СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ СКВАЖИНЫ
METHOD AND DEVICE FOR WELL VIDEO MONITORING

Изобретение относится к геологии и преимущественно предназначено для глубинного видеонаблюдения, например, при осуществлении визуального контроля и автоматизированной дефектоскопии состояния буровых скважин.
В процессе бурения скважины, добычи нефти и газа довольно часто возникает необходимость получения информации о состоянии внутри скважины в режиме реального времени. Например, получения данных о монтажных и/или эксплуатационных условиях работы оборудования, находящегося в скважине для определения начала коррозионных повреждений обсадных труб и др., чтобы своевременно ввести антикоррозионные вещества в скважину. А также при работах по техническому обслуживанию эксплуатационной скважины, таких как замена различных регуляторов потока или контроль положения и состояния перфораций обсадной трубы. Для этого используются различные устройства для наблюдения, которые содержат видеокамеру (US 5140319, опубл. 1992, WO 9938315, опубл. 1999). Но процесс видеонаблюдения осложняется вследствие непрозрачности скважинной жидкости, поэтому в зону видеонаблюдения закачивают оптически прозрачную жидкость, плотность которой подбирают максимально приближенной к плотности скважинной жидкости для уменьшения гравитационного перемешивания жидкостей.
Например, известен способ визуального исследования скважины (US 4238158, МПК G01N 21/01, опубл. 1980), включающий формирование оптически прозрачного участка на требуемой глубине посредством закачки оптически прозрачной жидкости, которую предварительно подготавливают путем смешивания двух или нескольких жидких и/или твердых компонентов. После формирования оптически прозрачного участка на требуемой глубине опускают устройство для наблюдения.
Недостатком известного способа является разрушение оптически прозрачного участка при введении устройства для наблюдения, смешивание оптически прозрачной и скважинной жидкостей и, как следствие, снижение «видимости». Кроме того, на плотность жидкости оказывает влияние температура окружающей среды, что может привести к существенной погрешности в выравнивании плотностей скважинной и оптически прозрачной жидкостей. Точный учет данных дестабилизирующих факторов практически невозможен, поэтому процессы гравитационного перемешивания не ликвидируются только подбором плотности жидкостей.
Наиболее близким является способ визуального исследования скважины, описанный в патенте US 5419188, МПК Е21В 47/00, опубл. 1995, который включает опускание прибора для исследования скважины на заданную глубину и последующее создание оптически прозрачного участка путем закачивания в зону наблюдения оптически прозрачной жидкости, плотность которой подобрана приближенной к плотности скважинной жидкости.
2
3
При закачивании под давлением оптически прозрачной жидкости непосредственно в зону наблюдения, происходит турбулентное смешивание закачиваемой и скважинной жидкостей, которое происходит вследствие относительно высокой скорости струи (порядка 1 м/с) оптически прозрачной жидкости, закачиваемой через шлангокабель (при сечении шланга порядка 3-4 см и производительности 1 м/ч). Турбулентное смешивание вызывает уменьшение прозрачности в исследуемом интервале, а также повышенный расход оптически прозрачной жидкости и увеличение времени на проведение скважинной видеосъемки.
Наиболее близким является устройство (US 5419188, МПК Е21В 47/00, опубл. 1995), содержащее резервуары с оптически прозрачной жидкостью, блок управления, насос, шлангокабель, на конце которого закреплен прибор для наблюдения и приспособление для закачивания оптически прозрачной жидкости.
Недостатком известного устройства является низкая степень прозрачности в исследуемом интервале при повышенном расходе оптически прозрачной жидкости вследствие гравитационного и турбулентного смешивания скважинной жидкости с оптически прозрачной жидкостью.
Задачей описываемого изобретения является создание способа и устройства для видеонаблюдения скважины, позволяющих создать стабильный оптически прозрачный участок в зоне видеонаблюдения.
Поставленная задача решается за счет того, что способ видеонаблюдения скважины включает погружение устройства для видеонаблюдения в скважину, создание в зоне видеонаблюдения оптически прозрачного участка путем закачивания оптически прозрачной жидкости, плотность которой подбирают приближенной к плотности скважинной жидкости. При закачивании оптически прозрачной жидкости и в процессе видеонаблюдения зону видеонаблюдения ограничивают разделителем потоков жидкости.
Описываемый способ позволяет стабилизировать оптически прозрачный участок за счет ограничения зоны видеонаблюдения, что предотвращает гравитационное и турбулентное смешивание жидкостей.
Задача решается за счет того, что устройство для видеонаблюдения для осуществления предложенного способа содержит резервуары с оптически прозрачной жидкостью, насос, блок управления, шлангокабель, на конце которого закреплен видеоприбор и приспособление подачи оптически прозрачной жидкости. На видеоприборе установлен разделитель потоков жидкости. Разделитель потоков жидкости также может быть выполнен в виде эластичного полого кольца, гидравлически связанного с приспособлением подачи оптически прозрачной жидкости, которое может быть выполнено в виде полых трубок. Причем торцы полых трубок, на которых могут быть установлены жиклеры, расположены ниже разделителя потоков жидкости.
Описываемое изобретение позволяет создать стабильный оптически прозрачный участок в зоне видеонаблюдения за счет применения разделителя потоков жидкости.
Фиг.1 - иллюстрация эксперимента по закачиванию оптически прозрачной жидкости без разделителя потоков жидкости в полость, имитирующую скважину со скважинной жидкостью.
Фиг.2 - иллюстрация эксперимента по закачиванию оптически прозрачной жидкости с разделителем потоков жидкости в полость, имитирующую скважину со скважинной жидкостью.
Фиг.3 - устройство для видеонаблюдения скважины с зонтичным пакером.
Фиг.4 - устройство для видеонаблюдения скважины с пакером в виде эластичного полого кольца.
Перед видеонаблюдением берут пробу скважинной жидкости, определяют ее плотность, подбирают плотность оптически прозрачной жидкости для закачивания в скважину максимально приближенной к скважинной, для того чтобы избежать гравитационного смешивания жидкости.
Видеоприбор опускают на шлангокабеле до отметки, где необходимо провести видеонаблюдение - зона видеонаблюдения. Зону видеонаблюдения ограничивают разделителем потоков жидкости. Далее, оптически прозрачная жидкость с плотностью, приближенной к плотности скважинной жидкости, закачивается с помощью насоса через шлангокабель и специальное приспособление в зону видеонаблюдения непосредственно перед видеоприбором. В результате, в зоне видеонаблюдения формируется стабильный оптически прозрачный участок.
Оптически прозрачная жидкость необходимой плотности может быть получена смешиванием различных компонентов, один из которых жидкий. Например, две жидкости разной плотности или жидкости и сухого компонента.
Был проведен ряд экспериментов, для которых изготовили макет скважины, заполненной имитацией скважинной жидкости с соответствующей плотностью. На фиг.1 - результат попытки создания оптически прозрачного участка в предполагаемой зоне видеонаблюдения путем закачки оптически прозрачней жидкости с плотностью, приближенной к скважинной жидкости (первый эксперимент). На фиг.2 - результат опыта по созданию оптически прозрачного участка в предполагаемой зоне видеонаблюдения по описываемому способу (второй эксперимент). Где темная жидкость - имитация скважинной жидкости (участок А), прозрачный участок - сформированный по описываемому способу (участок Б), участок с оптически прозрачной жидкостью, серая жидкость - смесь оптически прозрачной и скважинной жидкости, которая образовалась в результате их перемешивания при закачивании первой в макет скважины (участок В).
Как видно из результатов, в первом эксперименте предполагаемый оптически прозрачный участок имеет мутную серую окраску, что свидетельствует о том, что имело место смешение жидкостей. Перемешивание жидкостей вызвало плохую видимость и повышенный расход закачиваемой оптически прозрачной жидкости. Во втором эксперименте четко виден сформированный прозрачный участок с хорошей оптической видимостью.
Ограничение зоны видеонаблюдения от общей массы скважинной жидкости перед формированием оптически прозрачного участка позволяет значительно сократить влияние температуры окружающей среды на погрешность в выравнивании плотности между скважинной и закачиваемой жидкостью и, как следствие, сократить гравитационное смешивание. Кроме того, уменьшается турбулентное смешивание жидкостей, так как ограничение зоны видеонаблюдения устраняет перемешивание потоков жидкости, вызванное высокой скоростью закачиваемой под давлением струи оптически прозрачной жидкости. Сокращение потерь закачиваемой жидкости на гравитационное и турбулентное смешивание позволило также значительно уменьшить расход закачиваемой оптически прозрачной жидкости и сократить время на подготовку и проведение видеонаблюдения.
Устройство видеонаблюдения для осуществления описанного способа содержит резервуары 1, 2 и 3 (фиг.3 и фиг.4). Резервуар 1 - с оптически прозрачной жидкостью пониженной плотности, 2 - с оптически прозрачной жидкостью повышенной плотности. Резервуар 3 для смешивания жидкостей разной плотности сообщается с резервуарами 1, 2 и с насосом 4 посредством труб и кранов. Шлангокабель 5 представляет собой шланг 6, внутри которого проходит каротажный геофизический кабель 7. На конце шлангокабеля, посредством узла крепления 10, закреплен видеоприбор 8 и приспособление подачи оптически прозрачной жидкости 9, которое может быть выполнено, например, в виде полых трубок. На видеоприборе 8 установлен разделитель потоков жидкости 11.
В предпочтительном варианте исполнения изобретения, разделитель потоков жидкости выполнен в виде зонтичного пакера (фиг.3). В другом варианте исполнения - в виде эластичного полого кольца (фиг.4), которое может быть изготовлено, например, из резины и способно увеличивать объем (раскрываться) при нагнетании в него жидкости. При таком исполнении, приспособление подачи оптически прозрачной жидкости в виде полых трубок гидравлически связано с эластичным полым кольцом посредством отверстий 12, а на концах трубок установлены жиклеры для создания рабочего давления раскрытия в эластичном полом кольце.
Шлангокабель размещен на барабане 13 и направляющем ролике 14, которые закреплены на станине 15.
Функционирование устройства для видеонаблюдения, а также фиксирование видеонаблюдения осуществляется блоком управления 16.
Устройство для видеонаблюдения, в соответствии с описанным способом, работает следующим образом.
В предпочтительном варианте исполнения, когда устройство выполнено с разделителем потока жидкости в виде зонтичного пакера (фиг.3), видеоприбор 8 опускают в скважину 17, заполненную скважинной, оптически непрозрачной жидкостью 18. По достижении видеоприбором 8 зоны видеонаблюдения раскрывают зонтичный пакер для уменьшения турбулентного и гравитационного смешивания и с помощью насоса 4 начинают закачивать оптически прозрачную жидкость, которую предварительно подготавливают в резервуаре 3 путем смешивания двух жидкостей разной плотности, поступающих из резервуаров 1 и 2. Плотность готовой жидкости максимально приближена к плотности скважинной жидкости для предотвращения гравитационного смешивания жидкостей. Из резервуара 3 оптически прозрачная жидкость поступает в насос 4, который направляет ее по шлангокабелю 5 в приспособление подачи оптически прозрачной жидкости 9 и далее - в зону видеонаблюдения непосредственно перед видеокамерой. Таким образом, формируется участок оптически прозрачной жидкости 19.
В другом варианте исполнения устройства - с разделителем потока жидкости в виде эластичного полого кольца (фиг.4), работа устройства происходит аналогичным образом, за исключением того, что раскрытие разделителя потока жидкости происходит при подаче оптически прозрачной жидкости. При прохождении оптически прозрачной жидкости через приспособление подачи в виде полых трубок жиклеры обеспечивают перепад давления в несколько атмосфер между давлением в приспособлении подачи и скважинной жидкостью, окружающей видеоприбор. В результате, через отверстие 12 приспособления подачи в эластичное полое кольцо начнет поступать жидкость, раскрывая его и ограничивая зону видеонаблюдения.
Описываемый способ, а также устройство для его осуществления позволяют создать стабильный оптически прозрачный участок в зоне видеонаблюдения за счет исключения гравитационного и турбулентного смешивания скважинной и оптически прозрачной жидкости при ограничении зоны видеонаблюдения с помощью разделителя потоков жидкости. Уменьшение потерь закачиваемой оптически прозрачной жидкости на гравитационное и турбулентное смешивание также позволило уменьшить расход оптически прозрачной жидкости и сократить время на подготовку и проведение видеонаблюдения.