КОМПЛЕКСНАЯ АППАРАТУРА КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СКВАЖИН

Предполагаемая полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности, и предназначена для геофизических исследований обсаженных скважин.
Известен способ комплексной оценки качества перфорации скважин, в котором до и после перфорации спускают в обсадную колонну скважины ниже кровли ближайшего ниже залегающего под интервалом перфорации пласта-коллектора аппаратуру электромагнитной дефектоскопии обсадных колонн и аппаратуру акустического контроля цементирования скважин (пат. РФ №2097549, приоритет 24.03.1995 г., Е21В 47/00, опубл. 21.11.1997 г.).
Сущность способа заключается в том, что на кривых, зарегистрированных аппаратурой электромагнитной дефектоскопии обсадных колонн после перфорации, четко отмечаются отсутствующими до перфорации аномалиями границы перфорированного интервала и участки нарушения целостности (трещины) обсадной колонны, которые могут возникать после перфорации выше и ниже перфорированного интервала, а на кривых, зарегистрированных аппаратурой акустического контроля цементирования после перфорации, отмечаются отсутствующими до перфорации аномалиями участки нарушения целостности цементного кольца или его контакта с колонной и породой. Такое явление объясняется тем, что способы электромагнитной дефектоскопии чувствительны к нарушениям целостности обсадных колонн, а способы акустического контроля цементирования скважин - к нарушению целостности цементного кольца или его контактов с колонной и породой.
Недостаток известного комплекса, включающего аппаратуру электромагнитной дефектоскопии обсадных колонн и аппаратуру акустического контроля цементирования скважин, заключается в том, что он конструктивно выполнен в виде набора двух отдельных модулей, каждый из которых имеет свой канал питания, управления и передачи информации, что усложняет комплексную аппаратуру. Передача информации в аналоговой форме снижает скорость обработки и интерпретации.
Известна комплексная аппаратура контроля технического состояния скважин ТСМ-42 (Каталог продукции ОАО НПП «ВНИИГИС», gis-), которая предназначена для оценки состояния цементного камня за обсадной колонной путем измерения динамических и кинематических параметров упругих волн, периода акустических шумов и температуры с привязкой данных к геологическому разрезу по каналу ГК (гамма-каротаж). Аппаратура снабжена датчиком ЭМДС (электромагнитный дефектоскоп) и позволяет определить толщину стенок, выявить дефекты колонны типа трещин, интервалы коррозии и механического истирания, установить местонахождения муфтовых соединений, центраторов и башмака колонны.
К недостаткам аппаратуры следует отнести передачу результатов измерений в аналоговой форме по каротажному кабелю, что влияет на уровень помех на передаваемый сигнал и препятствует одновременной регистрации данных нескольких каналов. Передача информации в аналоговой форме снижает скорость обработки и интерпретации.
Задачей заявляемой комплексной аппаратуры контроля технического состояния скважин (АКЭМ) является расширение функциональных возможностей аппаратуры за счет введения в блок-схему зонда функциональных элементов, обеспечивающих одновременную передачу в цифровой форме измеренных данных от акустических датчиков и датчиков электромагнитной дефектоскопии, с привязкой данных к геологическому разрезу по каналу ГК, что увеличивает скорость передачи данных и обработки в режиме «Online», снижающих время «задалживания» скважин для проведения геофизических исследований.
Указанная задача решается тем, что комплексная аппаратура контроля технического состояния скважин (АКЭМ), включающая акустические излучатели с приемником упругих колебаний, приемно-излучающие электромагнитные преобразователи и датчик ГК, в отличие от известного, представляет собой сочлененные между собой блок электроники и блок зондовой части, при этом зондовая часть выполнена в виде акустического изолятора, в корпусе которого размещены разнесенные между собой по оси прибора акустические излучатели, приемник упругих колебаний, приемно-излучающие электромагнитные преобразователи осевого и радиального направления и датчик ГК, а блок электроники содержит задающий генератор синхронизирующих импульсов (генератор), одним выходом подключенный к делителю частоты акустических импульсов, который соединен с двумя генераторами высоковольтных импульсов, выход каждого из которых подключен к соответствующему излучателю упругих колебаний, второй выход генератора подсоединен к входу делителя частоты электромагнитных импульсов, выходы которого подсоединены к двум другим генераторам высоковольтных импульсов, которые связаны с входными обмотками приемно-излучающих электромагнитных преобразователей, выходные обмотки которых соединены с усилителем электромагнитных импульсов, вход которого соединен с генератором, в свою очередь, выход приемника упругих колебаний соединен с усилителем акустических импульсов, вход которого соединен с генератором, при этом выход усилителя акустических импульсов, оборудованного схемой для временной селекции по выделению амплитуды продольной волны, и выход усилителя электромагнитных импульсов, оборудованного схемой временной селекции принятого сигнала, зависящего от диаметра обсадной колонны, а также выход генератора и выход датчика ГК, соединенный с усилителем сигнала канала ГК, соединены с оцифровывающим полученные сигналы блоком, передающим данные по каротажному кабелю на поверхность.
На фиг. 1 представлена компоновка комплексного зонда аппаратуры АКЭМ.
На фиг. 2 дана функциональная блок-схема аппаратуры АКЭМ.
Комплексная аппаратура выполнена из сочлененных между собой блока электроники 1 и зондовой части 2, выполненной в виде акустического изолятора (фиг. 1). Корпус акустического изолятора 2 может представлять собой чередующиеся элементы из материалов С различной акустической жесткостью, выполненными в виде металлических полуцилиндров с внутренними пазами и шайбами между ними, и защитную оболочку, которая обеспечивает герметичность внутренней полости акустического изолятора от воздействия жидкости и газа, заполняющих скважину, и гарантирует стабильность акустических характеристик всего изолятора в целом (авт. свид. СССР №1045188, приор. 12.02.1982 г., опубл. 30.09.1983 г.).
В корпусе зондовой части 2 установлены акустические излучатели 3 и 4, разнесенные на 0,25 м, и приемник упругих колебаний 5, расположенный от ближнего излучателя 4 на расстоянии 1,5 м. Внутри зондовой части 2 располагаются приемно-излучающие электромагнитные преобразователи 6 и 7 осевого и радиального направления, находящиеся от акустических излучателей 3 и 4 соответственно на расстоянии 0,2 м, и индикатор гамма-излучения (ГК) 8, расположенный от ближнего излучателя 5 на расстоянии 0,1 м.
Общая длина зондовой части 2 прибора составляет 2,5 м, а длина блока электроники 1-1,5 м.
Функциональная блок-схема аппаратуры АКЭМ (фиг. 2) состоит из задающего генератора синхронизирующих импульсов 9 (генератор), подключенного к делителю частоты акустических импульсов 10, который соединен с двумя генераторами высоковольтных импульсов 11 и 12, выход каждого из которых подключен к соответствующему излучателю упругих колебаний 3 и 4. Второй выход генератора 9 подсоединен к входу второго делителя частоты электромагнитных импульсов 13, выходы которого подсоединены к генераторам высоковольтных импульсов 14 и 15, которые связаны с входными обмотками приемно-излучающих электромагнитных преобразователей 6 и 7 осевого и радиального направления, с выходных обмоток которых напряжение самоиндукции подается на усилитель 16, оборудованный схемой временной селекции принятого сигнала, зависящего от диаметра обсадной колонны, вход которого соединен с генератором 9.
Выход приемника упругих волн 5 соединен с усилителем акустических импульсов 17, вход которого соединен с генератором 9, при этом выход усилителя акустических импульсов 17, оборудованного схемой для временной селекции по выделению амплитуды продольной волны, и выход усилителя электромагнитных импульсов 16, оборудованного схемой временной селекции принятого сигнала, зависящего от диаметра обсадной колонны, а также выход генератора 9 и выход датчика ГК 8, соединенный с усилителем сигнала канала ГК 18, соединены с оцифровывающим полученные сигналы блоком 19, передающим данные по каротажному кабелю 20 на поверхность.
Работает аппаратура АКЭМ следующим образом.
Акустические излучатели 3, 4, управляемые представленной функциональной схемой, и приемник упругих колебаний 5 выполняют функцию акустического контроля цементирования скважин.
Приемно-излучающие электромагнитные преобразователи осевого и радиального направления 6 и 7, управляемые представленной функциональной схемой, выполняют функцию электромагнитной дефектоскопии обсадной колонны скважины.
В процессе акустического контроля цементирования скважин тактовые (синхронизирующие) импульсы с генератора 9 с частотой 100 Гц поступают на блок делителя частоты акустических импульсов 10, с которого с частотой 50 Гц попеременно поступают на импульсные генераторы 11 и 12, которые поочередно возбуждают акустические излучатели 3 и 4.
Упругие колебания от излучателей 3 и 4, пройдя через обсадную колонну и цементный камень, поступают на приемник 5, а от него - на вход усилителя акустических импульсов 17, оборудованного схемой для временной селекции по выделению амплитуды продольной волны, где осуществляется временная селекция продольной волны и ее последующее усиление, после чего сигнал поступает на блок оцифровки 19.
В процессе электромагнитной дефектоскопии тактовые импульсы с генератора 9 поступают на блок делителя частоты электромагнитных импульсов 13, с которого уже с частотой 25 Гц попеременно поступают на входные обмотки генераторов высоковольтных импульсов 14 и 15, которые поочередно возбуждают приемно-излучающие электромагнитные преобразователи 6 и 7.
ЭДС самоиндукции, возбуждаемой в металле обсадной колонны, наводит в выходной обмотке приемно-излучающих электромагнитных преобразователей 6 и 7 потенциал импульсного типа, который поступает на вход усилителя 16, где он подвергается временной селекции в пределах временного диапазона, соответствующего приходу импульса ЭДС самоиндукции от стенки обсадной колонны, а затем усиливается и поступает на вход блока оцифровки 19.
Интенсивность естественного гамма-излучения, окружающих скважину горных пород, регистрируется непрерывно в процессе перемещения скважинного прибора индикатором ГК 8, затем усиливается в блоке усилителя 18 и поступает на вход блока оцифровки сигнала 19, работа которого синхронизируется тактовыми импульсами, поступающими с генератора 9, что позволяет осуществлять последовательную коммутацию оцифрованного сигнала в виде информационных блоков, содержащих текущие данные АКЦ, ЭМДС и ГК, которые поступают через выход блока оцифровки 19 в каротажный кабель 20 и далее на поверхность.
Блок-схема комплексного прибора АКЭМ построена по принципу унификации работы основных функциональных элементов, что позволяет сократить габаритные размеры блока электроники и снизить себестоимость изготовления прибора за счет сокращения объема конструктивных материалов и металлоемкости его основных узлов.