УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ

Полезная модель относится к области метрологического обеспечения геофизической аппаратуры, а именно к калибровке аппаратуры по контролю технического состояния обсадных колонн нефтегазовых скважин геофизическими методами, в частности к созданию стандартных образцов для градуировки и поверки аппаратуры.
При длительной эксплуатации нефтегазовых скважин в условиях колебаний температур и давлений ухудшается качество крепи муфтовых соединений обсадных колонн и, как следствие, нарушение герметичности подземного оборудования. Нарушение изоляции обсадных эксплуатационных колонн способствует возникновению заколонных перетоков, техногенных скоплений и выхода на дневную поверхность скважинных жидкостей и газов. Это вызывает проблему загрязнения окружающей среды и промышленной безопасности эксплуатации скважин. Существует ряд методик и технологий выявления таких техногенных аномалий геофизическими методами. Однако выявление негерметичности и величины расслаблений муфтовых соединений представляет сложную техническую задачу в нефтегазопромысловом деле.
Исследование технического состояния обсадных колонн нефтегазовых скважин с высокой эффективностью осуществляется с применением геофизической аппаратуры высокого разрешения, такой как сканирующей аппаратуры акустического метода на отраженных волнах типа АСТ-76 (128 секторов) и САТ-4М (250 секторов), механической многосекторной трубной профилеметрии типа Sondex-MIT (40 секторов) и ПФТ-90-60 (60 секторов) и др.
Одним из основных контролируемых параметров муфтового соединения является расстояние между упорными поверхностями торцов труб и упорного уступа муфты по всему периметру в секторах, соответствующих типу аппаратуры. В соответствии с [1] после свинчивания трубы и муфты на станке допускается наличие зазора между их упорными поверхностями не свыше 1 мм, а при свинчивании вручную - натяг должен быть равен 10±2 мм. Однако циклические изменения температуры и давления в скважине вызывают расслабление муфтовых соединений, а кривизна ствола приводит к неравномерности зазора контактирующих поверхностей муфт и обсадных труб по периметру. Результаты исследования с количественной оценкой параметров технического состояния обсадных колонн показывает, что эти зазоры в процессе эксплуатации скважин могут достигать больших значений - до 5 см [2]. Поэтому для оценки фактической величины зазора между упорными поверхностями муфт и труб, как фактора несущей способности и герметичности соединений обсадных колонн, по измеряемым геофизическим параметрам с применением многосекторной аппаратуры высокого разрешения необходимо создание соответствующего калибровочного устройства.
Из предшествующего уровня техники известны калибровочные устройства различных конструкций, обеспечивающие метрологический контроль геофизической аппаратуры.
Известна конструкция модели дефектов труб, позволяющая идентифицировать щели и перфорационные отверстия размером 1-12 мм для целей контроля технического состояния обсадных колонн аппаратурой САТ-4М [3]. Модель представляет собой отрезок трубы с выполненными отверстиями и щелями разной величины, помещенный в камеру с жидкостью и имитирующий поврежденную обсадную колонну.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство, позволяющее оценивать линейные размеры дефектов труб в виде отверстий различного диаметра [4]. Калибровочное устройство представляет собой отрезок трубы с одиннадцатью круглыми сквозными отверстиями диаметрами 4.0-30.0 мм, просверленными по линии поперечного сечения трубы.
Данные калибровочные устройства направлены на выявление дефектов обсадных колонн и повышение точности оценки их геометрических параметров. Общим недостатком этих устройств является то, что они не позволяют выполнять калибровку многосекторной аппаратуры (до 250 секторов) по величине зазора между торцами труб и упорного выступа муфты по всему периметру стыка упорных поверхностей.
Предлагаемая полезная модель устраняет недостатки аналогов и прототипа и позволяет повысить точность и достоверность контроля.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение точности и достоверности результатов контроля технического состояния обсадных колонн нефтяных и газовых скважин.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для калибровки геофизической аппаратуры включает физическую модель, состоящую из части обсадной колонны с муфтовым резьбовым соединением двух труб наружным диаметром 177.8 мм, толщиной стенок 8.1 мм и длиной по 600 мм, муфты с внутренним упорным выступом и закрепленным на внешней поверхности трубы внешним упорным кольцом высотой 20 мм и толщиной 5 мм.
Сущность полезной модели поясняется на фигуре 1.
На фиг.1 схематично представлено муфтовое резьбовое соединение обсадных труб: обсадные трубы - 1 и 1*, муфта - 2 с внутренним упорным выступом - 3, внешнее упорное кольцо - 4. Внешнее упорное кольцо 4 закреплено на внешней поверхности трубы 1* таким образом, чтобы при плотно свинченных трубах и муфты зазор между торцами муфты и внешнего упорного кольца был равен «0», т.е. Δh=Δh*=0.
Устройство для калибровки геофизической аппаратуры работает следующим образом.
Для калибровки аппаратуры задают расстояние Δh* между торцами муфты и внешнего упорного кольца в диапазоне 0-55 мм с шагом 5 мм и с точностью 0.1 мм, контролируемое по всему периметру стыка упорных поверхностей, например, с помощью штангенциркуля. При каждом заданном зазоре выполняют измерения геофизической аппаратурой, по результатам которых формируют калибровочную электронную таблицу, позволяющую переводить скважинные измерения в фактические величины зазора муфтовых соединений обсадных труб.
В качестве примера реализации предлагаемого устройства на фиг.2 приведены результаты оценки величины зазора между торцами труб и упорного выступа муфты в секторах 1 и 10 механическим микропрофилемером Sondex-MIT: плотно свинченных Δh=0 мм (а) и расслабленных Δh=52 мм (б) муфтовых соединений труб.
Экономическая эффективность предлагаемого устройства обусловлена высокой точностью измерения и достоверностью результатов.
Литература:
1. ГОСТ 632-80 Трубы обсадные и муфты к ним.
2. Марков В.А., Масленников В.И., Еремин Л.Ю. Техническое диагностирование скважин ОНГКМ геофизическими методами высокого разрешения // Научно-технический журнал «Нефтепромысловое дело». Москва: Изд. ОАО «ВНИИОЭНГ». 2011. Вып.8. С.21-25.
3. Терехов О.В., Стрелков В.И. Экспериментальная оценка разрешающей способности аппаратуры САТ-4М // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2008. Вып.6. С.37-41.
4. Марков В.А., Масленников В.И., Шулаев В.Ф., Еремин Л.Ю., Кузичкин Н.А. Опыт применения САТ-4М для определения размеров дефектов и повреждений обсадных колонн // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2011. Вып.9. С.39-47.