Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе акустического каротажа в процессе бурения нефтяных и газовых скважин. Заявлен изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения, который содержит несущую трубу из стеклопластика со стальными окончаниями, размещенную между блоками излучателя и приемной антенны. В полости несущей трубы размещен охранный кожух с образованием кольцевого канала для бурового раствора, а внутри охранного кожуха размещены транзитные провода. Окончания кожуха выполнены с выступающими частями для фиксации в стальных окончаниях несущей трубы и содержат электрические соединители. Стальные окончания выполнены с коническими метрическими либо замковыми резьбами. Охранный кожух выполнен из стеклопластика со стальными окончаниями, в котором размещена тонкостенная пластиковая трубка для транзитных проводов, выполненная с акустической развязкой от охранного кожуха, в кольцевой полости которого находится поглотитель упругих колебаний. Поглотитель упругих колебаний выполнен заливкой силиконовой резиной с порошком тяжелого металла либо составлен из чередующихся металлических шайб и шайб из силиконовой резины с порошком тяжелых металлов и металлическими шариками либо роликами. Шайбы из силиконовой резины с порошком тяжелых металлов реализованы четвертьволновой длины для основной частоты монопольного излучения, а электрические соединители выполнены вращательного либо беспроводного типа. Технический результат - повышение прочностных свойств акустического изолятора и существенная фильтрация упругих колебаний прохождения по корпусу. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к аппаратуре акустического каротажа в процессе бурения нефтяных и газовых скважин в составе компоновки низа бурильной колонны.

Особенностью скважинных приборов в процессе бурения являются требования прочности, жесткости и гидравлики. Силовые нагрузки превышают почти на порядок нагрузки, характерные для приборов на геофизическом кабеле (несколько тонн) и автономных приборов (единицы десятков тонн), а расходы бурового раствора составляют десятки л/с. Поэтому несущие корпусы приборов, как правило, представляют собой стальные толстостенные конструкции с наружным диаметром, близким к диаметру ствола скважины, а также имеют канал для бурового раствора. При использовании подобных конструкций в приборах акустического каротажа в процессе бурения серьезной проблемой является качественная изоляция от волны по корпусу прибора, возникающей при срабатывании излучателей и распространяющейся по направлению к приемной антенне. При соизмеримых временах первого вступления, амплитуде и частотному содержанию волна по корпусу может интерферировать с полезными сигналами, делая невозможной обработку с целью определения скоростей упругих волн в породе. Главную роль в задержке и ослаблении волны по корпусу выполняет акустический изолятор, расположенный в промежутке между излучателями и приемниками. Большинство известных технических решений основано на принципе введения различных неоднородностей в тело несущей стальной бурильной трубы, которые выполнены с волновым сопротивлением, отличающимся от волнового сопротивления стали, благодаря чему часть энергии волны по корпусу теряется при прохождении изолятора.

Известен акустический аттенюатор прибора для геофизических исследований подземных пластов (см. патент US №5510582, МПК G01V 01/52, публикация от 23.04.1996), выполненный в виде секции с полостями в несущей стальной трубе, заполненными силиконовой жидкостью, в которых размещены элементы инерциальной массы, выполненные из металлов высокой плотности, причем инерционные массивные элементы включают в себя палец и замок колпачка, уплотнительное кольцо и болт.

Недостаток технического решения состоит в том, что неоднородности в несущей трубе составляют небольшую часть, поэтому значительная часть энергии волны по корпусу может достигать приемной антенны. Кроме того, не обеспечивается транзит проводов без дополнительного устройства, которое может быть установлено только в канале для бурового раствора.

Известен акустический гаситель волны по корпусу, используемый для измерительного прибора во время бурения (см. патент US №6082484, МПК G01V 01/52, публикация от 04.07.2000), содержащий секции акустических ослаблений волны по корпусу на основе утяжеленной бурильной трубы, заполненной слоями композитного материала, в котором слои имеют различную плотность, а толщина слоев выбирается для ослабления определенных частот сигналов, другим вариантом является секция бурильной трубы со сферическими полостями в теле трубы, размещенными в шахматном порядке для увеличения длины пути распространяющегося акустического сигнала, либо цилиндрическими полостями с поршнями, удерживаемыми пружиной в пределах полости, причем полости заполнены жидкостью.

Достоинством данного решения является использование материала из слоев композита в полости изолятора, что позволяет ослабить и задержать волну по корпусу, а стальная труба выдерживает нагрузку во время бурения.

Основными недостатками технического решения является то, что основная часть бурильной трубы сохраняется и остается волноводом, способствующим прохождению упругих колебаний, а также отсутствует возможность транзита проводов без дополнительного устройства.

Известен акустический изолятор для применения в аппаратуре для акустических исследований в процессе бурения скважины в подземной толще горных пород (см. патент US №7028806, МПК G01V 01/40, публикация от 18.04.2006), содержащей бурильную трубу с устройством каротажа, имеющим в своем составе изолятор с возможностью ослабления акустических сигналов в пределах заранее определенного частотного диапазона, размещенный между акустическими излучателями и приемниками и включающий в себя трубчатый элемент из композитного материала, имеющий в основном цилиндрическую внешнюю поверхность с группой тел, определенной массы и длины, жестко закрепленных на ней и расположенных с заданным промежутком, причем тела содержат материал, выбранный из группы, состоящей из стальных и вольфрамовых колец либо из материала, плотность которого не меньше плотности трубчатого элемента, причем устройство каротажа и бурильная труба имеют вытянутые в продольном направлении каналы с протекающим через них буровым раствором. Тела могут закрепляться как к внутренней стенке бурильной трубы, так и снаружи, например, сваркой.

Недостатками данного изобретения являются:

- для варианта наружного закрепления тел на бурильной трубе поверхность и все полости могут забиться шламом, а это ухудшает акустическую изоляцию и затрудняет техническое обслуживание после бурения;

- вариант закрепления тел к внутренней поверхности бурильной трубы сложен с точки зрения изготовления;

- для варианта крепления к внутренней трубе эффективность изолятора резко снижается из-за отсутствия контакта с бурильной трубой, являющейся основным волноводом для помех;

- для всех вариантов исполнения отсутствует возможность транзита проводов без дополнительного устройства.

Техническим результатом предложенного решения является создание акустического изолятора, который бы сочетал в себе достаточные прочностные свойства с параметрами задержки волны по корпусу и ослабления ее амплитуды, а также обладал возможностью электрического соединения без дополнительных устройств и был удобен в техническом обслуживании.

Технический результат предложенного решения достигается тем, что изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения содержит несущую трубу, размещенную в промежутке между блоками излучателя и приемной антенны, кроме того, несущая труба выполнена из стеклопластика со стальными окончаниями, причем в полости несущей трубы размещен охранный кожух с образованием кольцевого канала для бурового раствора, а внутри охранного кожуха размещены транзитные провода, кроме того, окончания кожуха реализованы с выступающими частями для фиксации в стальных окончаниях несущей трубы и включают электрические соединители.

Стальные окончания несущей трубы исполнены с коническими метрическими либо замковыми резьбами (ГОСТ Р 50864-96).

Охранный кожух выполнен из стеклопластика со стальными окончаниями, в котором размещена тонкостенная трубка для транзитных проводов, выполненная из пластика и реализованная с акустической развязкой от охранного кожуха, в кольцевой полости которого введен поглотитель упругих колебаний.

Поглотитель упругих колебаний выполнен из силиконовой резины с порошком тяжелого металла либо составлен из чередующихся металлических шайб и шайб из силиконовой резины с порошком тяжелых металлов и металлическими шариками либо роликами.

Шайбы из силиконовой резины с порошком тяжелых металлов реализованы четвертьволновой длины для основной частоты монопольного излучения, а электрические соединители выполнены вращательного либо беспроводного типа.

Сущностью технического решения является то, что несущая труба из стеклопластика обеспечивает фильтрацию волны по корпусу в диапазоне 8,5-13 кГц с ослаблением амплитуды не менее 40 дБ только за счет упругих свойств материала по данным компьютерного моделирования, а в реальных условиях за счет анизотропии и структурной неоднородности ослабление может быть еще выше. Кроме того, из-за более низкого модуля упругости и, соответственно, скорости распространения по сравнению со сталью обеспечивается необходимая задержка первого вступления волны-помехи, позволяющая разделить волны в волновом пакете для дальнейшей обработки. Кроме того, стеклопластик, выполненный по технологии косослойной продольно-поперечной намотки, разработанной ЗАО МНПП “Алтик” (Бийск RU), рекомендован для изготовления корпусов приборов в процессе бурения, в частности приборов электромагнитного каротажа, отвечая требованиям прочности и износостойкости. Так, труба с наружным диаметром 120 мм и толщиной стенки 20 мм при температуре 100°C выдерживает момент кручения более 10 кНм и усилие на разрыв не менее 1000 кН.

Введение охранного кожуха для транзитных проводов решает проблему электрического соединения блоков излучателя и приемной антенны. Охранный кожух является герметичным и рассчитан для работы под давлением внешней среды. Поскольку кожух тоже является волноводом для волны по корпусу, его выполняют из стеклопластика со стальными окончаниями, в нем содержится тонкостенная пластиковая трубка с проводами, а в кольцевую полость введен поглотитель упругих колебаний, оттягивающий энергию волны-помехи от кожуха.

Для соединения с блоками излучателя и приемной антенны используются электрические соединители вращательного (например, соединители фирмы SPT (SE), либо беспроводного типа (например, устройство трансформаторной связи), которые облегчают процесс сборки-разборки прибора.

Причем шайбы, поглотителя упругих колебаний, изготовлены из силиконовой резины малой вязкости, например RTV8001, с порошком тяжелого металла, например вольфрама, включая металлические шарики либо ролики.

Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 - приведен спектр выходного импульса на срезе изолятора, демонстрирующий окно в диапазоне 8,5-13 кГц с ослаблением амплитуды не менее 40 дБ только за счет упругих свойств материала, по данным компьютерного моделирования в программном пакете Ansys/LS-Dyna (US), а на фиг. 2 - представлен общий вид акустического изолятора.

Состав предлагаемого технического решения:

1. Несущая труба;

2. Стальные окончания;

3. Охранный кожух;

4. Канал для бурового раствора;

5. Выступающая часть охранного кожуха;

6. Стопор;

7. Тонкостенная трубка;

8. Электрический соединитель;

9. Фиксатор;

10. Поглотитель;

11. Шайбы металлические;

12. Шайбы резиноподобные;

13. Шарики либо ролики.

Динамика работы устройства

Изолятор включает стеклопластиковую наружную трубу 1 со стальными окончаниями 2, охранный кожух 3 с образованием кольцевого канала промывки 4, причем кожух по краям имеет выступающие части 5, со сквозными отверстиями для промывочной жидкости и посредством которых фиксируется от вращения и продольного перемещения относительно наружной трубы с помощью стопорных колец 6, а в кожухе 3 размещена тонкостенная пластиковая трубка 7 с акустической развязкой, в которой проложены транзитные провода, соединенные по краям с электрическими соединителями 8, закрепленными фиксаторами 9, кроме того, в кольцевой полости кожуха 3 размещен поглотитель упругих колебаний 10, выполненный из резиноподобной смеси на основе силиконовой резины с порошком тяжелого металла, например вольфрама, либо содержащий чередующиеся металлические шайбы 11 и шайбы 12 из указанного материала, в том числе с металлическими шариками либо роликами 13.

Технико-экономическим эффектом предложенного решения является существенное ослабление волны по корпусу прибора акустического каротажа в процессе бурения, обеспечение кольцевого канала для бурового раствора, обеспечение независимой от дополнительных устройств электрической связи между блоками излучателей и приемной антенны, простота и надежность конструкции, удобство технического обслуживания.

1. Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения, содержащий несущую трубу, размещенную в промежутке между блоками излучателя и приемной антенны, отличающийся тем, что несущая труба выполнена из стеклопластика со стальными окончаниями, причем в полости несущей трубы размещен охранный кожух с образованием кольцевого канала для бурового раствора, а внутри охранного кожуха размещены транзитные провода, кроме того, окончания кожуха реализованы с выступающими частями для фиксации в стальных окончаниях несущей трубы и включают электрические соединители.

2. Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения по п. 1, отличающийся тем, что стальные окончания несущей трубы исполнены с коническими метрическими либо замковыми резьбами.

3. Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения по п. 1, отличающийся тем, что охранный кожух выполнен из стеклопластика со стальными окончаниями.

4. Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения по пп. 1, 3, отличающийся тем, что охранный кожух содержит тонкостенную трубку для транзитных проводов.

5. Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения по п. 4, отличающийся тем, что тонкостенная трубка реализована с акустической развязкой от охранного кожуха.

6. Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения по п. 4, отличающийся тем, что тонкостенная трубка выполнена из пластика.

7. Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения по пп. 1, 3, отличающийся тем, что в кольцевую полость охранного кожуха введен поглотитель упругих колебаний.

8. Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения по п. 6, отличающийся тем, что поглотитель упругих колебаний выполнен из силиконовой резины с порошком тяжелого металла.

9. Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения по п. 6, отличающийся тем, что поглотитель упругих колебаний составлен из чередующихся металлических шайб и шайб из силиконовой резины с порошком тяжелых металлов и металлическими шариками либо роликами.

10. Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения по п. 8, отличающийся тем, что шайбы из силиконовой резины с порошком тяжелых металлов реализованы четвертьволновой длины для основной частоты монопольного излучения.

11. Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения по п. 1, отличающийся тем, что электрические соединители выполнены вращательного либо беспроводного типа.



 

Похожие патенты:

Устройство относится к измерительной технике, представляет собой акустический преобразователь и предназначено для геофизических исследований скважин, в частности в аппаратуре акустического каротажа.

Использование: относится к области геофизики и может быть использовано для регистрации волновых процессов в вертикальных и наклонных скважинах при сейсмическом профилировании.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения свойств горных пород в процессе акустического каротажа. Акустическое каротажное устройство содержит по меньшей мере один излучатель и по меньшей мере два приемника, причем приемники расположены в точках с разными азимутальными координатами и выполнены с возможностью проведения измерений волнового поля в точках, расположенных на разных расстояниях от вертикальной оси устройства.

Изобретение относится к скважинным устройствам для регистрации сейсмических колебаний и может быть использовано в процессе сейсмического каротажа как обсаженных, так и необсаженных скважин.

Группа изобретений относится к скважинному измерительному прибору, который может быть использован в горнодобывающей промышленности, а также к способу изготовления соединительного устройства связи для данного прибора.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при геофизических исследованиях в скважинах. Скважинная геофизическая аппаратура содержит геофизический кабель с кабельным наконечником и герметичный корпус с находящимися внутри него датчиками для регистрации параметров геофизического поля, например сейсмоприемниками.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при регистрации волновых процессов в скважинах при вертикальном сейсмическом профилировании.

Изобретение относится к области сейсмического каротажа и может быть использовано для проведения работ вертикального сейсмического профилирования (ВСП) и его поляризационной модификации (ВСП ПМ) в обсаженных скважинах при геофизической разведке нефтяных, газовых и других месторождений полезных ископаемых.

Изобретение относится к определению области распространения, размеров и геометрии трещин и систем трещин, образовавшихся в результате гидроразрыва пласта, конкретно относится к способу и устройству для создания микросейсмических событий внутри трещин и систем трещин.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при обработке сейсмических данных. Предложен способ определения параметров анизотропии, который включает предоставление информации о медленности продольной и поперечной волны в однородном, анизотропном пласте в наклонной скважине с углом наклона больше чем 40 градусов и меньше чем 90 градусов, как определено трансверсальной изотропией с вертикальной осью симметрии (VTI), предоставление зависимости между нормальной и тангенциальной податливостью, и, исходя из этих данных и зависимости, выдачу модели для подсчета значения параметров анизотропии (например, α0, ε, δ), которые характеризуют однородный, анизотропный пласт (например, вдоль скважины под углом 90 градусов).

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе геофизических исследований скважин. Согласно заявленному способу в скважине размещают с возможностью перемещения акустический каротажный прибор, содержащий по меньшей мере один источник направленных акустических сигналов и по меньшей мере один приемник.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения координат трещиноватых зон, пересекающих измерительную скважину, пробуренную в кровле выработки.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для получения информации о подземной формации. В некоторых вариантах осуществления способ получения информации о по меньшей мере одной переменной, существующей при целевом местоположении в стволе подземной скважины и/или окружающей подземной формации, включает в себя этапы, на которых доставляют множество генерирующих сигнал устройств в целевое местоположение(я), излучают по меньшей мере один детектируемый сигнал из целевого местоположения и принимают по меньшей мере один такой сигнал.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для регистрации волновых процессов в вертикальных и наклонных скважинах при сейсмическом профилировании.

Устройство относится к геофизике, в частности геофизическим исследованиям газовых скважин. Устройство содержит в скважинном приборе три взаимоортогональных датчика геоакустических сигналов, усилитель, полосовые фильтры, аналого-цифровой преобразователь, блок управления.

Изобретение относится к области геофизики и горного дела и может быть использовано в процессе осуществления буровых работ. Согласно общему аспекту заявленного предложения телеметрический прибор с гидроимпульсным каналом связи используют в бурильной колонне, которая содержит буровой раствор, протекающий внутри.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения характеристик буровой скважины для проведения операции бурения. Заявлены способы и системы для сбора, получения и отображения индекса азимутальной хрупкости буровой скважины.
В заявке описан акустический излучатель, содержащий акустическую диафрагму, предназначенную для передачи акустических волн в среду, узел пьезоэлектрического актюатора, деформируемого в осевом направлении под действием приложенного электрического сигнала, и упругий материал с высокой степенью несжимаемости, расположенный между пьезоэлектрическим актюатором и акустической диафрагмой и предназначенный для передачи волн давления на акустическую диафрагму в результате движения пьезоэлектрического актюатора.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе акустического каротажа. Согласно заявленному предложению предложен изолятор автономного прибора акустического каротажа, содержащий наружный несущий корпус, выполненный из стеклопластиковой трубы со стальными окончаниями, а также поглотитель упругих колебаний, состоящий из чередующихся элементов с контрастным волновым сопротивлением в виде резиновых и металлических шайб. Причем резиновые шайбы содержат мелкозернистый порошок тяжелых металлов и включают крупные шарики либо ролики из тяжелого металла, расположенные равномерно по окружности в каждой шайбе. Дополнительно введена внутренняя стальная труба, отверстие которой служит сквозным каналом для промывочной жидкости, а в герметизированном от внешней среды кольцевом пространстве между наружной и внутренней трубами, заполненном кремнийорганической жидкостью, размещен поглотитель упругих колебаний из резиновых и металлических шайб. Узлы стыковки выполнены в виде переходных головок, которые акустически развязаны от внутренней трубы и реализованы с возможностью продольного перемещения без вращения. Причем установлен компенсатор наружного давления и температурного изменения объема кремнийорганической жидкости. Кроме того, поглотитель упругих колебаний из резиновых и металлических шайб поджимается и фиксируется с обеих сторон с помощью металлических втулок для создания необходимого контакта резиновых шайб с наружной и внутренней трубами. Резиновые шайбы выполнены толщиной, равной четверти длины волны для основной частоты монопольного излучения либо равной четверти длины волны для набора частот, соответствующего диапазону частот монопольного излучения, кроме того, резиновые шайбы выполнены с заданным волновым сопротивлением из силиконовой резины малой вязкости. На наружной поверхности внутренней трубы выполнены продольные пазы для транзитных проводов, которые закрыты тонкостенной защитной гильзой для предотвращения деформации резиновых шайб в пазы при поджатии поглотителя и защиты транзитных проводов. В переходных головках установлены один или несколько гермовводов с необходимым количеством контактов, обеспечивающих герметизацию полости изолятора и электрическое соединение, как внутри изолятора с транзитными проводами, так и со стыкуемыми блоками, а также дополнительно размещены электрические соединители негерметичного типа для стыковки с блоками излучателей и приемной антенны. Компенсатор наружного давления и температурного изменения объема кремнийорганической жидкости реализован с упругой мембраной либо поршнем. Технический результат - повышение акустической эффективности изолятора при высокой прочности конструкции за счет разгрузки несущей трубы посредством заполнения внутренней полости кремнийорганической жидкостью. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе акустического каротажа в процессе бурения нефтяных и газовых скважин. Заявлен изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения, который содержит несущую трубу из стеклопластика со стальными окончаниями, размещенную между блоками излучателя и приемной антенны. В полости несущей трубы размещен охранный кожух с образованием кольцевого канала для бурового раствора, а внутри охранного кожуха размещены транзитные провода. Окончания кожуха выполнены с выступающими частями для фиксации в стальных окончаниях несущей трубы и содержат электрические соединители. Стальные окончания выполнены с коническими метрическими либо замковыми резьбами. Охранный кожух выполнен из стеклопластика со стальными окончаниями, в котором размещена тонкостенная пластиковая трубка для транзитных проводов, выполненная с акустической развязкой от охранного кожуха, в кольцевой полости которого находится поглотитель упругих колебаний. Поглотитель упругих колебаний выполнен заливкой силиконовой резиной с порошком тяжелого металла либо составлен из чередующихся металлических шайб и шайб из силиконовой резины с порошком тяжелых металлов и металлическими шариками либо роликами. Шайбы из силиконовой резины с порошком тяжелых металлов реализованы четвертьволновой длины для основной частоты монопольного излучения, а электрические соединители выполнены вращательного либо беспроводного типа. Технический результат - повышение прочностных свойств акустического изолятора и существенная фильтрация упругих колебаний прохождения по корпусу. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх