Устройство для акустического каротажа

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЯИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЯИН (19) (10

3(51) 6 1V 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3399779/18-25 (22) 25.02.82 (46) 07.09 ° 83. Бюл. В 33 (72) В.П. Шумаков, A.È. Кулалаев, A.ß. Петерсон и Я.И. Леонтович (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (53) 550.,83 (088.8) (56) 1. Прямов П.A., Белоконь Д. В.

Акустический цементомер и возможность его применения для исследования об -. саженных скважин. "Разведочная геофизика", вып. 35.> М., "Недра", 1969;. с. 115-124.

2. Ивакин Б.Н., Карус Е.В.,,Кузнецов О.Л. Акустический метод исследования скважин. М., "Недра",, 1978, с. 239-247.

3. Гулин Ю.A., Бернштейн Ц.A. u дрг Акустические и радиометрнческие методы определения качества цементй-. рования нефтяных и газовых скважин

М., "Недра", 1971, с. 72.

4. Кондратьев, Леонтович Я.И. и др. Сканирующее устройство для акустического цементомера. "Геофизическая аппаратура", вып. 57, Л., "Недра", 1975, с. 134-136 (прототип (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕС1Ф.

ГО КАРОТАКА, содержащее скважинйый прибор и наземную панель, соединенные каротажным кабелем, при этом скважинный прибор включает схему .сог,ласования с каротажным кабелем, генератор токовых импульсов, излучатель, сканирующий приемник, электродвига-. тель и усилитель, причем излучатель подсоединен к генератору токовых импульсов, который подсоединен к . схе)яе согласования с каротажным кабелем, электродвигатель механически . связан со сканирующим приемником, выход последнего подсоединен к усилителю, подключенному к схеме согласования с каротажным кабелем, а наземная пайель включает B себя схему согласОвания с каротажным кабелем, блок эапусКа излучателя, блок селекции сигналов, блоки нзмерения.амплитуд продольной волны по колонне и по породе и каротажный регистратор, причем. выход блока запуска излучателя подсоединен к схеме согласования с каротажным кабелем, выход которой подключен к блоку селекции сигналов, первый выход последнего соединен с входами блоков измерения амплитуд продольной волны по колонне и по породе, выходы которых подключены к каротажному регистратору,о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повыше- ния информативности устройства, оно дополнительно содержит в скважинном приборе блок формирования синхроимпульсов полных оборотов приемника, а в наземной панели два электроннолучевых индикатора, два генератора Я строчйой развертки, двФ усилителя подсвета, два объектива и,дополнительный фоторепистратор, при этом блок формирования синхроимпульсов полных оборотов приемника соединен с приемником, а выход его — co схемой согласования с линией связи, параллельно включенные входы синхронизации генераторов;строчной развертки соединены с вторым выходом блока селекции сигналов,а выходы генераторов строчной развертки йодключены к от-

: клоняющим системам электронно-лучевых йндикаторов, выходы блоков измерения амплитуд продольной волны по колонне 1е, и по породе дополнительно .подключены 1Ф через соответствующие усилители под.света к модуляторам соответствующих электронно-лучевых индикаторов, которые с помощью объективов свя-! . эаны с дополнительным фоторегистратором.

1040446

Изобретение относится к геофизической аппаратуре для исследования нефтяных и газовых скважин, в частности к приборам акустического контроля цементирования скважин.

Известная аппаратура акустического контроля цементирования АКЦ-1 состоит из скважинного прибора и наземной панели. Скважинный прибор содержит . неподвижные излучатель и приемник акустических колебаний. Синхроимпуль- о сы посылок вырабатываются в наземной панели и по кабелю поступают в.скважинный прибор, где запускают генератор возбуждения, излучателя. Акустические колебания от кругового излуча-15 теля, пройдя раствор, колонну, цементный камень и породу, попадают в приемник со всех радиальных направле. ний, преобразуются им в электрические сигналы, которые после усиления поступают в наземную панель. После измерения времени распространения про- дольной волны на базе между излучателем и приемником, амплитуд продольной волны по колонне и по породе осущест- 25 вляется запись указанных параметров на каротажном регистраторе в виде аналоговых диаграмм (1J .

Для повышения информативности одновременно с записью аналоговых кривых регистрируют фазокорреляционные диаграммы (ФКД) принимаемых сигналов.. ФКД содержат количественную информацйю о кинематических характеристиках и частотах всех типов волн, возникающих в скважине L2j. 35

Недостатком известных устройств является то,что они не дают представления об азимутальном распределении

-цементного камня в затрубном постранстве,так как в приемнике происходит .40 ! осреднение сигналов, пришедших от герметичных и негерметичных участков обсаженной скважины. При этом дефекты цементирования,в виде вертикальных каналов с углом до 45 вообще не

О обнаруживаются (3) .

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для акустического каротажа, содержащее скважинный прибор и наземную панель, соединенные каротажным кабелем, при этом скважинный прибор включает схему согласования с каротажным кабелем, генератор токовых импульсов, излучатель, сканирующий приемник, электродвигатель, и усилитель, причем излучатель подсое- 5 динен к генератору токовых импульсов, который подсоединен к схеме согласования с каротажным кабелем,электродви гатель механически связан со сканирующим приемником, выход последнего Я) подсоединен к усилителю,, подключенному к схеме согласования с каротажным кабелем, а наземная панель включает в себя схему согласования с каротажным кабелем, блок запуска излучателя, блок селекции сигналов, блоки измерения амплитуд продольной волны по колонне и по породе и каротажный регистратор, причем выход блока запуска излучателя подсоединен к схеме согласования с каротажным кабелем, выход которой подключен к блоку селекции сигналов, первый выход последнего соединен с входами блоков измерения амплитуд продольной .волны по колонне и по породе, выходы которых подключены к каротажному регистратору (4) .

С помомцью устройства контроль качества цементирования производится последовательно секторами по всему периметру скважины. Основным элементом сканирующего устройства является о приемник: акустических колебаний, Помещенный во вращающийся с помощью электродвигателя экран, имеющий колли-. мационное окно. Излучатель вырабатыва-. ет акустические импульсы, которые пройдя буровой раствор, колонну, цементное кольцо и породу, принимаются приемником не со всех радиальных направлений, а только в пределах сектора, определяемого углом раскрытия коллимационного окна.

Далее"осуществляется измерение. времени распространения продольной волны, амплитуд продольной волны по колонне и по породе и их запись в виде аналоговых диаграмм.

Недостатком указанного устройства является то, что запись аналоговых диаграмм от сканирующего приемника малоинформативна, так как она позволяет только оценить изменение толщины цементного камня в поперечном сечении .скважины, но не позволяет получить точное представление о размерах, форме и азимутальном распределении дефектов цементирования.

Цель изобретения — повышение инфор.мативности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство длч акустического каротажа, содержащее скважинный прибор и наземную панель, соединенные каротажным кабелем, при этом скважинный прибор включает схему согласова- . ния с каротажным кабелем, генератор токовых импульсов, излучатель,сканирующий приемник, электродвигатель и. усилитель, причем излучатель подсоеди- нен к генератору тбковых импульсов, которыи подсоединен к схеме согласования с каротажным кабелем, электродвигатель механически связан со сканирующим приемником, выход последнего подсоединен к усилителю, подключенному к схеме согласования с каротажным кабелем, а наземная панель включает в себя схему согласования с к ротажным кабелем, блок запуска излучателя, блок селекции сигналов, блоки измерения амплитуд продольной волны по ко1040 446 донне и по породе и каротажный ре- гистратор, причем выход блока запуска излучателя подсоединен к схеме согласования с каротажным кабелем, выход которой подключен к блоку селекции сигналов, первый выход последнего . . соединен с входами блоков измереиия амплитуд продольной волны по колонне и по породе, выходы которых подкючены к каротажному регистратору, дополнительно содержит в скважинном прибо-fO ре- блок формирования синхроимпульсов полных оборотов .приемника, а в наземной панели два электронно-лучевых индикатора, два генератора строчной раз вертки, два усилителя подсвета, два )5 .объектива и дополнительный фоторе-, гистратор, при этом блок формирования синхроимпульсов полных оборотов приемника соединен с приемником,.а вьисод его — со схемой согласования с линией связи, параллельно включенные входы синхронизации генераторов строчной развертки соединены с вторым выходом блока селекции сигналов, а выходы генераторов строчной развертки подключены к отклоняющим системам электронно-лучевых индикаторов, выходы блоков измерения амплитуд продольной волны по колонне и по породе дополйительно подключены через соответству- . ющие усилители подсвета к модуляторам соответствующих электронно-лучевых индикаторов, которые с помощью объ .ективов связаны с дополнительным фото регистратором.

На чертеже показана функциональная 35 схема устройства акустического каротажа.

Скважинный прибор 1 содержит генератор 2 токовых импульсов, связан ный с излучателем 3 и выходом схемы 40

4 согласования с каротажным кабелем, сканирующий приемник 5, механически связанный с электродвигателем 6 и блоком 7 формирования синхроимпульсов полных оборотов приемника и усилитель

8 сигнала, вход которого подключен. к сканирующему приемнику 5, а выход-= к входу схемы 4 согласования.,Блок,7 форми,ювания синхроимпульсов полных. оборотов приемника подключен к входу схемы 4 согласования. . 50

Наземная панель 9 содержит схему

10 согласования с каротажным кабелем, соединенную с выходом блока 11 за- „ пуска излучателя и входом блока 12 селекции сигналов, блоки измерения, 55 амплитуд продольной волны по .колонне

13 и по породе 14, входы которых эа- . параллелены и подключены к первому вихру блока 12 селекции сигналов,,1каротажный регистратор 15, входы ко- gg

; торого соединены с выходами блоков измерения амплитуд продольной волны по колонне 13 и по породе 14. Второй выход блока 12 селекции сигналов подключен к запараллеленным входам синхронизации генераторов 16 и 17 строчной развертки.

Выход генератора строчной развертки 16 подключен к отклоняющей системе электронно-лучевого индикатора 18, на модулятор которого подается напряжение с усилителя 19 подсвета, связанного с выходом блока 14 измерения амплитуды продольной волны по породе.

Выход генератора 17 строчной разверт- ки подключен к отклоняющей системе электронно-лучевого индикатора 20, на модулятор которого подается напряжение с усилителя 21 подсвета, связанного с выходом блока 13 измерения амплитуды продольной волны по колонке.

Изображения с экранов электроннолучевых индикаторов 18 и 20 через объективы 22 и 23 проецируются .на фотопленку дополнительного фоторегистратора 24.

Скважинный прибор 1 подключен к наземной панели 9 через схему 4 согласования, каротажный кабель и схему

10 согласования.

Устройство работает следующим образом.

Синхроимпульсы посылки с блока 11 запуска излучателя, расположенного в наземной панели 9, через схему 10 согласования, каротажный кабель и схему 4 согласования запускают генератор 2 токовых импульсов в скважинном приборе 1 ° Мощные импульсы тока возбуждают излучатель 3, который излучает пакеты ультразвуковых колебаний .

Пройдя через буровой раствор, колонну,цементное кольцо и связанную с ним породу,акустическик колебания попадают на сканирующий приемник5,вращающийся. с помощью электродвигателя

6, усиливаются усилителем 8 сигнала.

Блок 7 формирования синхроимпульсов полных оборотов вырабатывает импульсы при каждом повороте сканирующего приемника 5 на 360О, которые вместе с .сигналом с выхода усилителя 8 и синхроимпульсами посылки через схему

4 согласоваиия каротажный кабель и схему 10 согласования поступает на вход блока 12 селекции, который служит для их разделения.

На входы блоков измерения амплитуд продольной волны по колонне 13 и по породе 14 поступает сигнал с первого входа блока 12 селекции. Измеренные ч араметры регистрируются в виде аналоговых кривых на каротажном регистраторе 15. С второго выхода блока 12 селекции синхроимпульсы полных оборотов запускают генераторы 16 и 17 строчной развертки, которые осуществляют строчную развертку лучей электронно-лучевых индикаторов 18 и 20, длительйость которой соответствует времени полного оборота сканирующего ,приемника 5. На модулятор электронно

- S

1040446

Составитель H. Журавлева

Редактор Н. Кешеля Техред Т,Маточка Корректор A. Зимокосов

Заказ 6924/50 Тираж 710 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4.лучевого индикатора 18 подается .аналоговое напряжение, соответствующее изменению амплитуды продольной волны по породе, а на модулятор электроннолучевого индикатора 20 — аналоговое напряжение, соответствующее изменению 5 амплитуды продольной волны по колонне

На фотопленке дополнительного фотоt регистратора 24 регистрируются две непрерывные по периметру скважины и глубине полутоновые картины, яр- 10 кость которых характеризует состоя6 ние контакта цементного камня с колонной .и состояние контакта цементного камня с породой.

Таким образом, производя непрерывную построчную запись, можно полу . чить наглядное представление об аэимутальном распределении, размерах и форме, дефектов цементирования, что повышает по сравнению с прототипом эффективность контроля цементирования и позволяет правильно. выбрать технологию ремонтных работ.