Каротажная станция

 

Сущность изобретения состоит в обеспечении различных реж имов измерения, управления и сигнализации в ходе исследования скважин за счет применения комплексной скважинной и наземной аппаратуры , включающей блок коммутационных вставок, телеметрический блок, контроллер направления движения потока, блок защиты от ошибок, блок памяти, вычислитель, блок автоматики, контроллер глубины, блок анализаторов и пробоотборник. Это позволяет расширить функциональные возможности и повысить точность каротажа скважин. 1 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 V 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4407864/25 (22) 12,04.88 (46) 23,07.92. Бюл. N 27 (71) Уфимский нефтяной институт (72) С.А,Баталов, 10,Д.Коловертнов, А.И.Ду наев, Е.А.Петров, Ф,Е.Лепин и А.А.Шилов (56) Померанц Н,И., Белоконь Д.В., Коэяр

В.Ф. Аппаратура и оборудование геофизических методов исследования скважин. — М;:

Недра, 1985, с. 54.

Авторское свидетельство СССР

N. 1035548, кл, G 01 V 1/40, 1983. (54) КАРОТАЖНАЯ СТАНЦИЯ

Изобретение относится к прикладной геофизике и предназначено для комплекс. ных исследований действующих скважин нефтегазовых месторождений, исследования сверхглубоких бурящихся скважин, может быть использовано s разведочной геофизике.

Известна каротэжная станция на основе комплексного скважинного прибора, соединенного через трехжильный карота>кный кабель с выходом наземной аппаратуры, являющегося входом панели коммутации, к которой подключены панели радиоактивного каротажа и частотной модуляции, измерительный пульт электрического каротажа на многожильном кабеле и измерительный пульт акустического каротажэ, третий вход панели коммутации связан с выходами частотных блоков питаний и блоком управления скважинных приборов, выход панели коммутации через переключатели масштабов соединены с аналоговым и цифровым .регистраторами, другие входы которых через панель контроля каротажа

БЫ 1749867 А1 (57) Сущность изобретения состоит в обеспечении различных режимов измерения, управления и сигнализации в ходе исследования скважин за счет применения комплексной скважинной и наземной аппаратуры, включающей блок коммутационных вставок, телеметрический блок, контроллер направления движения потока, блок защиты от ошибок, блок памяти, вычислитель, блок автоматики, контроллер глубины, блок анализаторов и пробоотборник. Это позволяет расширить функциональные возможности и повысить точность каротажэ скважйй. 1 ил, соединены с датчиком глубин и магнитным меткоуловителем.

К недостаткам такой аппаратуры относятся большие размеры комплексного скважинного прибора, что ограничивает рамки применимости проводимого каротажа. Другой недостаток — низкая точность телеизмерений. обусловленная использованием Ф частоты импульсной модуляции датчиковой О аппаратуры, с одной стороны, что ограниче- QQ но также полосой пропускания каротэжного Ос кабеля.. -"" 4

Наиболее близкой к изобретению явля-. ется каротажная станция, содержащая скважинные приборы, каротажный кабель, мерный ролик, блок питания скважинных

eamon приборов, измерительные блоки, промежутбчные вычислители, шины регистрации данных, блок управления, цифровой регистратор, имеющий каналы глубины и скорости каротажа и канал магнитных меток, аналоговый регистратор, блок масштабирования аналоговой записи, выходы которого подключейы к измерительным входам аналого1749867

15

25

55 вого регистратора, устройство управления лентопротяжными механизмами, первый выход которого подключен к входу управления лентопротяжными механизмами аналогового регйстратора, а второй выход — к входу канала глубины цифрового регистратора, датчик магнитных меток каротажного кабеля, выход которого подключен к входу канала магнитных меток цифрового р гистратора и к первому входу канала магнитных меток аналогового регистратора, а выход канала магнитных меток аналогового регистратора подключен к второму входу канала магнитных меток аналогового регистратора, датчик перемещения каротажного кабеля, вход которого соединен с мерным. роликом, а выход подключен к первому входу устройства управления лентопротяжными механизмами, устройство измерения скорости каротажа, вход которого подключен к выходу датчика перемещения каротажного кабеля, а выход — к входу канала скорости каротажа цифрового регистратора, причем блок управления шслючает устройства согласования с каротажным кабелем для различных методов каротажа, устройства управления измерительными и силовыми переключателями скважинных приборов и индикации их состояний, устройства фильтрации информационных сигналов на фоне питающих скважинный прибор силовых напряжений, каждое из которых пОдключено к коммутационному гнезду. расположенному на лицевой панели блока управления, выходы каротажного кабеля, входы и выходы измерительных 6поков и проме>куточных вычислителей, выходы блока питания сква>кинных приборов, входы шин регистрации данных введены в блок управления и также подключены к коммутационному гнезду, а осуществление необходимых соединений внутри блока управления выполнено в виде набора сменных по количеству типов скважинных приборов коммутирующих вставок, каждая из которых представляет собой ответную часть коммутационного гнезда с электрическими соединениями, необходимыми для данного типа скважинных приборов, к выходам шин регистрации данных подключены входы измерительных каналов цифрового регистратора и первые входы каналов блока масштабирования аналоговой записи выходы измерительных каналов цифрового регистратора подключены к вторым входам каналов блока масштабирования аналоговой записи.

Однако данная каротажная станция не отвечает современным требованиям телемеханических систем, предусматривающим наряду с режимом телеизмерения возможности проведения режима телеуправления, а также телесигнализацию проведения этих двух режимов, Другим ее недостатком является низкая термо- и баро- устойчивость скважинной аппаратуры. Станция требует большого расхода бумаги аналогового регистратора и магнитной ленты цифрового регистратора, связанного с избыточностью информации, что приводит также к большим затратам времени при интерпретации. Кроме того, станция не обеспечивает требуемоro качества документируемой информации из-за сбоя служебного канала меток глубин и неработоспособна при каротаже скважин с магнитными обсадными колоннами.

Низкая устойчивость аппаратуры к электрическим помехам обусловлена влиянием потенциалов поляризации скважинного пространства, а также потенциалов от блуждающих токов на устье скважин, накладываемые в виде сигналов ошибки на броню каротажного кабеля, изменяя потенциальный уровень электрической, и тем самым, аппаратурной нулевой шины, Величины этих потенциалов во много раз превышают амплитуды напряжений информационных электрических сигналов, Помимо этого рода помех в процессе каротажа скважин аппаратурный тракт из полупроводниковых раI диоэлементов комплексного скважинного прибора подвергается влиянию исккусст-. венной радиоактивности (например, при дополнительном агрегатировании импульсным генератором нейтронов и т.д.), а также естественной радиоактивности горных пород. Из-за отсутствия блока защиты от ошибок аппаратура этой станции регистрирует ложную информацию совместно с измерительной.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений.

На чертеже изображена блок-схема каротажной станции.

Блок-схема содержит скважинный прибор 1, каротажный кабель 2, наземную аппаратуру 3, включающую блок 4 коммутационных вставок, телеметрический блок 5, блок 6 памяти, первую шину 7 данных,шину 8 адресов, контроллер 9 направления движения потока жидкости, Гпок 10 защиты от ошибок, вычислитель 11. вторую

12, третью 13, четвертую 14 и пятую 15 шины данных, таймер 16, блок 17 ввода данных, многоканальный регистратор 18, вход 19 канала управления вычислителя 1 i, блок 20 автоматики, первую и вторую шины 21 и 22 управления, контроллер 23 глубины, содержащий формирователи магнитных 24 и угло1749867

10

30

40

55 вых 25 меток, датчики магнитных 26 и угловых 27 меток, блок анализаторов 28, включающий вискозиметр 29, плотномер 30 и газоанализатор 31. и пробоотборник 32.

В зависимости от количества измеряемых физических величин в гидродинамической модели исследования действующих скважин, скважинный прибор 1 включает соответствующее число чувствительных элементов глубинных преобразователей температуры, давления, скорости движения. и состава примесей потока, выполненных в виде многофункциональных датчиков. Для определения направления движения потока жидкости в состав комплексного скважинного прибора 1 дополнительно введен вертушечный датчик скорости движения, При этом корпус скважинного прибора 1 соединен с бронированной оплеткой каротажного кабеля 2 и электрической нулевой шиной наземной аппаратуры 3. Выход глубинного телеметрического блока в скважинном приборе 1 соединен через изолированный провод каротажного кабеля

2 с входом наземной аппаратуры 3; переключаемый коммутационными вставками 4 по входам телеметрического блока 5.

Каротажная станция работает следующим образом.

Наземный телеметрический блок 5 обеспечивает проведение режимов теле-измерения, управления и сигнализации. Режим телесигнализации осуществляется по индикации . потребляемой электрической . энергии скважинным прибором 1. Режим телеуправления предназначен для манипуляции приводами исполнительных механизмов, например пакерующих устройств скважинного прибора 1, Этот режим реализуется при подключении напряжения питания скважинного прибора 1 в противоположной полярности по отношению к его напряжению питания в режиме телеизмерения.

В режиме телеизмерения осуществляется преобразование измерительной информации в скважинном приборе 1 в электрические сигналы, которые передаются через каротажный кабель 2 в телеметрический блок 5. В телеметрическом блоке 5 осуществляется прием и разделение по ка: налам информационных электрических сигналов скважинных датчиков. Управляющий выход телеметрического блока 5 подключен к синхронизирующему входу буферного блока 6 памяти, вход которого через первую шину 7 данных подключен к выводам телеметрического блока 5. Другие выводы телеметрического блока 5 через шину 8 адресов подключены с вводами контроллера 9 направления движения потока жидкости и блока 10 защи гы от ошибок.

Контроллер 9 направления движения потока жидкости вырабатывает управляющие сигналы в виде признака вихревого характера движения исследуемсго скважинного потока напротив интервалов перфораций в действующих скважинах. Поэтому два его выхода "+" и "-" подключены к входам вычислителя 11.

Блок 10 защиты от ошибок вырабатывает управляющий сигнал в каждой цикловой контрольной сумме для предотвращения записи искаженной телеизмерительной информации в результате кратковременных сбоев. Поэтому его выход подключен к входу вычислителя 11, вторая шина 12 дан н ых которого подключена к выводам блока 6 памяти, Причем третья 13, четвертая 14 и пятая

15 шины данных подключены от вычислителя 11 соответственно к выводам таймера 16, блока 17 ввода и вводам многоканального регистратора 16.

Блок 17 ввода данных представляет собой клавиатуру периферийного оборудования вычислителя 11, Посредством этой клавиатуры осуществляется ввод дискретно измерительных физических величин расслоенных скважинных жидкостей нефти и воды один раз за время технологического процесса нефтеизвлечения на определенной сетке продуктивной залежи. Вход канала 19 управления вычислителя 11 подключен к выходу блока 20 автоматики, входы которого через первую 21 и вторую 22 шины управления присоединены в контроллере глубины

23 к входам формирователей магнитных 24 и угловых 25 меток. При этом вход формирователя 24 магнитных меток подключен к выходу датчика 26 магнитных меток, магнитосвязанным с бронированной оплеткой каротажного кабеля 2. Входы формирователя 25 угловых меток. как входы контроллера 23 глубины, подключены к выходам датчика 27 угловых меток, кинематически связанного с устьевым мерным роликом, Взаимосвязь перечисленных блоков 20 автоматики, контроллера 23 глубины и датчиков магнитных 26 и угловых 27 меток в тракте канала глубины обеспечивают измерения глубины скважины в процессе спускно-подъемов комплексного скважинного прибора 1 при дублирующем методе считывания угловых и магнитных меток, при этом считывание магнитных меток с бронированной оплетки кабеля 2 осуществляется через интервалы длины кабеля в 10 м с помощью датчика 26 магнитных меток. Считывание угловых меток осуществляется с помощью:

1749867 датчика 27 угловых меток в процессе преобразования скорости углового вращения мерного ролика в последовательность импульсов разнбй частоты.

Суммарная погрешность измерения 5 глубин скважин по одним угловым меткам представляется суммой от погрешностей провисания и проскальзывания на мерном ролике каротажного кабеля 2, что значительно искажает процесс глубинной при- 10 вязки телеизмерительной информации, Суммарная погрешность измерения глубин по одним магнитным меткам представляется суммой погрешностей от провисания и исчезновения магнитных меток с брониро- 15 ванной оплетки каротажного кабеля 2, При работе в намагниченных обсадных колоннах скважин данный метод не реализуется, Поэтому по мере спуско-подьема скважинного прибора 1 осуществляется параллель- 20 ное считывание магнитных и угловых меток в датчиках 26 и 27 с последующим преобразованием их в контроллере 23 глубин при помощи формирователей магнитных 24 и угловых 25 меток в цифровую форму сигна- 25 лов.

Принцип работы дублирующего метода измерения глубин заключается в выделении формирователем 25 угловых меток. временного интервала коррекции во временном со- 30 ответствии с одиночным импульсом с формирователя 24 магнитных меток, При выработке одиночных импульсов с выхода датчика 26 магнитных меток параллельно с выхода формирователя 25 угловых меток 35 осуществляется формирование цифровой развертки глубины и Bp8f48HHoi интервала коррекций, тактируемые последовательностью импульса с выхода датчика 27 угловых меток. В случае совпадения временного ин- 40 тервала коррекции с одиночным импульсом магнитной метки осуществляется выборка глубины из контроллера 23 глубины через блок 20 автоматики в вычислитель 11.

B зависимости от особенностей постро- 45 ения алгоритмов:вычислительных процедур в вычислителе 11 ввод дискретных данных в блоке 17 может производиться по четвертой шине 14 данных в начале ипи конце скважинных исследований, независимо от про- 50 водимых измерений физических свойств жидких фаз среды. При этом блок лабораторных анализаторов 28 представляется совокупностью вискозиметра 29, плотномера

30 и газоанапизатора 31, Такие анализы 55 жидкостей производятся с помощью пробоотборника 32.

При исследовании скважин производится спуск в зону перфорирующего интервала комплексного скважинного прибора 1, в котором осуществляется первичное преобразование информации глубйнных параметров температуры, давления, скорости движенйя и состава примесей среды в форму электрических сигналов. Эти телеизмерительные сигналы поступают в наземную аппаратуру 3 на вход телеметрического блока 5.

Разделенная по каналам в блоке 5 телеизмерительная информация вначале поступает на хранение в каждом цикле телеметрии в буферный блок 6 памяти по первой шине 7 данных. Адресные сигналы телеметрического блока 5 по шине 8 адресов поступают в контроллер 9 направления движения потока жидкости, в котором вырабатываются управляющие сигналы направления потока "+" или "-" на вход вычислителя 11. В то же время эти.адресные сигналы обрабатываются в блоке 10 защиты от ошибок. И при наличии выработанной контрольной суммы Kc(B случае неискаженной информации) на его выходе формируется управляющий сигнал. Этот управляющий сигнал позволяет вычислителю 11 считывать в его входную память исходную цикловую телеизмерительную информацию с блока 6 памяти по второй шине 12 данных.

Обработанная в вычислителе 11 телеизмерительная информация поступает по третьей шине 15 данных для записи на вход многоканального регистратора 18. При глу-. бинной и временной привязке этой информации осуществляется параллельная ее запись в многоканальный регистратор 18 с информацией глубины скважины а блоке 20 и текущего времени с таймера 16, При этом контроль режимов телеизме-. рения и телеуправления осуществляется по величинам электрических токов, потребляемых комплексным скважинным прибором 1.

Формула изобретения

Каротажная станция, аМючающая скважинный прибор, каротвкчый кабель и наземную аппаратуру, вторая содержит блок коммутационных вставок, телеметрический блок с адресной шиной, блок памяти, вычислитель с каналом управления, а также контроллер глубины, включающий взаимосвязанные формирователи магнитных угловых меток глубины, соединенные с соответствующими датчиками, таймер, регистратор и блок ввода данных, при этом вычислитель соединен с помощью шины данных с таймером, регистратором, блоком ввода и через блок памяти — с телеметрическим блоком, управляющий выход которого подключен к тактовому входу блока памяти, отличающаяся тем. что. с целью расширения функциональных возможно1749867

1 !

Составитель Д.Левченко

Редактор В.Бугренкова Техред М,Моргентал- Корректор Н.Ревская

Заказ 2595 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 стей и повышения точности измерений, в наземную аппаратуру дополнительно введены контроллер направления движения потока жидкости, блок защиты от ошибок, блок автоматики меток глубины, а в скважинный прибор — пробоотборник и блок анализаторов, включающий плотномер, вискозиметр и газоанализатор, при этом выводы адресной шины телеметрического блока подключены к входам контроллера направления движения потока жидкости и блока защиты от ошибок, выходы которых соединены с вычислителем, вход канала управления которого соединен

5 с выходом блока автоматики меток глубин, входы которого присоединены через первую и вторую шины управления соотвегственно к формирователям магнитных и угловых меток контроллера глубины.

1

I !

I ! !

1

1

I !