами заблоговременно согласовывается с органами государственного санитарно-эпидемиологического надзора.

Ликвидация радиационных аварий осуществляется силами нефтяной, газовой и геофизической организаций по индивидуальному плану, согласованному с региональными органами государственного санитарно-эпидемиологического надзора, Госатомнадзора России, МПР России, при участии, в случае необходимости, сил и средств МЧС России.

Обеспечение радиационной безопасности при ликвидации аварии должна регламентироваться отраслевой инструкцией, разработанной на основе требований СП 2.6.1.799−99 «Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности ОСПОРБ-99», М: Минздрав России, 2000.

При ликвидации аварии обязательны:

• § постоянный радиационный контроль промывочной жидкости и бурильного инструмента, извлекаемых их скважины;
• § подтверждение факта нахождения скважинного прибора с источником на забое и отсутствие разгерметизации источника;
• § как крайнее средство, применяют тампонаж скважинного прибора цементным раствором с дальнейшим контролем головы цементного камня.

При аварии с разгерметизацией источника работы по ликвидации ведут с обязательным дозиметрическим и радиометрическим контролем, комплексом мер по дезактивации и защите персонала.

О каждой радиационной аварии составляют акт с указанием причин и мер по их предупреждению. В случае разногласий при определении причин аварии должна быть проведена техническая экспертиза третьей стороной.