КОМПЛЕКСНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН

Полезная модель относится к геофизической технике и может быть использована для проведения гидротермодинамических исследований пластов и, преимущественно, паронагнетательных скважин, в частности, для уточнения геолого-гидродинамической модели продуктивного пласта и залежи, контроля продуктивности скважин и т.п.
Известен комплексный прибор для исследования скважин [RU 2442891, C1, E21B 47/00, 20.02.2016], выполненный с возможностью спуска в ствол скважины на каротажном кабеле и содержащий цилиндрический корпус, рычажный центратор, центрирующий прибор по оси скважины, датчик температуры потока флюида и термоиндикатор притока, расположенные на оси прибора, а также датчики состава флюида, размещенные на рычагах центратора и распределенные по периметру ствола скважины, причем, на оси прибора расположен дополнительный датчик состава флюида, центратор имеет по меньшей мере шесть рычагов, на каждом из которых размещен по меньшей мере один дополнительный датчик температуры потока флюида и по меньшей мере один дополнительный термоиндикатор притока, распределенные по периметру ствола скважины на одной линии с датчиками состава параллельно оси прибора, при этом прибор в хвостовой части снабжен дополнительным верхним рычажным центратором.
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности.
Кроме того, известен комплексный скважинный прибор [RU 2292571, C1, G01V 5/12, 27.01.2007], содержащий составной корпус, в котором установлены датчики локатора муфт (ЛМ), гамма-каротажа (ГК), давления (P), температуры (T), влагомера (W), термокондуктивного расходомера (СТИ) и резистивиметра (РИ), при этом, в приборе последовательно сверху вниз размещены в герметичной части составного корпуса датчики ГК, ЛМ и P, причем, чувствительная мембрана датчика P соединена с окружающей средой гидропроводным каналом, а в герметичных полостях негерметичной части составного корпуса - датчики T, W, СТИ и РИ, причем датчики T и W расположены в одном месте и смещены относительно продольной оси прибора на равные расстояния.
Недостатком этого устройства также является относительно узкие функциональные возможности.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является комплексный скважинный прибор [RU 2495241, C2, E21B 47/00, 10.10.2013], содержащий составной корпус, в котором установлены датчики локатора муфт (ЛМ), гамма-каротажа (ГК), давления (P), температуры (T), влагомера (W), термокондуктивного расходомера (СТИ) и резистивиметра (РИ), размещенные последовательно сверху вниз, в герметичной части составного корпуса - датчики ГК, ЛМ и P, причем, чувствительная мембрана датчика P соединена с окружающей средой гидропроводным каналом, а в герметичных полостях негерметичной части составного корпуса - датчики T, W, СТИ и РИ, причем, датчики T и W смещены относительно продольной оси прибора на равные расстояния и установлены в месте корпуса, на котором выполнены две пары взаимоперпендикулярных, разных по ширине сквозных окон, снабженных поперечными перемычками, причем, прибор снабжен модулем расходомера, содержащим центратор, хвостовик, корпус и установленную по оси корпуса турбинку с датчиками оборотов и направления вращения, при этом, в верхней части прибора установлен датчик усилий F, между прибором и модулем расходомера установлены стыковочный узел с фиксатором и двухшарнирный взаимоперпендикулярный электропроводный узел с осевым смещением осей вращения относительно продольной оси прибора, а прибор снабжен объемным модулем или влагомера (W), или термовлагомера (T-W), или вискозиметра (В).
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность измерений при относительно узких функциональных возможностях.
Задачей, которая решается в полезной модели, является создание комплексного прибора для исследования преимущественно паронегнетательных скважин с более широкими функциональными возможностями и более высокой точностью.
Требуемый технический результат заключается в повышении точности при одновременным расширением функциональных возможностей.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, выполненное в виде вертикально удлиненного корпуса, в котором размещены датчик температуры, первый датчик давления и локатор сплошности, соединенные с геофизическим кабелем, который выполнен с возможностью через вывод в верхней части корпуса передачу сигналов от датчика температуры, первого датчика давления и локатора сплошности на внешний геофизический регистратор, согласно полезной модели, введен второй датчик давления, который размещен на расстоянии 1 метра под первым датчиком, установленным в средней части корпуса, при этом, датчик температуры установлен в нижней части корпуса, а локатор сплошности установлен в верхней части корпуса, причем, второй датчик давления соединен с геофизическим кабелем, выполненным с возможностью через вывод в верхней части корпуса передачу сигнала от второго датчика давления на внешний геофизический регистратор.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, первый и второй датчики давления выполнены в виде струнных датчиков давления, у которых корпус и стягивающая струна выполнены из цельной заготовки.
Это обеспечивает повышение точности и стабильности измерений.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, датчики давления выполнены из стали 29Н26КХБТЮ-ВИ.
Это позволяет повысить точность измерений, поскольку обеспечивается минимальная зависимость частоты колебания стягивающей струны от температуры,
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в геофизическом кабеле для передачи сигнала первого и второго датчиков давлений и датчика температуры используется одна пара проводников при частотном разделении сигналов при их обработке.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве геофизического кабеля используют жаропрочный кабель с магнезиальной изоляцией в стальной утолщенной оболочке.
Это обеспечивает надежность устройства и возможность использования кабеля в качестве грузонесущего.
На чертеже представлен комплексный прибор для исследования скважин.
Комплексный прибор для исследования скважин содержит вертикально удлиненный корпус 1, в котором размещены датчик 2 температуры, первый датчик 3 давления и локатор 4 сплошности, соединенные с геофизическим кабелем 5, который через вывод в верхней части корпуса 1 соединен с внешним геофизическим регистратором.
Кроме того, комплексный прибор для исследования скважин содержит второй датчик 6 давления, который размещен на расстоянии 1 метра под первым датчиком 3 давления, установленным в средней части корпуса 1.
Особенностью комплексного прибора для исследования скважин является то, что, датчик 2 температуры установлен в нижней части корпуса 1, а локатор 4 сплошности установлен в верхней части корпуса 1, причем, второй датчик 6 давления соединен с геофизическим кабелем 4.
Первый 3 и второй 6 датчики давления выполнены в виде струнных датчиков давления, у которых корпус и стягивающая струна выполнены из цельной заготовки для обеспечения временной стабильности показаний. Преобразователи давления выполнены из стали 29Н26КХБТЮ-ВИ, обеспечивающую минимальную зависимость частоты колебания стягивающей струны от температуры. Второй и далее, возбуждающий импульс струны носит частотный характер и формируется предшествующей частотой колебания стягивающей струны. В геофизическом кабеле 5 для передачи сигнала первого 3 и второго 6 датчиков давлений и датчика 2 температуры используется одна пара проводников с частотным разделением сигналов. В качестве геофизического кабеля 5 используют жаропрочный кабель с магнезиальной изоляцией в стальной утолщенной оболочке, обеспечивающей использование кабеля в качестве грузонесущего.
Комплексный прибор для исследования скважин используют следующим образом.
Комплексный прибор используется, преимущественно, для исследования добывающих и нагнетательных скважин глубиной до 1600 м с аномально высокими пластовыми температурами до 350°C, а также скважин, подвергающихся паротепловой или парогазовой обработке.
Комплексный прибор для исследования скважин предназначен для уточнения геолого-гидродинамической модели продуктивного пласта и залежи, в частности, установление типа коллектора, определение фильтрационно-емкостных свойств пласта и оценка их изменения по площади и во времени, установление характера зависимости фильтрационных свойств от забойного давления, оценка гидродинамической связи по пласту и выявление непроницаемых границ.
Кроме того, прибор позволяет осуществить контроль продуктивности скважин, в частности, провести мониторинг состояния призабойной зоны скважин, сделать выбор скважин-кандидатов для проведения работ по повышению их продуктивности и оценить технологическую эффективность методов воздействия на призабойную зону и пласт.
Прибор может быть использован для анализа режимов работы скважин с целью их оптимизации, выбора способа эксплуатации и расчета подъемников, для контроля энергетического состояния залежей по данным измерений и гидродинамического моделирования, подготовить информацию по результатам гидродинамических исследований для математического моделирования, проектирования и контроля за разработкой нефтяных месторождений.
При парогазовом и паротепловом воздействии на пласт и призабойную зону скважин, кроме того, могут решаться задачи определения параметров теплоносителя, нагнетаемого в скважину (температура и давление на устье, на забое, степень сухости пара на забое, расчет тепловых потерь), определения интервалов поглощения теплоносителя в интервале перфорации, расчет количества теплоносителя, поступающего в различные интервалы, определения технического состояния нагнетательной колонны (при нагнетании пара), а также другие задачи, связанные с контролем разработки месторождений с применением паротепловых, парогазовых и термогазовых методов.
Комплексный прибор для исследования скважин измеряет давление и температуру по стволу скважины, производит локацию сплошности и передает полученную информацию по четырехпроводной линии связи внутри геофизического кабеля (выполняющего и функции грузонесущего кабеля в стальной оболочке с магнезиальной изоляцией) к электронному блоку (регистратору), расположенному на поверхности, для последующего преобразования в стандартный электрический сигнал и регистрации по соответствующим каналам измерения и обработки для обеспечения, в частности, с целью визуального отображения на мониторе компьютера и сохранения данных в электронном виде для дальнейшей обработки. Вариант с использованием четырехпроводной линии считать основным.
Преимущественным выполнением является использование в качестве материала корпуса сталь 12Х18Н12Т (ГОСТ 5632-72).
Измерение давления обеспечивается размещенными на 1 м друг от друга первым 3 и вторым датчиками давления, выполненными в виде струнных преобразователями давления. Преобразователь давления представляет собой петлю Бурдона изготовленную вместе со стягивающей струной из одного материала с низким коэффициентом температурного расширения. Принцип действия струнного преобразователя заключается в изменении собственных колебаний стягивающей струны от ее натяжения, которое пропорционально давлению.
Измерение производится следующим образом: на катушку возбуждения подаются с определенной периодичностью токовые импульсы, возбуждающие колебания струны, что приводит к возникновению колебаний в катушке, которые расшифровываются и преобразуются в величину давления регистрирующей аппаратурой. Первый 3 и второй 6 датчики давления изготавливаются на разные резонансные частоты.
Струнные датчики давления настроены на разные собственные резонансные частоты. Изменения давления изменяет резонансные частоты струнных датчиков, что фиксируется геофизическим регистратором, который, в свою очередь, высоковольтным импульсом длительностью равной резонансной частоте возбуждает затухающие колебания стягивающих струн датчиков. Длительность импульса возбуждения должна автоматически подстраиваться под резонансные частоты струнных датчиков. Время следования импульсов возбуждения для разных резонансных частот происходят каждые 5 секунд. Частоты колебаний стягивающих струн определяются геофизическим регистратором по нескольким неискаженным колебаниям и потом преобразуются в инженерные физические единицы давления. Первые колебания стягивающих струн всегда искажены. Чтобы избежать погрешности в измерениях первые 100 периодов частоты пропускаются, т.к. они будут искаженными, из последующих 100 периодов формируется импульс, длительность которого измеряется в микросекундах. Так как частота колебаний, генерируемая датчиком давления, нелинейно зависит от изменения давления, то весь диапазон измеряемых величин разбивается на определенное количество линейных участков, обеспечивающих необходимую погрешность измерений.
Первый 3 и второй 6 датчики давления разнесены на 1 метр друг от друга для того, чтобы измерять разность давлений на этом расстоянии. Это является достаточным, поскольку, в частности, в остановленной скважине одновременное измерение разности давлений, давления и температуры позволит нам определять плотность среды, а значит и ее физическую сущность, т.е. определить газ, нефть, воду или смесь этих компонентов.
В паронагнетательной скважине измерение тех же параметров в интервале перфорации позволит определить профиль приемитости, т.е распределение пара по толщине пласта, что очень важно для корректировки режима закачки и для разработки мероприятий для изменения ситуации (например изолировать пласты, или корректировать объемы закачки).
Локатор 4 сплошности представляет собой катушку индуктивности, размещенную на постоянном магните, и служит для наблюдения пути прохождения прибора в канале ствола скважины и привязки комплексного прибора по глубине. Принцип действия локатора основан на регистрации изменении магнитного поля катушки за счет влияния изменения сплошности колонны труб скважины (муфты, перфорация и прочее).
Датчик температуры предназначен для наблюдения за изменением температуры рабочей среды. Датчик температуры представляет собой термопару, горячим спаем которой является спай термоэлектродов кабеля пары "хромель-копель", размещенный в герметичном корпусе, вынесенном за пределы корпуса комплексного прибора, чтобы масса корпуса прибора не влияла на инерционность показаний температуры, а холодным спаем -входные клеммы регистратора (цифрового измерителя).
Таким образом, благодаря усовершенствованиям известного устройства достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении точности при одновременным расширением функциональных возможностей.