Профилемер-каверномер



Профилемер-каверномер
Профилемер-каверномер
Профилемер-каверномер
Профилемер-каверномер

 


Владельцы патента RU 2533480:

Открытое акционерное общество НПФ "Геофизика" (ОАО НПФ "Геофизика") (RU)

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, а именно к комплексным средствам для изучения технического состояния обсадных колонн и насосно-компрессорных труб и измерения профиля необсаженных нефтегазовых скважин методами профилеметрии и кавернометрии приборами с бесконтактными датчиками перемещений. Техническим результатом является повышение чувствительности и точности измерений, упрощение конструкции и повышение ее надежности, расширение области применения устройства. Профилемер-каверномер содержит удлиненный корпус, стыковочную головку в верхней части корпуса для соединения с геофизическим кабелем, многорычажную систему шарнирно-раздвижных двуплечих измерительных рычагов в нижней части корпуса, выдвижные рычаги которой контактируют с исследуемой поверхностью в плоскости поперечного сечения корпуса, размещенную в корпусе регистрационную систему с электронным преобразователем регистрируемой информации и измерительные датчики по количеству рычагов, каждый из которых установлен на верхнем плече соответствующего измерительного рычага. Устройство дополнительно оснащено датчиком конечных положений, выполненным в виде подвижного штока, установленного в корпусе с возможностью свободного перемещения по продольной оси устройства и оснащенного постоянным магнитом, и двух датчиков Холла, установленных в конечных точках интервала перемещений штока с постоянным магнитом, а измерительный датчик выполнен в виде пьезокерамического ультразвукового излучателя-приемника и как минимум двухступенчатого отражателя, закрепленного на соответствующем измерительном рычаге и не связанного механически с излучателем-приемником. 4 ил.

 

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, а именно к комплексным средствам для изучения технического состояния обсадных колонн и насосно-компрессорных труб и измерения профиля необсаженных нефтегазовых скважин методами профилеметрии и кавернометрии приборами с бесконтактными датчиками перемещений.

Известен профилемер, предназначенный для отслеживания неровностей стенки скважины при перемещении по ней измерительного рычага (А.с. СССР №1288290, E21B 47/08, 1987 г.), в котором на концах шарнирно соединенных с корпусом измерительных рычагов установлены постоянные магниты, а для преобразования перемещения измерительного рычага в электрический сигнал применяется феррозондовый магнитометр. То есть постоянные магниты являются индикатором положения раскрытия рычагов, а феррозондовый магнитометр является преобразователем текущего положения постоянных магнитов в электрический сигнал. Бесконтактное измерение величины механического перемещения выдвижных рычагов обеспечивает надежность конструкции профилемера.

Недостатком данного профилемера является сравнительно сложный тип преобразователя (феррозондового магнитометра) механического перемещения рычагов в электрический сигнал, а также необходимость использования данного профилемера как отдельного модуля со своим датчиком, что увеличивает длину комплексного прибора.

Известен профилемер-дефектоскоп для исследования технического состояния обсадных колонн и НКТ нефтегазовых скважин (патент РФ №2440439, E21B 47/08, 2001 г.), в котором профилемер совмещен с центратором, на выдвижных рычагах которого установлены постоянные магниты. Внутри корпуса центратора, выполненного из немагнитного материала, установлен датчик Холла, измеряющий суммарную магнитную индукцию поля постоянных магнитов. Причем постоянные магниты установлены в середине диаметрально противоположных рычагов таким образом, что в сложенном положении центратора оси постоянных магнитов перпендикулярны продольной оси устройства, а ось наибольшей чувствительности датчика Холла находится в одной плоскости с осями магнитов. Датчик Холла электрически связан с электронной системой дефектоскопа, обеспечивающего прием и обработку сигналов от датчика Холла и передачу их на поверхность.

Известное устройство обеспечивает комплексное изучение технического состояния колонн в широком диапазоне изменения внутреннего диаметра, а также скважин с НКТ, имеет простую конструкцию и малые габариты.

К недостатку следует отнести низкую точность измерений, поскольку описанная система характеризуется сильной нелинейностью магнитного поля в зависимости от расстояния между магнитом и датчиком магнитного поля. Кроме того, под влиянием температуры в скважине происходит размагничивание постоянных магнитов, свою погрешность вносит влияние намагниченности обсадной колонны на магнитное поле постоянных магнитов. Показания датчика магнитного поля зависят также от перемещения внутри скважины или НКТ в загрязненной скважинной среде - попадание в указанное пространство вместе с транспортируемой средой железосодержащего мусора делает невозможным выполнение корректных измерений.

Известен комплексный прибор профилемер-дефектоскоп DDS73F-EMD (каталог ОАО «ВНИИГИС». //www.vniigis.bashnet.ru), в котором применяются мостовые бесконтактные индукционные датчики механического перемещения выдвижных рычагов.

Известный прибор обеспечивает высокую надежность и точность измерений. Однако область его применения ограничена слабой чувствительностью преобразователя, в связи с чем он может применяться только в скважинах с внутренним диаметром не более 120 мм и не может использоваться для обследования действующих добывающих и нагнетающих скважин, а также скважин, оснащенных НКТ.

Задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности и точности измерений, упрощение конструкции и повышение ее надежности, расширение области применения устройства.

Поставленная задача решается следующим образом.

Профилемер-каверномер, содержащий удлиненный корпус, стыковочную головку в верхней части корпуса для соединения с геофизическим кабелем, многорычажную систему шарнирно - раздвижных двуплечих измерительных рычагов в нижней части корпуса, выдвижные рычаги которой контактируют с исследуемой поверхностью в плоскости поперечного сечения корпуса, размещенную в корпусе регистрационную систему с электронным преобразователем регистрируемой информации и измерительные датчики по количеству рычагов, каждый из которых установлен на верхнем плече соответствующего измерительного рычага, согласно изобретению дополнительно оснащен датчиком конечных положений раскрытия и закрытия рычагов, выполненным в виде подвижного штока, установленного в корпусе с возможностью свободного перемещения по продольной оси устройства и оснащенного постоянным магнитом, и двух датчиков Холла, установленных в конечных точках интервала перемещений штока с постоянным магнитом, а измерительный датчик выполнен в виде ультразвукового излучателя-приемника и как минимум двухступенчатого отражателя, закрепленного на соответствующем измерительном рычаге и не связанного механически с ультразвуковым излучателем-приемником.

Предложенное техническое решение имеет следующие преимущества по сравнению с известными устройствами:

- линейное перемещение измерительных рычагов рычажной системы рассчитывается с учетом скорости ультразвука, излученного и отраженного от отражателя на рычаге, при этом

- обеспечивается повышение точности определения измеренного параметра за счет учета скорости ультразвука в скважинной жидкости (независимо от ее температуры и давления);

- обеспечивается снижение затрат на изготовление устройства за счет снижения требований к точности обработки контактирующих поверхностей, точности их сопряжения и упрощения эксплуатации устройства;

- для измерения перемещения отражателей акустических датчиков применяется цифровая электронная схема измерений, не подверженная влиянию температуры окружающей среды;

- предложенная конструкция профилемера-каверномера за счет малых габаритов и высокой точности измерений обеспечивает возможность измерения внутренних перемещений как больших, так и малых диаметров;

- оснащение профилемера-каверномера датчиком конечных положений раскрытия и закрытия рычагов на основе датчиков Холла повышает надежность конструкции по сравнению с известными устройствами, где для управления рычажной системой применяются механические микропереключатели;

- конструкция профилемера-каверномера с измерительными датчиками в виде ультразвуковых излучателей-приемников с отражателями в совокупности с датчиком конечных положений раскрытия и закрытия рычагов имеет высокую технологичность сборки и надежность при эксплуатации, поскольку имеет меньшее количество механически связанных узлов и деталей по сравнению с известными устройствами.

Для практической реализации предложенного технического решения не требуется специальных материалов и оборудования, при этом затраты на его производство снижаются за счет снижения требований к точности обработки контактирующих поверхностей, точности их сопряжения и упрощения эксплуатации.

На основании изложенного считаем, что заявленная совокупность отличительных признаков предложенного технического решения соответствует критериям изобретения «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».

На фиг.1 показан вариант конструкции профилемера-каверномера.

На фиг.2 показан вариант конструкция акустического измерительного датчика профилемера-каверномера

На фиг.3 показан вариант конструкции датчика конечных положений рычажной системы.

На фиг.4 показан сравнительной график записи измерений профилемером - каверномером предложенной конструкции и серийно выпускаемым каверномером.

Профилемер-каверномер содержит корпус 1, стыковочную головку 2 в верхней части корпуса 1 для соединения с геофизическим кабелем, многорычажную систему двуплечих выдвижных рычагов 3 в нижней части корпуса 1, у которой верхние плечи размещены внутри корпуса 1 и связаны с механизмом 4 раскрытия-закрытия системы выдвижных рычагов 3, электронную регистрационную систему 5 преобразования получаемой информации, акустические измерительные датчики 6 и датчик конечных положений 7 системы выдвижных рычагов 3. Датчик конечных положений 7 содержит шток 8, установленный в корпусе 1 с возможностью свободного перемещения по продольной оси устройства, постоянный магнит 9, закрепленный на штоке 8, и датчики Холла 10 и 11, установленные в корпусе 1 в конечных точках интервала перемещений штока 8 с магнитом 9. Каждый рычаг системы выдвижных рычагов 3 оснащен акустическим измерительным датчиком 6 в виде пьезокерамического преобразователя 12, установленного в корпусе 1, и ступенчатого отражателя 13, закрепленного на верхнем плече соответствующего рычага. При этом преобразователь 12 и отражатель 13 механически не связаны между собой.

В процессе работы на скважине по достижении интервала исследований устройством по геофизическому кабелю на двигатель механизма 4 раскрытия системы выдвижных рычагов 3 подается напряжение определенной полярности. Происходит раскрытие выдвижных рычагов 3 в плоскости поперечного сечения корпуса. Верхние плечи выдвижных рычагов 3 опускаются, опирающийся на них шток 8 с магнитом 9 под действием собственного веса также опускается вниз. Когда постоянный магнит 9 перемещается в крайнее нижнее положение, срабатывает датчик Холла 10, отключая двигатель механизма 4 раскрытия. В процессе перемещения профилемера-каверномера по скважине выдвижные рычаги 3 контактируют с исследуемой поверхностью. Линейное перемещение каждого из выдвижных рычагов 3 передается к верхнему плечу, оснащенному отражателем 13, и отслеживается соответствующим ему преобразователем 12, а именно в процессе перемещения выдвижного рычага 3 соответствующим ему пьезокерамическим преобразователем 12 с заданной частотой непрерывно излучаются на отражатель 13 короткие ультразвуковые импульсы. За счет ступенчатой формы отражателя 13 формируются два отраженных акустических импульса с временами прихода отраженных сигналов Т1 и Т2 соответственно, которые поступают на преобразователь 12. По значениям T1, Т2 и известному расстоянию L (L-расстояние между отражающими поверхностями - ступенями) величина перемещения отражателя 13 (а соответственно, и выдвижного рычага 3, на котором отражатель 13 установлен) определяется как:

S=L*Т1/(Т2-Т1) мм,

где S - величина перемещения выдвижного рычага (отражателя 12).

Полученные данные с цифровой электронной схемы измерения - контроллеров акустических измерительных датчиков 6 поступают в электронную регистрационную систему 5 преобразования получаемой информации и сохраняются в ней или по геофизическому кабелю передаются на поверхность (в зависимости от поставленной задачи исследований).

Измерение перемещения отражателей 13 акустических преобразователей в предложенной конструкции осуществляется цифровой электронной схемой измерения - контроллером. Подсчет времени пробега T1, Т2 излученного-отраженного импульса осуществляется заполнением электронного счетчика контроллера принимаемыми таковыми импульсами с периодом заполнения 0,01 мкс (с частотой 100МГц). Зная скорость распространения акустического сигнала в исследуемой жидкости, можно легко просчитать погрешность проводимых измерений, при этом температура окружающей среды не оказывает влияния на результат измерений (как у известных устройств).

По окончании измерений по управляющему сигналу по геофизическому кабелю на двигатель механизма 4 раскрытия рычажной системы 3 подается напряжение противоположной полярности. Система выдвижных рычагов 3 начинает складываться. Верхние плечи выдвижных рычагов 3 поднимаются максимально вверх, продвигая шток 7 с магнитом 8 к датчику Холла 11. Когда магнит 9 перемещается в крайнее верхнее положение, срабатывает датчик Холла 11, отключая двигатель механизма 4 раскрытия-закрытия системы выдвижных рычагов 3. Профиллемер-каверномер извлекается на поверхность.

На фиг.4 приведены сравнительные графики записи показаний, произведенных серийно выпускаемым 4-х рычажным профилемером ПФ73-2 (г. Уфа, ОАО НПФ «Геофизика») и 6-ти рычажным профилемером-каверномером предложенной конструкции на одной и той же скважине при прочих равных условиях. Как видно по диаграмме - графики практически совпадают, то есть предложенный профилемер-каверномер обеспечивает достаточно высокую чувствительность и точность измерений при более простой и экономичной конструкции и обеспечивает при этом возможность его использования для обследования действующих добывающих и нагнетающих, а также необсаженных скважин.

Профилемер-каверномер, содержащий удлиненный корпус, стыковочную головку в верхней части корпуса для соединения с геофизическим кабелем, многорычажную систему шарнирно-раздвижных двуплечих измерительных рычагов в нижней части корпуса, выдвижные рычаги которой контактируют с исследуемой поверхностью в плоскости поперечного сечения корпуса, размещенную в корпусе регистрационную систему с электронным преобразователем регистрируемой информации и измерительные датчики по количеству рычагов, каждый из которых установлен на верхнем плече соответствующего измерительного рычага, отличающийся тем, что он дополнительно оснащен датчиком конечных положений, выполненным в виде подвижного штока, установленного в корпусе с возможностью свободного перемещения по продольной оси устройства и оснащенного постоянным магнитом, и двух датчиков Холла, установленных в конечных точках интервала перемещений штока с постоянным магнитом, а измерительный датчик выполнен в виде пьезокерамического ультразвукового излучателя-приемника и как минимум двухступенчатого отражателя, закрепленного на соответствующем измерительном рычаге и не связанного механически с излучателем-приемником.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу, в частности к нефтегазовой промышленности, и может использоваться для замера профиля насосно-компрессорных и обсадных труб нефтегазовых скважин.

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при контроле коррозионного состояния обсадных колонн (ОК) и насосно-компрессорных труб (НКТ) скважин.

Изобретение относится к области контроля технического состояния обсадных колонн, насосно-компрессорных труб и других колонн нефтяных и газовых скважин. Техническим результатом является повышение точности и достоверности выявления наличия и местоположения поперечных и продольных дефектов конструкции скважины и подземного оборудования как в магнитных, так и в немагнитных первом, втором и последующих металлических барьерах.

Изобретение относится к области эксплуатации скважин и может быть использовано для проведения геофизических исследований скважин. Техническим результатом является получение однозначных результатов исследований теплопроводности пластов, окружающих скважину переменного сечения.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям в скважине и может быть применено при электромагнитной дефектоскопии многоколонных конструкций стальных труб.

Изобретение относится к области средств измерений для геологической и гидроэнергетической промышленности и может быть применено для измерения диаметров буровых, дренажных и пьезометрических скважин, их глубины, а также величины иловых отложений в скважинах.

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, а именно к комплексным средствам для изучения технического состояния обсадных колонн и насосно-компрессорных труб нефтегазовых скважин методами профилеметрии и дефектоскопии.

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля труб, например трубопроводов различного назначения и обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах. .

Изобретение относится к области геофизических исследований глубоких и сверхглубоких скважин, может быть использовано в многорычажных профилемерах-сканерах для детального контроля качества внутренней поверхности обсадных колонн.

Изобретение относится к измерению перфорационных каналов в нефтяных скважинах. Техническим результатом является уменьшение реверберационного шума. Способ содержит а. размещение каротажного устройства, включающего в себя ультразвуковой приемоизлучатель, в скважине, имеющей обсадную трубу, причем ультразвуковой приемоизлучатель имеет фокусную точку, находящуюся на расстоянии от ультразвукового приемоизлучателя так, что она будет позади внутренней поверхности обсадной трубы, б. излучение ультразвукового сигнала из ультразвукового приемоизлучателя, в. обнаружение отражения ультразвукового сигнала от внутренней части перфорационного канала, проходящего через обсадную трубу в формацию, г. измерение времени, проходящего между передачей и приемом ультразвукового сигнала, д. определение положения ультразвукового приемоизлучателя, соответствующего ультразвуковой передаче и приему отраженного сигнала, е. повторение шагов б)-д) несколько раз и запись полученных данных, ж. обработку полученных данных с помощью компьютера и определение размеров перфорационного канала, з. при этом ультразвуковой приемоизлучатель расположен на отстоянии от обсадной трубы ствола скважины на, по меньшей мере, одну треть минимальной длины открытого канала, которую требуется измерить, и. при этом отстояние такое, что отражения от обсадной трубы реверберируют и существенно рассеиваются перед тем, как отражение изнутри перфорационного канала будет принято ультразвуковым приемоизлучателем. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для определения объема скважины, пробуренной в газоносных породных массивах, а также в измерительной технике для определения объема негерметичной емкости. Сущность способа заключается в том, что при определении объема скважины, пробуренной в газоносных породных массивах, устье скважины с притоками газа закрывают на время нарастания избыточного давления, затем перепускают часть газа в атмосферу с постоянным расходом, при этом объем скважины определяют по формуле, учитывающей измеренные параметры: атмосферное давление, давление в скважине до и после начала перепуска газа, давления в скважине в момент начала и окончания перепуска газа, расход перепускаемого газа, время между измерениями давлений и длительность перепуска газа. Кроме того, при измерении объема малодебитной скважины в нее нагнетают воздух, закрывают устье на время падения избыточного давления и затем перепускают часть воздуха в атмосферу. Способ определения объема скважина характеризуется простотой практической реализации и обеспечивает высокую точность измерений объема скважин, что особенно важно в условиях подземных горных работ при контроле качества дегазационных работ для решении задач безопасности горных работ. Техническим результатом является повышение точности измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к бурению скважин и может найти применение при определении профиля скважин. Техническим результатом является сокращение временных затрат путем совмещения технологических операций, т.е. непосредственно в процессе бурения определения профиля скважины. Способ включает разделение промывочной жидкости, поступающей из скважины, на фракции с помощью комплекса вибросит, сбор шлама, разделенного на фракции, в емкостях, взвешивание их с помощью датчиков, данные которых поступают в блок обработки информации, в котором определяют разницу между текущими значениями выходного напряжения датчика силы, соответствующего весу выбуренной и собираемой в специальную емкость горной породы, и напряжением, соответствующим расчетному значению веса породы, определяемого номинальным диаметром скважины, а затем по этой разнице вычисляют приращение диаметра скважины против легко разрушаемых под действием промывочной жидкости пород по математическому алгоритму. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх