УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ

Полезная модель относится к области метрологического обеспечения геофизической аппаратуры, а именно к калибровке аппаратуры по контролю технического состояния эксплуатационных нефтяных и газовых скважин импульсным нейтронным методом, в частности к созданию стандартных образцов для градуировки и поверки аппаратуры.
В процессе длительной эксплуатации нефтегазовых месторождений серьезной проблемой являются перетоки и скопления газа как в межколонном пространстве скважин (появление межколонных давлений), так и в водоносных коллекторах надпродуктивных отложений (техногенные скопления). Для контроля технического состояния скважин применяемые сложные геофизические технологии, основанные на стандартных методах, в том числе нейтронных, не обеспечивают уверенного разделения зон скопления газа - в межколонном пространстве в объемных дефектах цементирования, либо в окружающих пластах-коллекторах. Для выявления зон техногенного скопления газа за обсадными колоннами эффективным является метод импульсного нейтронного каротажа ИННК по способу [1], основанному на анализе полного временного распределения плотности тепловых нейтронов. Для метрологического обеспечения раздельного выявления зон перетоков и скопления газа необходимо создание калибровочного устройства, моделирующего соответствующие скважинные условия - конструкцию скважины и характера заполнения межколонного и околоскважинного пространства.
Из уровня техники известен ряд калибровочных устройств различных конструкций, обеспечивающих метрологический контроль геофизической аппаратуры для решения различных геолого-технических задач в процессе эксплуатации нефтегазовых скважин.
Известна конструкция стандартного образца для калибровки геофизической аппаратуры при оценке емкостных свойств и характера насыщения пластов-коллекторов насыпного типа с заполнением пространства между цилиндрическим корпусом и имитатором скважины одно- и двухфракционным веществом (кварцит, мрамор, доломит) и пресной водой. Такой состав заполнения соответствует свойствам горных пород, пересеченных скважинной (пористости и характера насыщения) [2].
Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает моделирование радиального изменения характера заполнения межколонного и околоскважинного пространства.
Известна конструкция стандартного образца секторного типа, применяемого для калибровки аппаратуры ядерно-магнитного каротажа ЯМК при оценке параметра индекса свободного флюида [3]. Образец представляет собой цилиндр-контейнер из стеклотекстолита, внутренний объем которого разделен перегородками на четыре равные части. Внешний диаметр контейнера равен 600 мм, внутренний - 190-200 мм, высота не менее 900 мм. Стандартный образец предназначен для калибровки геофизической аппаратуры при оценке физических свойств и характера насыщения пластов-коллекторов в околоскважинном объеме Значения индекса свободного флюида воспроизводится заполнением внутренних объемов контейнера водой.
Недостатком данного устройства является то, что оно не может быть использовано для моделирования радиального изменения характера заполнения межколонного и околоскважинного пространства.
Наиболее близким устройством для градуировки и поверки геофизической аппаратуры импульсного нейтронного каротажа ИННК для целей контроля характера насыщения при изучении технического состояния эксплуатационных скважин является калибровочное устройство, представляющее собой эталонировочную емкость диаметром не менее 1500 мм, заполненную пресной водой [4]. В результате поверки определяют нормативные нейтронные характеристики и их дисперсии в рабочем диапазоне времен, с начальной границей области информативности для обсаженных скважин равной 400-700 мкс.
Недостатком данного устройства является то, что оно является объемной моделью физических свойств пластов-коллекторов и не может быть использовано для моделирования радиального изменения характера заполнения межколонного и околоскважинного пространства.
Общим недостатком известных калибровочных устройств является не полное воспроизведение геолого-технических условий скважин и, таким образом, пониженную достоверность калибровки геофизической аппаратуры. Известные калибровочные устройства не обеспечивают однозначную и полную картину радиального изменения характера заполнения скважинного пространства при калибровке аппаратуры для целей оценки технического состояния эксплуатационных нефтегазовых скважин, а именно выявления зон перетоков и скопления газа в межколонном и скважинном пространствах.
Сущность полезной модели поясняется на фигурах 1-2.
Предлагаемое устройство для калибровки геофизической аппаратуры представляет собой физическую модель в виде металлических емкости и труб длиной 1500 мм разного диаметра, помещенных друг в друга, заполняемые водой. Устройство имитирует конструкцию реальной скважины (фиг.1): обсадные трубы диаметром - техническая 245 мм (2), эксплуатационная 168 мм (3) и насосно-компрессорная труба 114 мм (4). Емкость диаметром 1200 мм (1) имитирует околоскважинное пространство. Скважинную геофизическую аппаратуру (5) помещают внутрь насосно-компрессорной трубы. В рабочем пространстве труб и емкости, изолированных в нижней части между собой, находится вода (6) или воздух (7).
Калибровочное устройство работает следующим образом. Для воспроизведения влияния характера заполнения межколонного и околоскважинного пространства на нейтронные характеристики (плотность нейтронов) проводят последовательное заполнение рабочего пространства между трубами и емкостью водой (фиг.1 а-е). Свободное от воды рабочее пространство калибровочного устройства воспроизводит наличие газа в межколонном и скважинном пространствах.
На каждом этапе заполнения рабочих объемов водой между трубами выполняют измерение распределения плотности нейтронов во всем временном диапазоне их «жизни». На фиг.2 показан характер распределения плотности нейтронов, соответствующий характеру заполнения между трубами и емкостью (а-е). Местонахождение зон перетоков и скопления газа в межколонном и скважинном пространствах определяют по временной задержке, соответствующей характерному перегибу распределения плотности нейтронов фиг.2 (<125 мкс - одновременно в насосно-компрессорной трубе и между насосно-компрессорной и эксплуатационной трубами, в насосно-компрессорной трубе - 125 мкс, между насосно-компрессорной и эксплуатационной трубами - 225 мкс, между эксплуатационной и технической трубами - 325 мкс, за технической трубой - 450 мкс).
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение точности и однозначности выявления зон техногенных скоплений газа в межколонном пространстве и пластах-коллекторах за счет расширения диапазона времени анализа плотности нейтронов в область малых значений.
Экономическая эффективность предлагаемого устройства обусловлена высокой точностью измерения и достоверностью результатов.
Литература:
1. Пат. 2339979 РФ. МПК G01V 5/04. Способ обнаружения техногенных скоплений газа в надпродуктивных отложениях / Масленников В.И., Марков В.А. Бюл. №33 27.11.08.
2. Лобанков В.М., Святохин В.Д. Система обеспечения единства измерений параметров нефтегазовых пластов и скважин // НТВ «Каротажник». 2005. №10-11. С.199-206
3. Скважинная ядерная геофизика. Справочник геофизика. - М.: Недра, 1990. - 318 с. (стр.113-122, 152)
4. Скважинная ядерная геофизика Справочник геофизика. - М.: Недра, 1990. - 318 с. (стр.50-60, 151)