Способ исследования геометрических параметров каверны подземного хранилища газа



Способ исследования геометрических параметров каверны подземного хранилища газа
Способ исследования геометрических параметров каверны подземного хранилища газа
G01N29/00 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

Владельцы патента RU 2660307:

Публичное акционерное общество "Газпром" (RU)

Изобретение относится к метрологии, в частности к устройствам для контроля формы и размеров подземных хранилищ газа. Способ исследования геометрических параметров каверны подземного хранилища газа с установленной в ней насосно-компрессорной трубой с помощью ультразвукового сканирующего звуколокатора заключается в облучении ультразвуковыми зондирующими импульсами стенок исследуемой каверны в горизонтальных и наклонных плоскостях на различных глубинах каверны, заполненной рабочей жидкостью, и последующем измерении времен распространения зондирующими импульсами двойного расстояния от стенок каверны до приемо-передающего электроакустического преобразователя звуколокатора, по которым определяют геометрические размеры и форму каверны. Лоцирование каверны в горизонтальных плоскостях проводят через насосно-компрессорную трубу, а в наклонных плоскостях - при выходе преобразователя звуколокатора из трубы, при этом при лоцировании каверны в горизонтальных плоскостях длительность зондирующих импульсов задается не превышающей двух периодов несущей частоты F=C/2d, а амплитуда собственных колебаний электроакустического преобразователя - меньшей амплитуды зондирующих импульсов, где С - скорость продольных колебаний в материале трубы, d - толщина стенки трубы. Технический результат – обеспечение возможности исследования каверны через насосно-компрессорные трубы. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к подземным хранилищам газа (ПХГ) и может быть применено для определения формы и размеров каверны ПХГ, в том числе с установленной в ней насосно-компрессорной трубой (НКТ), с помощью ультразвукового сканирующего звуколокатора.

Известен способ того же назначения, заключающийся в лоцировании ультразвуковыми зондирующими импульсами стенок исследуемой каверны в горизонтальных и наклонных плоскостях на различных глубинах каверны, заполненной рабочей жидкостью, и последующем измерении времен распространения зондирующими импульсами двойного расстояния от стенок каверны до приемо-передающего электроакустического преобразователя звуколокатора, по которым определяют геометрические размеры и форму каверны /Патент США №5767401, кл. 73/152.54 (Е21В 47/00), 1998; Патент Франции №2723783, кл. G01C 7/06, 1995/.

Любой из известных способов, например, последний, может быть принят за прототип.

Недостатком прототипа является невозможность исследования каверны ПХГ с помощью ультразвукового сканирующего звуколокатора непосредственно через НКТ.

Техническим результатом, получаемым от применения изобретения, является устранение недостатка прототипа, т.е. получение возможности исследования каверны ПХГ через НКТ.

Данный технический результат достигается тем, что в известном способе исследования каверны подземного хранилища газа с установленной в ней насосно-компрессорной трубой с помощью ультразвукового сканирующего звуколокатора, заключающемся в лоцировании ультразвуковыми зондирующими импульсами стенок исследуемой каверны в горизонтальных и наклонных плоскостях на различных глубинах каверны, заполненной рабочей жидкостью, и последующем измерении времен распространения зондирующими импульсами двойного расстояния от стенок каверны до приемо-передающего электроакустического преобразователя звуколокатора, по которым определяют геометрические размеры и форму каверны, лоцирование каверны в горизонтальных плоскостях проводят через насосно-компрессорную трубу, а в наклонных плоскостях - при выходе преобразователя звуколокатора из трубы, при этом при лоцировании каверны в горизонтальных плоскостях длительность зондирующих импульсов задается не превышающей двух периодов несущей частоты F=C/2d, а амплитуда собственных колебаний электроакустического преобразователя - меньшей амплитуды зондирующих импульсов, где С - скорость продольных колебаний в материале трубы, d - толщина стенки трубы.

Несущая частота зондирующего импульса задается равной F=250-600 кГц.

В качестве электроакустического преобразователя используют преобразователь из композитной керамики.

При выходе преобразователя звуколокатора из трубы проводят дополнительное лоцирование каверны в горизонтальных плоскостях.

При лоцировании ультразвуковыми зондирующими импульсами стенок исследуемой каверны в горизонтальных плоскостях одновременно измеряют скорость звука на лоцированной глубине каверны, а при лоцировании в наклонных плоскостях скорость звука по направлению лоцирования определяют аналитически по результатам измерения скорости звука в горизонтальных плоскостях.

Изобретение поясняется чертежом (Фиг. 1), на котором представлена схема реализации способа.

Способ реализуется в каверне 1 ПХГ с установленной в ней НКТ 2.

В каверну 1 через НКТ 2 опускается ультразвуковой сканирующий звуколокатор 3, содержащий, как в прототипе, вращающуюся часть 4 и поворотную часть 5. Вращающаяся часть 4 соединяется со штангой 6 звуколокатора через шарнир 7, а поворотная часть 5 с вращающейся частью 4 соединяются через шарнир 8.

На поворотной части 5 с двух сторон установлены приемо-передающие ультразвуковые преобразователи 9, 10.

Внутри поворотной части 5, сообщающейся с рабочей жидкостью каверны 1, расположены передающий и приемный ультразвуковые преобразователи 11, 12.

Преобразователи 11, 12 расположены на известном расстоянии друг от друга примерно на одном уровне с преобразователями 9, 10.

Звуколокатор включает в себя также перестраиваемый по частоте звуковой генератор, блок обработки информации, управляемые двигатели для вращения части 4 и поворота части 5, блоки управления и позиционирования. Все эти блоки на чертеже не показаны и выполнены по аналогии с прототипом.

Реализация способа основана на том, что частота F радиального резонанса НКТ равна F=C/2d, где С - скорость продольных колебаний в материале трубы (стали); d - толщина стенки трубы [журнал «Каротажник», №4 - 2009, с. 98-108].

Обычно толщина стенки трубы равна 5-12 мм, поэтому F=250÷600 кГц. Чтобы проводить измерения одним преобразователем через НКТ с различными толщинами d стенок необходимо возбуждать акустический импульс, имеющий ширину частотного спектра близкую к F. Такую ширину частотного спектра излучения можно достигнуть в акустическом импульсе, например, с несущей частотой 400 кГц и длительностью 1,5-2,0 периода.

Кроме того, амплитуда собственных колебаний электроакустического преобразователя должна быть гораздо меньше амплитуды сигнала ревебрации, чтобы имелась возможность приема отраженного от стенки каверны зондирующего сигнала вне импульса, отраженного от стенки трубы.

Этим условиям удовлетворяют электроакустические преобразователи, активные элементы которых выполнены из композитной керамики, например метаниобат свинцовой.

Способ реализуется следующим образом.

Предварительно подбирают частоту и амплитуду зондирующих импульсов, удовлетворяющих заявленным в формуле изобретения условиям.

В этом случае зондирование каверны 1 ПХГ будет проводиться через НКТ 2 в так называемых окнах прозрачности НКТ 2 по частоте ультразвука.

На каждом уровне лоцирования в горизонтальной плоскости одновременно измеряют скорость звука в жидкости с помощью преобразователей 11, 12 (стрелками показано направление распространения ультразвуковых импульсов в горизонтальных и наклонных плоскостях).

При выходе поворотной части 5 из НКТ 2 проводится лоцирование данной части каверны в наклонных плоскостях. При этом скорость звука в жидкости определяется аналитически по результатам измерения скоростей звука в горизонтальных плоскостях.

Лоцирование купольной части каверны проводится в горизонтальных плоскостях через НКТ 2 и уточняется при лоцировании в наклонных плоскостях.

Таким образом, достигается поставленный технический результат.

1. Способ исследования геометрических параметров каверны подземного хранилища газа с установленной в ней насосно-компрессорной трубой с помощью ультразвукового сканирующего звуколокатора, заключающийся в лоцировании ультразвуковыми зондирующими импульсами стенок исследуемой каверны в горизонтальных и наклонных плоскостях на различных глубинах каверны, заполненной рабочей жидкостью, и последующем измерении времен распространения зондирующими импульсами двойного расстояния от стенок каверны до приемо-передающего электроакустического преобразователя звуколокатора, по которым определяют геометрические размеры и форму каверны, отличающийся тем, что лоцирование каверны в горизонтальных плоскостях проводят через насосно-компрессорную трубу, а в наклонных плоскостях - при выходе преобразователя звуколокатора из трубы, при этом при лоцировании каверны в горизонтальных плоскостях длительность зондирующих импульсов задается не превышающей двух периодов несущей частоты F=C/2d, а амплитуда собственных колебаний электроакустического преобразователя - меньшей амплитуды зондирующих импульсов, где С - скорость продольных колебаний в материале трубы, d - толщина стенки трубы.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что несущая частота зондирующего импульса задается равной F=250-600 кГц.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве электроакустического преобразователя используют преобразователь из композитной керамики.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при выходе преобразователя звуколокатора из трубы проводят дополнительное лоцирование каверны в горизонтальных плоскостях.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при лоцировании ультразвуковыми зондирующими импульсами стенок исследуемой каверны в горизонтальных плоскостях, одновременно измеряют скорость звука на лоцированной высоте каверны, а при лоцировании в наклонных плоскостях скорость звука по направлению лоцирования определяется аналитически по результатам измерения скорости звука в горизонтальных плоскостях.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для непрерывных измерений в режиме реального времени состава и других свойств отдельных фаз смеси нефти, воды и газа во время процесса добычи нефти.

Изобретение относится к измерительному устройству и способу определения скорости потока текучей среды, текущей в трубопроводе. Измерительное устройство (10) для определения скорости потока текучей среды (12), текущей в трубопроводе (14), посредством по меньшей мере одного ультразвукового преобразователя (18а-b), размещенного снаружи на стенке (22) трубопровода и имеющего колебательный элемент (34), соединенный с участком (32) стенки (22) трубопровода, действующим в качестве колеблемой мембраны ультразвукового преобразователя (18а-b), имеет карман (30), размещенный снаружи в трубопроводе (14), при этом нижняя часть кармана образует мембрану (32), причем между мембраной (32) и колебательным элементом (34) расположен соединительный элемент (36), поперечное сечение которого меньше поперечного сечения колебательного элемента (34).

Использование: для измерения частотной зависимости коэффициента отражения звука от поверхности в лабораторных и натурных условиях при различных углах падения звуковой волны.

Использование: для определение наличия и координат напряжений в околошовных зонах трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что очищают поверхность околошовной зоны, определяют наличие дефектов, проводят настройку прибора, определяют скорость прохождения ультразвуковой волны через металл без нагрузки, обеспечивают постепенное создание нагрузки с периодическим замером скорости прохождения ультразвуковой волны с определением мест концентрации напряжений и регистрацией их местоположения, обеспечивают создание нагрузки до образования трещин с регистрацией данных измерения скорости ультразвуковой волны, проводят обзор появления трещины при помощи электронного микроскопа, фиксируют координаты образования дефекта и сравнивают с координатами зоны концентрации напряжений.

Изобретение относится к метрологии. Стенд содержит основание, на котором посредством, по крайней мере, трех виброизоляторов закреплена переборка, представляющая собой одномассовую колебательную систему, в качестве генератора гармонических колебаний использован эксцентриковый вибратор.

Использование: для определения концентрации агломератов несферических наноразмерных частиц в жидких средах. Сущность изобретения заключается в том, что используют измерительную ячейку в форме кольцевого канала переменного сечения для создания ускоренного потока, содержащую побудитель ламинарного течения и установленный в области сужения кольцевого канала акустический измеритель, с помощью которого в исходном образце жидкой среды измеряют акустические спектры затухания ультразвука при изотропной ориентации несферических наноразмерных частиц в покоящейся жидкой среде и при ориентации частиц вдоль потока жидкой среды, затем исходный образец очищают от агломератов и в очищенном образце жидкой среды измеряют акустические спектры затухания ультразвука при изотропной ориентации несферических наноразмерных частиц в покоящейся жидкой среде и при ориентации частиц вдоль потока жидкой среды, после этого на основе измеренных спектров вычисляют концентрацию агломератов несферических наноразмерных частиц.

Использование: для проверки работоспособности внутритрубных инспекционных приборов на испытательном трубопроводном полигоне. Сущность изобретения заключается в том, что используют катушки трубных секций с естественными дефектами с действующих трубопроводов и катушки трубных секций с нанесенными на них искусственными дефектами.

Изобретение относится к области ультразвукового контроля изделий, имеющих плоскую или цилиндрическую поверхность. Для расширения области применения на нижней поверхности корпуса устройства имеется продольный паз, стенки которого являются опорами и боковыми стенками локальной ванны, торцевыми стенками которой являются сменные планки.

Изобретение раскрывает контактную жидкость для ультразвуковой дефектоскопии, которая содержит хлорид металла или смесь хлоридов металлов с низкой температурой замерзания в водном растворе, жидкое стекло, полиакриламид, антикоррозионные добавки и воду, при этом она дополнительно содержит формиат металла или смесь формиатов металлов, имеющих низкую температуру замерзания в водном растворе, пропиленгликоль и глицерин, при следующем соотношении компонентов, мас.

Изобретение относится к испытательному оборудованию. Стенд для акустических испытаний звукопоглотителей содержит корпус со съемной передней крышкой, стенки которого облицованы исследуемым звукопоглотителем, на днище корпуса через упругодемпфирующую прокладку установлен регулируемый источник шума, причем регулировка осуществляется по громкости звука и частоте сигнала с помощью усилителя мощности сигнала и осциллографа, а на расстоянии 1 м от крышки корпуса закреплен микрофон, сигналы уровней звукового давления от которого поступают на анализатор спектра частот, а затем на компьютер для обработки полученной информации, при этом уровень звуковой мощности Lp определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления Lcp на измерительной поверхности S, м2, за которую принята площадь полусферы, где шумопоглощающая облицовка выполнена с резонансными вставками и содержит гладкую и перфорированную поверхности, между которыми расположен слой звукопоглощающего материала сложной формы, представляющий собой чередование сплошных участков и пустотелых участков.

Изобретение относится к бурению сближенных скважин и может быть использовано для обнаружения одной скважины при сооружении другой. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств для обнаружения расположения скважин относительно друг друга.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может найти применение для определения тепловых свойств пластов горных пород, окружающих скважины. Технический результат заключается в обеспечении возможности одновременного определения теплопроводности пород и радиуса скважины, используя результаты измерения температуры в скважине во время гидратации цемента.
Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых, а именно к области добычи жидких текучих сред из буровых скважин, и может быть использовано при разработке нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений для определения расхода воды, нефти и газа.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в метеорологии для исследования вертикального распределения температуры почвы или грунта. Устройство содержит зонд в виде вертикальной цепочки цифровых температурных сенсоров, имеющих протокол связи 1-WIRE, соединенных между собой параллельно и имеющих уникальные логические номера; кабельный ввод, через который выходит кабель, соединяющий сенсоры с контроллером-логгером для считывания информации.

Изобретение относится к области анализа и моделирования разработки нефтяных месторождений. Его использование позволяет за приемлемое для практики расчетное время получить один из наиболее благоприятных вариантов системы разработки или положения интервалов перфорации скважин.

Изобретение относится к области добычи природного газа и, в частности, к оперативному контролю за разработкой газовых и газоконденсатных месторождений Крайнего Севера.

Изобретение относится к области геологии. Заявленное решение включает выполнение проверочного испытания на устройстве с использованием ряда эталонных флюидов, при этом устройство имеет калиброванный оптический датчик, установленный в нем, который содержит один или более оптических элементов.

Изобретение относится к бурению направленных скважин и может быть применено для бурения пересекающихся скважин. Техническим результатом является повышение точности определения расположения скважины относительно цели.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для проведения научно-прикладных исследований в области разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений, проведения экспериментов, связанных с имитацией динамических процессов, происходящих в газовой или газоконденсатной скважине, работающей с пескопроявлениями и/или жидкостями, в т.ч.

Группа изобретений относится к акустическим методам измерения и контроля и может быть использована для определения уровня жидкости в скважинах, колодцах и резервуарах.

Изобретения относятся к метрологии, в частности к средствам контроля формы и размеров подземных хранилищ газа. Звуколокатор содержит узел контроля высоты h положения звуколокатора и цилиндрический корпус, состоящий из трех последовательно установленных частей. Центральная часть выполнена с возможностью азимутального перемещения относительно неподвижной левой части, а правая часть - с возможностью поворота относительно центральной части на угол 0÷90°. В корпусе установлены блок обработки информации с генератором ультразвуковых импульсов, а также узлы контроля величин азимутального угла α и угла β наклона правой части относительно центральной. На боковой поверхности поворотной правой части корпуса установлен первый основной приемно-передающий ультразвуковой преобразователь, а на торцевой свободной части корпуса установлен донный приемно-передающий преобразователь. Также содержит пару передающего и приемного преобразователей, установленных на уровне основного приемно-передающего преобразователя, и второй основной приемно-передающий ультразвуковой преобразователь, установленный на боковой поверхности поворотной правой части корпуса напротив первого основного приемно-передающего преобразователя. Технический результат – повышение точности измерений. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к метрологии, в частности к устройствам для контроля формы и размеров подземных хранилищ газа. Способ исследования геометрических параметров каверны подземного хранилища газа с установленной в ней насосно-компрессорной трубой с помощью ультразвукового сканирующего звуколокатора заключается в облучении ультразвуковыми зондирующими импульсами стенок исследуемой каверны в горизонтальных и наклонных плоскостях на различных глубинах каверны, заполненной рабочей жидкостью, и последующем измерении времен распространения зондирующими импульсами двойного расстояния от стенок каверны до приемо-передающего электроакустического преобразователя звуколокатора, по которым определяют геометрические размеры и форму каверны. Лоцирование каверны в горизонтальных плоскостях проводят через насосно-компрессорную трубу, а в наклонных плоскостях - при выходе преобразователя звуколокатора из трубы, при этом при лоцировании каверны в горизонтальных плоскостях длительность зондирующих импульсов задается не превышающей двух периодов несущей частоты FC2d, а амплитуда собственных колебаний электроакустического преобразователя - меньшей амплитуды зондирующих импульсов, где С - скорость продольных колебаний в материале трубы, d - толщина стенки трубы. Технический результат – обеспечение возможности исследования каверны через насосно-компрессорные трубы. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх