Устройство для определения технического состояния обсадных колонн

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, содержащее механические датчики , включающие щуп с пьезоэлементом для преобразования упругих колебаний в злектрические, усилитель и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешанмцей способности при определении сквозных нарушений и участков аномальной шероховатости колонны, оно сн-абжено полосонлми фильтрами низких, средних и высоких частот, а механические датчики выполнены в виде разнотипных щупов, закрепленных по периметру корпуса пьезоэлемента, причем фильтры установлены между усилителем и регистрирующим блоком. 2.Устройство по п. 1-, о т л и чающееся тем, что, с целью i повьш1ения эффективности выделения сквозных нарушений стенки колонны, щуп датчика установлен под углом 60° к внутренней поверхности колонны. 3.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что, с целью повЕлпения эффективности выделения участков аномальной шероховатости или коррозии, щуп датчика установлен под углом 90 к внутренней поверхности колонны. Од сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ И

РЕСПУБЛИК з(я) Е 21 В 49/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ЙЬ.)мЫ к %1) )) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 337 7 736/22-03 (22) 07.01.82 (46) 30.09.84. Бюп. Н 36 (72) Ю.А.Гуторов, Г.Н.Хайдаров и Ю.А.Сушилов (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (53) 662.242(088.8) (56) 1. Кривко Н.Н. и др. Промыслово-геофизическая аппаратура и оборудование. И., "Недра", 1981 с. 256258.

2. Авторское свидетельство СССР

11) 59109, кл. Е 21 В 49/00, 1940 (прототип). (54)(57) l. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБСАДНЫХ

КОЛОНН, содержащее механические датчики, включающие щуп с пьезоэлемен- . том для преобразования упругих колебаний в электрические, усилитель и регистрирующий блок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повы„SU„„1116150 А шения разрешающей способности при определении сквозных нарушений и участков аномальной шероховатости колонны, оно снабжено полосовыми фильтрами низких, средних и высоких частот, а механические датчики выполнены в виде разнотипных щупов, закрепленных по периметру корпуса пьезоэлемента, причем фильтры установлены между усилителем и регистрирующим блоком.

2. Устройство по п. 1., о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности выделения сквозных нарушений стенки колонны, щуп датчика установлен под углом 60 к внутренней поверхности колонны.

3. Устройство по и. I о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности выделения участков аномальной шероховатости или коррозии, щуп датчика установлен под углом 90 к внутренней поверхности колонны.

1 l I 16

Изобреч ение относится к неофизическим исследованиям скважин и может быть использовано при изучении технического состояния осадных колонн. 5

Известны устройства, в которых информация о состоянии внутренней поверхности стенки колонны воспринимается с помощью механических рычагов, находящихся в непосредственном 10 контакте со стенкой колонны 4!3, Недостатком этих устройств является низкая чувствительность н разрешающая способность по различным ти" пам дефектов;(трещины, отверстия, коррозия стенки колонны, поскольку конструкция датчиков (рычагов, щупов}, не обеспечивает их избирательной чувствительности к .дефектам.

Наиболее близким к предлагаемому 2О является устройство для определения технического состояния обсадных колонн, содержащее механические датчики, включающие щуп с пьезоэлементом для преобразования упрутих коле- 25 баний в электрические, передаваемые по кабелю на поверхность, усилитель и регистрирующий блок Е23

Недостаток известного устройства состоит в низкой разрешающей способ- ЗО ности к различным типам неоднородностей внутренней стенки колонны.

Цель изобретения — повьппение разрешающей способности при определении сквозных нарушений и участков 35 аномальной шероховатости колонны.

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения техни" ческого состояния обсадных колонн, содержащее щуп с пьезоэлементом для 46 преобразования упругих колебаний в электрические, усилитель и регистрирующий блок, снабжено полосовыми фильтрами низких, средних и высоких частот, а механические датчики вы- 45 полнены в виде разнотипных щупов, эакрепленнь;х по периметру корпуса пьезоэлемента, причем фильтры установлены между усилителем и регистрирующим блоком. 5Î

Кроме того, для повьппения эффективности вьщеления сквозных нарушений стенки колонны, щуп датчика установлен под углом 60 к внутренней поверхности колонны. 55

Для повышения эффективности выделения участков аномальной шероховатости или коррозии щуп датчика

150 2 установлен под углом 90 к внутренней поверхности колонны.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — конструкция механических щупов l-го и П-ro рода.

Устройство содержит корпус зонда I, чувствительный пьезоэлемент 2, механический щуп 1-ro рода 3, механический щуп П-ro рода 4, механический щуп Ш-го рода 5, эвукопоглощающий экран 6, отсек с радиосхемой 7, обсадную колонну 8, соединительные муфты 9, внутреннюю коррозию или шероховатость 10, трещину в колонне ll, отверстие 12, кабель каротажный 13,,наземный усилитель 14, полосовые фильтры 15, селекторные каскады 16, генератор селекторных импульсов 17, блок времени селекторов !8, диаграммную ленту трехканального каротажного осциллографа 19.

На фиг. 2 обозначены. 21 — щуп

1-го рода; 22 и 26 — корпус зонда;

23 и 27 — стенка колонны; 24— отверстие; 25 — щуп П-ro рода; 28коррозия поверхности колонны; at гол между стенкой колонны и щупом.

На фиг. 3-6 показаны амплитудночастотные характеристики (АЧХ) шумового сигнала, возбуяц аемого механическими датчиками I-го и П-го рода на различных дефектах внутренней Iroверхности колонны.

Предлагаемое устройство (фиг. !) включает в себя скважинный зонд 1, на котором размещены чувствительные пьезоприемники 2. На наружном защитном корпусе пьезоприемников закреплены механические датчики 3,4 и 5 (упругие щупы) различной конструкции, которые находятся в непосредственном контакте с внутренней поверхностью колонны 8. Каждый чувствительный пьезоприемник в совокупности с механическими датчиками образует самостоятельный узел механоакустического преобразователя, между которыми размещены эвукопоглощающне экраны 6. Выше узлов механоакустических преобразователей расположен контейнер с блоком электроники .7.

Скважинный прибор соединен с поверхностью каротажным кабелем 13. Наземная панель регистрации включает блок предварительного усилителя 14 блок полосовых фильтров 15, генератор селекторных импульсов 17, блок

40 рода менее заметны.

3 1 !16 временных селекторов 18, выход которых подключен к регистратору 19.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Скважинный прибор 1 перемещают в обсаженной скважине вдоль обсадной колонны. При этом механические датчики различной конструкции (фиг. 2, 1 и П), будучи в непосредственном контакте с внутренней по- !0 верхностью колонны, испытывают воздействие со стороны различных неоднородностей в виде коррозии внутренних стенок или технологической шероховатости 10, порывов колонны 11, !5 перфорационных или других отверстий 12.

В результате взаимодействия ме.ханических датчиков с указанными неоднородностями первые вырабаты вают шумовой сигнал со сложным амплитудно-частотном спектром. Упругие колебания воспринимаются чувствительными пьезоэлементами 2, преобразуются затем в электрический сигнал 25 и усиливаются широкополосным усилителем 7 и подаются по каротажному кабелю 13 на поверхность к измери тельной панели.

Взаимное влияние каждого механического датчика на соседний пьезоэлемент устраняется за счет применения звукопоглощающего экрана 6, который размещают между соседними пьезоэлементами.

Вид типовых спектров, приведенный на фиг. 3-6, показывает, что механические датчики различного типа (1-ro и П-го рода) вырабатывают шумовой сигнал со специфическими особенностями, которые могут быть использованы для идентификации неоднородностей поверхности колонны. Так, например, на диаграмме на фиг.3 амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) сигнала от датчика 1-го

45 рода, полученная на одиночном отверстии, сосредоточена в низкочастотной области Af<, в то время как

АЧХ сигнала от датчика П-ro рода распределена равномерно по всему диапазону от области Ь6 до области Oft. Наличие коррозии или шероховатости сказывается существенно только на поведении АЧХ сигнала от датчика П-ro рода (диаграммы на

55 ,фиг, 4, 5 и 6), в то время как изменения АЧХ сигнала от датчика 1-ro

150 4

Учитызая выявленную информативность отдельных частотных составляющих амплитудно-частотной характеристики шумового сигнала относительно типа и местоположения дефекта неоднородности поверхности колонны, обработка полезного сигнала в наземной панели ведется путем измерения амплитуд отдельных частотных составляющих шумового сигнала (фиг. 1) .

Сигнал по кабелю 13 поступает в панель на широкополосный усилитель

14. С выхода усилителя сигнал подается на три параллельно включенных полосовых фильтра 15 к полосам пропускания. для первого фильтра— для второго — Ь f, для третьего—

Afy, ширина каждой полосы одинакова и подобрана таким образом, что их сумма zf 4.Е„+ of + gf> равна полной ширине ди ап аэ он а шумо во го сигнала. С выхода каждого полосового фильтра сигнал поступает на вход соответствующего селектора 16, работой которого управляет генератор селекторных импульсов 17. С селекторных каскадов сигнал поступает на вход соот вет ствующих инте грат оров 1 8 и далее на фоторегистратор 19 для записи показаний на диаграммной ленте.

Различные неоднородности внутренней поверхности колонны с помощью предлагаемого устройства выделяются путем регистрации частотных составляющих акустического шума, вызванного трением механических датчиков (шумов) различного типа о внутреннюю поверхность колонны. Такие неоднород ности как отверстия, порывы и стыки муфтовых соединений надежно выделяются путем регистрации интенсивности шумового сигнала в низкочастотной области (zf 4) рабочего диапазона (af). Коррозия проявляет себя некоторой средней интенсивностью шумового сигнала примерно одинаковой во всех трех частотных диапазонах "° afz 3

Грубая и тонкая шероховатость технологического происхождения однозначно проявляют себя повышенной ин тенсивностью шумового сигнала Соответственно в средней («Z) и высокочастотной (sf >) областях рабочего . диапазона.

Предлагаемое устройство позволяет провести оперативное исследование технического состояния обсаженной

I 11Ы 50 скважины, установить характер неоднородностей (корроэия, шероховатость ) и повреждений (отверстия, порывы ) внутренних поверхностей H стенок колонны.

При испытаниях устройство подтвер дило высокую чувствительность к микро- и макронеоднородностям внутренней стенки обсадной колонны и покаэапо более высокую по сравнению с серийной аппаратурой (акустический телевиэор САТ-11 реэрешакиФую пособность. По предварительным

5 подсчетам экономический эффект от применения. устройства при исследовании скважин старого фонда составит не менее 1500-2000 руб. на одну скважину.

22

Фиг,2

И2

Фиг.4

1116150

Составитель И.Карбачинская

Редактор В.Ковтун Техред 3.Палий

Корректор I .Ðåøåòíèê

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Заказ 6886/25 Тираж 564

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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