АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПЕРЕТОКА ФЛЮИДА В ЗАКОЛОННОМ ПРОСТРАНСТВЕ СКВАЖИНЫ
ACOUSTIC METHOD FOR DETERMINATION OF FLUID CROSSFLOW POINT IN BOREHOLE ANNULUS

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано, например, для определения качества цементирования скважин.
Известен способ аналогичного назначения, согласно которому для определения наличия заколонного движения жидкости в скважине создают виброакустические колебания путем закачки в скважину жидкости с последующей многократной регистрацией виброакустических колебаний. При этом определение заколонного движения жидкости в скважине проводят по изменению амплитуд виброакустических колебаний /Патент РФ №2066751, кл. Е21В 47/10, 1996/.
Недостатком известного способа является ограниченность его применения только случаем выявления наличия факта заколонного перетока флюида.
0
Известен способ того же назначения, принятый за прототип, заключающийся в равномерном перемещении вдоль или параллельно оси скважины с равномерной скоростью V акустического преобразователя и отработке полученного на его выходе шумового сигнала, по которому судят о глубине h расположения места перетока флюида.
В прототипе предварительно регистрируют распределение температурных аномалий вдоль ствола скважины с помощью скважинного термометра и выделяют интервалы их отклонений от геотермы. Затем дважды проводят регистрацию шумовых сигналов акустическим преобразователем - при раскрытых и закрытых рычагах-волноводах в местах расположения температурных аномалий (RU 2405936 С2, кл. Е21В 47/14, опубл. 10.12.2010).
Недостатком прототипа является сложность практической реализации способа, вытекающая из необходимости применения в исследованиях помимо акустического еще и термического каротажа, а также необходимости применения специальных рычагов-волноводов в акустическом каротаже.
Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является упрощение практической реализации способа.
0
0
0
0
0
Данный технический результат достигают за счет того, что в известном акустическом способе, заключающемся в равномерном перемещении вдоль или параллельно оси скважины с равномерной скоростью V акустического преобразователя и отработке полученного на его выходе шумового сигнала, по которому судят о глубине h расположения места перетока флюида, предварительно из шумового сигнала выделяют стабильную по частоте дискретную составляющую f, а на выходе акустического преобразователя по мере его перемещения вдоль или параллельно оси скважины регистрируют мгновенную доплеровскую частоту f(t) и в момент времени t, в который значение мгновенной доплеровской частоты f(t)=f, определяют глубину h по формуле:
<mrow><msub><mi>h</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mi>V</mi><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
Кроме того, из шумового сигнала выделяют стабильную по частоте дискретную составляющую частотой выше 500 Гц.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема реализации способа; на фиг.2 - траектория частотно-временного следа для пояснения существа способа.
Схема, реализующая способ, включает в себя акустическую каротажную систему, состоящую из спускоподъемного устройства 1 (СПУ 1), кабеля-троса 2 и акустического преобразователя 3. Имеется также вторичная электронная аппаратура 4, выполненная, например, в виде частотного дискриминатора и компьютера, ко входу которой подключен выход преобразователя 3 через кабель-трос 2.
Способ реализуется следующим образом.
0
Опускают или поднимают с равномерной скоростью V акустический преобразователь 3 с помощью СПУ 1 и кабеля-троса 2. Одновременно регистрируют с помощью вторичной электронной аппаратуры 4 шумовой выходной сигнал на выходе преобразователя 3. Выделяют из шумового выходного сигнала акустического преобразователя 3 стабильную по частоте дискретную составляющую f с помощью перестраиваемых полосовых фильтров частотного дискриминатора.
0
Поскольку между акустическим преобразователем 3 и источником 5 шума (фиг.1) имеет место равномерное движение со скоростью V, то возникает эффект Доплера, проявляющийся в том, что мгновенная доплеровская частота f(t) на выделенной дискретной составляющей f будет изменяться со временем t по мере изменения расстояния d между преобразователем 3 и источником 5 шума.
Характер изменения мгновенной доплеровской частоты подчиняется математическому соотношению (Измерительная техника, 1997, №3, с.48-52):
<mrow><mi>f</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub><mrow><mo>[</mo><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mrow><msup><mi>V</mi><mn>2</mn></msup><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo>−</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mi>c</mi><msqrt><mrow><msup><mi>d</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msup><mi>V</mi><mn>2</mn></msup><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt></mrow></mfrac></mrow><mo>]</mo></mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo></mrow>
0
где c - скорость звука; t - момент времени, в который преобразователь 3 будет расположен на траверзном расстоянии от источника 5 шума (по существу, будет расположен напротив источника 5 шума, как представлено на фиг.1).
0
0
<mrow><mi>f</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><msub><mi>f</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>f</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub><mo>±</mo><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub><mfrac><mi>V</mi><mi>c</mi></mfrac><mo>.</mo></mrow>
Характер изменения мгновенной доплеровской частоты f(t) представлен на фиг.2, из которого видно, что на временах t<<t и t>>t
0
0
В момент времени t, когда преобразователь 3 расположен на траверзном расстоянии от источника 5 шума (напротив источника 5 шума), f(t)=f.
0
0
Вторичная аппаратура 4 фиксирует на компьютере момент времени t и по нему определяет глубину h по формуле (1).
0
Высокая точность измерений мгновенной доплеровской частоты f(t) наблюдается при значениях f>500 Гц.