Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения



Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения
Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения
Изолятор прибора акустического каротажа в процессе бурения

 


Владельцы патента RU 2604561:

Общество с ограниченной ответственностью "ТНГ-Групп" (RU)

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.
Наверх