Акустический влагомер наклонных и горизонтальных скважин

Авторы патента:

Гарайшин Шамиль Гилемшинович (RU)

Коровин Валерий Михайлович (RU)

Валитова Алина Сергеевна (RU)

Оганисян Аргишти Арташевич (RU)

Гараев Руслан Ринатович (RU)

G01N29/024 - 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)

G01N29/02 - для анализа жидкостей (G01N 29/16,G01N 29/18,G01N 29/20 имеют преимущество)

E21B47/00 - Исследование буровых скважин (регулирование давления или потока бурового раствора E21B 21/08; геофизический каротаж G01V)

Владельцы патента RU 2764609:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)

Изобретение относится к аппаратуре для геофизических и гидродинамических исследований в нефтяной промышленности при исследовании действующих скважин. Устройство включает цилиндрический корпус, который по продольной оси разделен на n равных секторов, электрически изолированных друг от друга радиальными перегородками. Корпус оснащен 2n акустическими преобразователями, попарно установленными внутри каждого из сегментов в противоположных торцах корпуса напротив друг друга и каждый из которых связан с электронной схемой контроля и обработки. Повышается точность и достоверность измерений. 2 ил.

Изобретение относится к области геофизики, в частности к аппаратуре для геофизических и гидродинамических исследований скважин в нефтяной промышленности при исследовании действующих скважин.

Известен влагомер, выполненный в виде проточного конденсатора, одной обкладкой которого служит центральный изолированный стержень, а другой - корпус измерительного канала, куда с помощью пакерующего устройства направляется исследуемый поток скважинной жидкости. (Габдуллин Т.Г. "Оперативное исследование скважин", М.: Недра, 1981 г., стр. 111-116).

Устройство отличается простотой конструкции. Основным недостатком этого влагомера является сложность обеспечения абсолютной пакеровки и нарушение динамики потока многокомпонентной жидкости (нефть, газ, вода).

Известен комплексный скважинный прибор «АГАТ-К9» (научно-технический вестник АИС «Каротажник», Тверь, 2005 г., № 10-11, с. 122-125), спускаемый в скважину на каротажном кабеле, состоящий из нескольких модулей, базовый модуль которого содержит датчик состава скважинного флюида.

Известно устройство контроля за разработкой и эксплуатацией газовой скважины (РФ, 2230903 Е21В 47/00), которое содержит корпус цилиндрической формы, сверху которого находится узел стыковки с каротажным кабелем. В самом корпусе установлены датчики параметров скважинного флюида, а также датчик влажности скважинного флюида и электронные платы, на корпусе установлен центратор, центрирующий само устройство по оси скважины.

Недостатком известных приборов является невозможность обнаружения степени гравитационного расслоения скважинного флюида в горизонтальных и сильнонаклонных скважинах, вследствие наличия в этих приборах только одного датчика влажности, расположенного по центру прибора., а также низкая надежность и точность измерения искомого параметра, поскольку скорость зондирующих импульсов в скважинной среде зависит от плотности и состава скважинной среды и вносит свои погрешности в измеряемые параметры.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и точности определения влагосодержания скважинного флюида и обеспечение работы устройства и наклонных и горизонтальных скважинах.

Поставленная задача решается следующим образом.

В акустическом влагомере наклонных и горизонтальных скважин, содержащем полый цилиндрический корпус с акустическим преобразователем, связанным с электронной схемой контроля и обработки, согласно изобретению, цилиндрический корпус по продольной оси разделен на n равных секторов, электрически изолированных друг от друга радиальными перегородками, и оснащен 2n акустическими преобразователями, попарно установленными внутри каждого из секторов в противоположных торцах корпуса напротив друг друга и связанными каждый с электронной схемой контроля и обработки.

Преимущества по сравнению с известными устройствами:

- наличие 2n акустических преобразователей, попарно установленных внутри каждого из n-секторов в противоположных торцах корпуса напротив друг друга и связанных каждый с электронной схемой контроля и обработки, позволяет применить компенсационный метод контроля параметра влагосодержания скважинной жидкости, основанный на измерении времени распространения зондирующих импульсов в скважинной среде независимо их скоростей пробега. Поскольку время распространения каждого из зондирующих импульсов не зависит от амплитуды самого импульса, измеренный компенсационный параметр времени в данном случае не будет зависеть от сложности состава скважинной среды (смеси нефти, воды или иных твердых и жидких примесей), чем и обеспечивается точность измеряемого параметра влажности,

- наличие радиальных перегородок, разделяющих корпус по продольной оси на n- секторов, электрически изолированных друг от друга, исключает взаимное влияние зондирующих импульсов преобразователей одного сектора на зондирующие импульсы преобразователей соседних секторов, что обеспечивает надежность и точность измеряемого параметра (времени пробега зондирующих импульсов между акустическими преобразователями в каждом из секторов),

- наличие в конструкции 2n акустических преобразователей, попарно размещенных в каждом из секторов, обеспечивает в процессе спускоподъемной операции возможность зондирования скважинной области одновременно во всех радиальных направлениях окружности корпуса, что увеличивает радиус эффективного воздействия на исследуемую зону скважины за счет увеличения акустической мощности устройства, то есть обеспечивает возможность применения предложенного акустического влагомера в наклонных и горизонтальных скважинах, поскольку реализуемый компенсационный метод контроля параметра влагосодержания скважинной жидкости не зависит от степени наклона скважины.

На фиг. 1 показан вариант конструкции предложенного акустического влагомера. На фиг. 2 показана схема взаимодействия акустических преобразователе в корпусе.

Акустический влагомер наклонных и горизонтальных скважин (далее - прибор) содержит цилиндрический корпус 1, разделенный по продольной оси изолирующими перегородками 2 на равные секторы 3 по окружности корпуса 1. На противоположных торцах корпуса 1 внутри каждого из секторов 3 установлены акустические преобразователи 4 - первого ряда и акустические преобразователи 5 - второго ряда, излучатели которых направлены навстречу друг другу.

В описываемом варианте конструкции (фиг. 1) корпус 1 прибора разделен на шесть секторов 3 (n=6). В секторах 3 установлены двенадцать акустических преобразователей соответственно (2n=12) - шесть акустических преобразователей 4 первого ряда и установленные напротив них шесть акустических преобразователей 5 второго ряда, каждый из которых электрически связан с электронной схемой контроля и обработки (на фигуре не показано).

Таким образом, прибор представляет собой систему из двенадцати акустических преобразователей 4 и 5 первого и второго ряда соответственно (фиг. 2), расположенных попарно напротив друг друга в каждом из секторов 3 на торцах по окружности корпуса 1.

Работа прибора осуществляется следующим образом.

В процессе спускоподъемной операции в приборе в каждом из секторов 3 акустический преобразователь 4 первого ряда посылает зондирующий импульс к акустическому преобразователю 5 второго ряда. Как только импульс акустического преобразователя 4 первого ряда достигает акустического преобразователя 5 второго ряда, последний с задержкой, равной времени пробега импульса от преобразователя 4 первого ряда излучает встречный зондирующий импульс. Информация о времени пробега каждого из импульсов каждой пары поступает на электронную схему обработки и контроля для сопоставления и необходимых вычислений искомого параметра влажности.

В результате, в процессе измерений времени пробега акустических сигналов в каждом секторе в направлении движения прибора и в противоположном, образуется система уравнений:

(Т₁₁+t_k), (Т₁₂+t_k), (Т₁₃+t_k), (Т₁₄+t_k), (Т₁₅+t_k), (Т₁₆+t_k) - измеренное время пробега зондирующего импульса по ходу движения прибора,

(T₂₁-t_k), (Т₂₂-t_k), (Т₂₃-t_k), (Т₂₄-t_k), (Т₂₅-t_k), (Т₂₆-t_k) - измеренное время пробега зондирующего импульса против направления движения прибора, где:

Т₁₁, Т₁₂, Т₁₃, Т₁₄, Т₁₅, Т₁₆, - время пробега зондирующего импульса от преобразователей 4 первого ряда до соответствующих преобразователей 5 в своем секторе во втором ряду;

t_k - время прохождения прибора при проведении каротажа;

Т₂₁, Т₂₂, Т₂₃, Т₂₄, Т₂₅, Т₂₆, - время пробега зондирующего импульса от преобразователей 5 второго ряда до соответствующих преобразователей 4 в первом ряду;

t_k - время прохождения прибора при проведении каротажа. Тогда время пробега по жидкости в каждом секторе 3 будет определяться по формуле:

Т_ж1={(Т₁₁+t_k)+(Т₂₁-t_k)}/2=(Т₁₁+Т₂₁)/2

Т_ж2={(Т₁₂+t_k)+(Т₂₂-t_k)}/2=(Т₁₂+Т₂₂)/2

Т_ж3={(T₁₃+t_k)+(Т₂₃-t_k)}/2=(Т₁₃+Т₂₃)/2

Т_ж4={(Т₁₄+t_k)+(Т₂₄-t_k)}/2=(Т₁₄+Т₂₄)/2

Т_ж5={(Т₁₅+t_k)+(Т₂₅-t_k)}/2=(Т₁₅+Т₂₅)/2

Т_ж6={(Т₁₆+t_k)+(Т₂₆-t_k)}/2=(Т₁₆+Т₂₆)/2

Так как за один цикл регистрируется шесть значений (по числу секторов) Т_ж1, Т_ж2, Т_ж3 Т_ж4 Т_ж5 Т_ж6, соответственно скорости пробега зондирующих импульсов будут определяться как:

V₁=S/T_ж1; V₂=S/Т_ж2; V₃=S/Т_ж3; V₄=S/Т_ж4; V₅=S/T_ж5; V₆=S/Т_ж6,

где S - расстояние между акустическими преобразователями 4 и 5 (торцами корпуса).

Известно, что скорость звука в воде равна V_в=1403 м/сек, в нефти V_н=1225 м/сек, тогда по соотношению полученных значений V_в и измеренных V_i данных в каждом секторе можно определить влажность нефти Q:

Q_i=(V_i/V_в)/100,

где V_i - измеренная скорость пробега акустического импульса в каждом из секторов 3 корпуса 1,

V_в - скорость звука в воде,

V_н - скорость звука в нефти.

Таким образом производится компенсация фиксируемого времени пробега зондирующих импульсов от влияния скорости каротажа, чем обеспечивается повышение точности определения состава скважинной жидкости.

При этом, поскольку измерение времени пробега зондирующих импульсов осуществляется преобразователями одновременно каждого из секторов, увеличивается радиус эффективного воздействия скважинного акустического преобразователя на исследуемую зону скважины за счет увеличения акустической мощности прибора, что обеспечивает работу предложенного прибора как в вертикальных, так и в наклонных и горизонтальных скважинах.

Предложенная конструкция акустического влагомера наклонных и горизонтальных скважин отличается простотой и надежностью, в технической реализации не требует применения специальных материалов и оборудования.

Акустический влагомер наклонных и горизонтальных скважин, содержащий полый цилиндрический корпус с акустическим преобразователем, связанным с электронной схемой контроля и обработки, отличающийся тем, что цилиндрический корпус по продольной оси разделен на n равных секторов, электрически изолированных друг от друга радиальными перегородками, и оснащен 2n акустическими преобразователями, попарно установленными внутри каждого из сегментов в противоположных торцах корпуса напротив друг друга и связанными каждый с электронной схемой контроля и обработки.

Использование: изобретение относится к гидрофизическим измерениям и может быть использовано для задач океанографии и контроля окружающей среды, в том числе для определения солености морской воды в натурных условиях. Сущность: измеритель состоит из электронного блока и соединенных с ним двух цилиндрических полостей одинаковой длины, установленных на общем основании.

Способ определения размеров дефекта при ультразвуковом контроле с помощью датчика на фазированной решетке // 2762780

Использование: для определения размеров дефекта при ультразвуковом контроле с помощью датчика на фазированной решетке. Сущность изобретения заключается в том, что определение размеров дефекта при ультразвуковом контроле с помощью датчика на фазированной решетке основано на анализе S, С или D сканов либо их совокупности, при этом в нагретом или охлажденном объекте контроля истинные размеры дефекта Р0 рассчитывают по формуле Р0=k(1/Т0-1/Т)+Р, где Р - размер акустического образа дефекта на скане при температуре Т, k - коэффициент, равный тангенсу угла наклона линейной зависимости Р*(1/Т*), определяемой экспериментально на настроечном образце с известным дефектом путем медленного охлаждения или нагрева образца и определения размера акустического образа Р* на сканах при разных температурах Т*, Т0 - температура, при которой размер акустического образа дефекта на настроечном образце совпадает с его истинным размером.

Способ выполнения монтажных соединений на высокопрочных болтах с контролируемым натяжением // 2760546

Изобретение относится к области соединения деталей несущих и ограждающих конструкций. Технический результат заключается в возможности применения сплошного контроля болтов в процессе выполнения болтовых соединений за возможным ростом трещин.

Способ ультразвукового неразрушающего контроля качества изделий из стеклопластиков // 2760512

Использование: для ультразвукового неразрушающего контроля качества изделий из стеклопластиков. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют излучение импульсов ультразвуковых колебаний излучателем, прием импульсов, прошедших в изделии, приемником, измерение скорости их распространения, при этом измерение скорости (С) продольных ультразвуковых волн, распространяющихся по нормали к плоскости армирования стеклопластика, проводят с шагом от 5 до 100 мм вдоль выбранного направления сканирования на частоте от 1 до 20 МГц с помощью одного пьезоэлектрического преобразователя или двух пьезоэлектрических преобразователей, соосно расположенных с противоположных сторон стенки контролируемого изделия, после чего осуществляют построение распределения скорости продольных ультразвуковых волн вдоль направления сканирования – ультразвуковой профиль изделия, проводят анализ ультразвукового профиля и вычисляют приращение скорости (ΔC) продольных ультразвуковых волн вдоль направления сканирования по заданному математическому выражению, после чего определяют величину максимального приращения скорости продольных ультразвуковых волн ΔCМАКС и проводят оценку качества изделия путем сравнения величины максимального приращения скорости продольных ультразвуковых волн ΔCМАКС с заданным пороговым значением.

Способ определения типа отражателя по амплитуде рассеянных им ультразвуковых импульсов // 2760508

Использование: для определения типа отражателя по амплитуде рассеянных им ультразвуковых импульсов. Сущность изобретения заключается в том, что антенной решёткой, установленной на призму, регистрируются эхосигналы, рассеянные отражателем, в режиме двойного сканирования, по которым методом комбинационного SAFT восстанавливается изображение отражателя по акустической схеме в предположении излучения и приёма продольной или поперечной волны, при этом по тем же эхосигналами дополнительно восстанавливаются ещё два изображения по акустической схеме при излучении и приёме поперечной или продольной волны и по акустической схеме при излучении продольной волны и приёме поперечной волны, и, если амплитуда блика отражателя на изображении, восстановленном при преобразовании типа волны меньше 0.1 половины суммы амплитуд бликов двух изображений, восстановленных без преобразования типа волны, то делается вывод, что отражатель объёмный, в противном случае отражатель считается плоскостным.

Лабораторный реактор для ультразвуковой обработки с регистрацией люминесценции в растворах и суспензиях // 2759428

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторным реакторам для ультразвуковой обработки с регистрацией люминесценции в растворах и суспензиях. Реактор содержит рабочую ячейку в виде полой емкости, кварцевое окно, ультразвуковой генератор с погружным излучателем и фотоэлектронный умножитель.

Способ и система диагностирования патологических изменений в биоптате предстательной железы // 2757256

Группа изобретений относится к медицинской области техники и может быть использована как ассистент врача для проведения диагностики на основе технологии искусственного интеллекта. Предложен способ проведения диагностики патологий на основе технологии искусственного интеллекта, выполняемый по меньшей мере одним вычислительным устройством и в котором получают по меньшей мере одно изображение биоптата, содержащее патологию; осуществляют анализ полученного изображения биоптата в низком разрешении для получения миниатюры; осуществляют на миниатюре поиск областей, содержащих ткань, а также кластеризацию областей в более крупные объекты; считывают патчи в большом разрешении; пропускают полученные на предыдущем шаги патчи через сегментирующую искусственную нейронную сеть (ИНС) для получения многоканальной маски с классами патологий; осуществляют векторизацию маски с классами патологий для представления в виде полигонов; группируют полигоны по биоптатам, из которых они извлечены для получения предварительного диагноза по каждому из биоптатов; определяют для каждого биоптата суммарную площадь поражения, длину поражения, тип патологии и сумму Глисона.

Способ исследования процесса горения порошков металлов или их смесей // 2756885

Использование: для исследования процесса горения порошков металлов или их смесей. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют одновременное инициирование процесса горения в предварительно спрессованном порошке с помощью сфокусированного излучения инициирующего лазера и фиксацию момента начала воздействия инициирующего излучения фотодиодом, регистрацию изменений отражательной способности поверхности объекта исследования во время и после воздействия излучением инициирующего лазера, определение длительности процесса горения, при этом инициируют процесс горения лазерным воздействием заданной длительности и мощности, после фиксации момента начала воздействия инициирующего излучения генерируют ультразвуковые волны, облучают ими объект исследования, принимают отраженные от него ультразвуковые волны, преобразуют их в электрические сигналы, которые усиливают, преобразуют в цифровой вид, сохраняют и анализируют, причем по амплитуде отраженных волн судят об отражательной способности поверхности объекта исследования, а по времени распространения ультразвуковых волн судят об изменении его размера.

Способы и устройства для наблюдения за состоянием конструкции // 2756731

Изобретение относится к управлению технологическим процессом. Устройство обеспечения контроля состояния конструкции содержит механизм сбора первой и второй оперативной информации; калькулятор реакции первой модели для исследования вибрационных характеристик; калькулятор реакции второй модели для исследования вибрационных характеристик; калькулятор разницы между реакцией первой модели для исследования вибрационных характеристик и реакцией второй модели для исследования вибрационных характеристик.

Устройство для исследования процесса горения порошков металлов или их смесей // 2756431

Изобретение относится к области исследования материалов и может быть использовано для исследования процессов высокотемпературного горения порошков металлов. Устройство для исследования процесса горения порошков металлов или их смесей содержит инициирующий лазер, на оптической оси которого последовательно размещены механический затвор, светоделительная пластина, двояковыпуклая линза и объект исследования, расположенный на линейном трансляторе.

Измеритель вариаций солености морской воды // 2764403