Способ определения угла наклона скважины

 

Использование: в области геофизических исследований скважин и предназначено для определения угла наклона скважины. Сущность изобретения: скважинный прибор опускают в скважину. Акустический преобразователь возбуждают электрическими Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и предназначено для определения угла наклона скважины. . Цель изобретения - повышение точности определения угла наклона скважины и, увеличения диапазона определения углов. Реализация способа иллюстрируется фиг.1-3. ФигЛ -схема устройства для измерений угла Наклона скважины, содержащего основной корпус 1, центраторы 2, электронный блок 3 управления, приема и передачи сигналами, вырабатываемыми электронным блоком 3. Акустический преобразователь 6 создает акустические импульсы в скважинной жидкости, импульсы распространяются до стенки скважины и отражаются от нее. По известной скорости распространения акустических импульсов в скважинной жидкости и времени пробега Т от акустического преобразователя до стенки скважины и обратно определяют расстояние до стенок скважины и строят контур горизонтального сечения скважины по известной глубине. Определяют координаты положения акустического преобразователя 6 и центра вписанной окружности максимального радиуса. Измеряют расстояние между этими точками. Оп ределяют угол отклонения оси скважин ы. При этом азимутатор и акустический преобразователь размещают в дополнительном корпусе, соединенном с основным кабелем, длину которого выбирают исходя из диаметра скважины D, длимы М основного корпуса и априорного значения угла наклона скважины к вертикали Б. Л О/2(Б) - М. 8 ил. электрических сигналов, электрический кабель 4, дополнительный корпус 5, акустический преобразователь 6, узел вращения 7, азимутатор 8. Фиг.2 - схема электрических сигналов, на которой 9 - возбуждающий импульс акустического преобразователя, 10-отраженный сигнал (принимаемый акустическим преобразователем), 11 - синхроимпульс (вырабатываемый блоком 3 и передаваемый по кабелю на поверхность ), 12 - сигнал огибающей отраженного сигнала, Т- время; прихода отраженного сигнала.; (/) С со о XI Јь CJ 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 Ч 1/40

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4918092/25 (22) 12.02,91 (46) 07.04.93. Бюл.М 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт геологических, Гесфизических и геохимических информационных систем.

° ° . 2) Г.А.Тизяев, С.А.Чеканов, И.Т.Лебедев и ..П.Осадчий (56) Комаров С,Г. Геофизические методы исследования скважин, М.: Недра, 1981, е.240 †2.

Казаковский Д.А. и др. Звуколокационная съемка горных выработок, М.: Недра, 1985, с,248. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛА НАКЛОНА СКВАЖИНЫ (57) Использование: в области геофизических исследований скважин и предназначено для определения угла наклона скважины, Сущность изобретения: скважинный прибор опускают в скважину. Акустический преобразователь возбуждают электрическими

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и предназначено для определения угла наклона скважины.

Цель изобретения — повышение точности определения угла наклона скважины и увеличения диапазона определения углов..

Реализация способа иллюстрируется фиг.1-3, Фиг.1 — схема устройства для измерения угла йаклона скважины, содержащего основной корпус 1,.центраторы 2, электрон ный блок 3 управления, приема и передачи сигналами, вырабатываемыми электронным блоком 3, Акустический преобразователь 6 создает акустические импульсы в скважинной жидкости, импульсы распространяются до стенки скважины и отражаются от нее. По известной скорости распространения акустических импульсов в скважинной жидкости и времени пробега Т от акустического .. преобразователя до стенки скважины и обратно определяют расстояние до стенок скважины и строят контур горизонтального . сечения скважины по известной глубине. Определяют координаты положения акустического преобразователя 6 и центра вписанной окружности максимального радиуса. Измеря- З ют расстояние междуэтими точками. Определяют угол отклонения оси скважины. При этом азимутатор и акустический преобразователь размещают в дополнительном корпусе, сое; диненном с основным кабелем, длину которого выбирают исходя из диаметра скважины

О, длины М основного корпуса и априорного значения угла наклона скважины к вертикали Б. Л = D/2(Б) — М. 8 ил.

Ф

6д электрических сигналов, электрический ка- ф бель 4, дополнительный корпус 5, акустический преобразователь б. уаея вращения 7, ув, азимутатор 8.

Фиг.2 — схема электрических сигйалов, на которой 9 — возбуждающий импульс акустического преобразователя, 10 — отраженный сигнал (принимаемый акустическим преобразователем), 11 — синхроимпульс (вырабатываемый блоком 3 и передаваемый по кабелю на поверхность ), 12 — сигнал огибающей отраженного сигнала, Т- время прихода отраженного сигнала.

1807434

Фиг.3 — контур горизонтального сечения скважины, на котором 13 — собственно . контур горизонтального сечения скважины, 14 — вписанная окружность, 15 — положение акустического преобразователя, 16 — центр 5 вписаннои окружности, Н вЂ” направление на магнитный Север, Ф вЂ” угол азимутэльного отклонения оси скважины.

Фиг.4 — схема проведения измерений угла наклона скважины по глубине, на кото- "0 рой 17, 18. 19 — значения глубин, на которых определяют наклон скважины, А1, Ар, Аз— значения углов наклона скважины на соответствующих глубинах.

Фиг,5 — контур горизонтального сечения на глубине 17.

Фиг.б — контур горизонтального сечения скважины на глубине 18.

Фиг.7 — контур горизонтального сечения скважины на глубине 19.. 20

Н вЂ” направление на магнитный Север, Ф1 — % — углы азимутального отклонения на соответствующих глубинах 17, 18. 19. .Фиг.8 — схема определения угла азимутального отклонения оси скважины на инте- 25 ресующей глубине, на которой Ф вЂ”. угол азимутального отклонения оси скважины нэ глубине 19 относительно глубины 17.

Способ осуществляется следующим образом.

В скважину опускают скважинный прибор (фиг.1). Измеряют глубину, нэ которой находится акустический преобразователь 6, расположенный в дополнительном корпусе

5; Акустический преобразователь возбужда- 35 ют электрическими сигналами, (фиг.2), вырабатываемыми электронным блоком 3.

Акустический преобразователь 6 создает акустические импульсы в скважинной жидкости, которые распространяются до стенки 40 скважины и отражаются оТ нее. Отраженные сигналы принимаются акустическим преобразователем 6 и поступают на электронный блок 3 в виде. электрических сигналов. Электронный блок 3 вырабатывает 45 электрические сигналы огибающих отраженных сигналов (10, фиг.2) и передает их на поверхность по кабелю. Узел вращения акустического преобразователя 7 осуществляет вращение акустического преобразова- 50 теля 6 в горизонтальной плоскости. Тем самым производится сканирование акустическими импульсами стенок скважины в го- ризонтальной плоскости. По известной скорости распространения акустических 55 импульсов в скважинной жидкости и времени пробега Т от акустического преобразователя 6 до стенки скважины и обратно и определяют расстояние до стенок скважины и строят контур горизонтального сечения скважины на известной глубине (фиг.3). В контур горизонтального сечения вписывают окружность максимального радиуса. Определяют. координаты положения акустиче-, ского преобразователя и центра вписанной окружности максимального радиуса. Измеряютт расстояние между этими точками. Угол отклонения оси скважины от вертикали определяют из соотношения:

А = arctg(P/Ë+ М), (1) где А — угол отклонения оси скважины от вертикали;

Р— расстояние между акустическим преобразователем и осью скважины;

Л -длина электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительный корпуса скважинного прибора;

M — длина дополнительного корпуса скважинного прибора.

По данным азимутатора осуществляют аэимутальную привязку контура горизонтального сечения скважины к магнитному северу Н (фиг.3). Угол аэимутального отклонения Ф оси скважины от вертикали измеряют между направлением на магнитный

Север и направлением отклонения центра . вписанной окружности от положения акустического преобразователя..

Данные измерений наклона скважины к вертикали в одной точке по глубине, полученные с помощью данного устройствэ или какого-либо другого (инклинометра) не дают истинного положения этой точки относительно устья скважины, т.к. вертикальная осью, проходящая через центр скважины на устье и вертикальная-ось, относительно которой производится измерение на данной глубине, в общем случае могут не совпадать.

Пример. Скважинный прибор опускают на устье скважины (фиг.4) таким образом, чтобы основной корпус был центрирован в скважине. Измеряют глубину, на которой расположен акустический преобразователь в дополнительном корпусе. измеряют угол отклонения оси скважины от вертикали и угол азимутального отклонения на этой глубине.

Перемещают скважинный прибор по глубине на величину (Л + М) (Л вЂ” длина электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительный -корпуса скважинного прибора; M -длина дополнительного корпуса скважинного прибора). Производят повторные измерения угла отклонения оси скважины от вертикали и угла азимутального отклонения. Такие измерения проводят до достижения интересующей глубины, 1807434

Угол А отклонения оси скважины на этой глубине от вертикальной оси, проходящей через центр скважины на устье определяют (фиг.8) по аналогичной формуле:

А = arctg (П/Г). (2) где П вЂ” расстояние в плоскости проекции от центра скважины на устье до центра вписанной окружности на интересующей глубине;

Г.— интересующая глубина, на которой расположен акустический преобразователь.

Угол азимутального отклонения оси скважины на интересующей глубине относительно устья находят между направлением на магнитный Север Н (фиг.8) и направлением в плоскости проекции иэ центра скважины на центр вписанной окружности на интересующей глубине.

Настоящий способ позволяет значительно расширить диапазон измеряемых углов наклона скважины (практически до 90 градусов), что значительно превышает возможности известных способов. Способ применим для использования его в скважинах с диаметром от 0,5 м до нескольких метров, в которых невозможно провести измерения известными способами. Способ позволяет провести измерения не только в условиях

"прямой видимости" ствола скважины, но и при значительных искривлениях скважины.

Повышение точности измерений достигается тем, что используют большую измерительную базу, которая зависит от высоты отвеса (расстояние между точкой крепления электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительный корпуса сважинного прибора, к нижнему койцу основного корпуса и акустическим преобразователем, расположенным в дополнительном корпусе). Тем самым, при равных определяемых углах величина отклонения отвеса от вертикали значительно возрастает и, соответственно точность измерения повышается.

Оптимальная высота отвеса в зависимости от конкретных условий измерения в скважине (априорного максимального наклона и диаметра скважины). а также требуемой детальности измерений по глубине, определяют из соотношения:

Л - D/2çtï(Á) — М, (3) где Л вЂ” оптимальная длина электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительный корпуса скважинного прибора;

0 — диаметр скважины;

Б — априорный максимальный угол наклона скважины к вертикали;

М вЂ” длина дополнительного корпуса скважинного прибора.

Второй фактор повышения точности измерений заключается в том, что продольную ось скважинного прибора (основного корпуса) совмещают с осью скважины посредством центраторов. В известных инк10 линометрах скважинный прибор в процессе работы ложится на стенку скважины и измеряет отклонение продольной оси прибора от вертикали (при использовании маятника в качестве датчика) или от горизонтальной

1Б плоскости (в случае использования жидкостного датчика). Наличие каверн в скважине приводит к тому, что продольная ось инклинометра не совпадает с осью скважины и является источником больших погрешно20 стей измерений.

Использование данного способа позволяет избежать влияния кавернозности стенок скважины на результаты измерений, Формула изобретения

Способ определения угла наклона скважины, заключающийся в спуске в последнюю скважинного прибора, включающего азимутатор, корпус и акустический преобразователь, возбуждении акустических сигнаЗ0. лов, регистрации отраженных от стенок скважины сигналов и определении контура сечения скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения угла наклона скважины и увеличения

ЗБ диапазона определения углов, скважинный прибор снабжен дополнительным корпусом, соединенным с основным электрическим кабелем, длину которого определяют из соотношения

40 Л = О/2з!п(Б) — М, где Л вЂ” длина электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительный корпуса скважинного прибора;

D — диаметр скважины;

4Б Б — априорное максимальное значение угла наклона скважины к вертикали;

М вЂ” длина дополнительного корпуса скважинного прибора, при этом основной корпус центрируют в

Б0 скважине, азимутатор и акустический преобразователь размещают в дополнительном корпусе, по отраженным от стенок скважины акустическим сигналам определяют положение оси скважины, а угол наклона

% скважины определяют из соотношения:

Aarctg(P/Ë + М), где А — угол отклонения оси скважины от вертикали;

Р— расстояние между акустическим преобразователем и осью скважины, 1S07434

1807434 ю-8

ФИГ 7

Составитель С. Чеканов

Техред М.Моргентал

Корректор. Л. Пилипенко

Редактор Т. Федотов

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 137В .. Тираж Подписное

8НИИЙИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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