Устройство для контроля и калибровки скважинных приборов акустического каротажа

 

Союз Совете кин

Социалистических

Республик

ОП ИСАИ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 739450

Ф

/ д г (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 06.02,78 (21) 2577845/18-25 с присоединением заявки ¹(23)Приоритет -.

Опубликовано 05.06,80. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 05.06.80

{5I)M, Кл.

G 01 V 1/40

Е 21 В 47/00

Гоеударстненный комитет до делам изобретений н открытий (53) УДК 550,,834(088.8) (72) Автор изобретения

М. Г, Гуфранов

ыс ф ой

Всесоюзный научно-исследовательский ин геофизики 1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И КАЛИЕ РОВКИ

СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ АКУСТИЧЕСКОГО

КА РСтТА ЖА

Изобретение относится и пром ысповой геофизике, а именно к методам акустических исследований, и предназначено дая контроля и калибровки скважинных приборов акустического каротажа скважин.

В процессе строительства скважин, а также в различные периоды их эксплуатадии широко применяются акустические методы исследования для делей петрофизического изучения геологического разреза

10 и контроля за техническим состоянием ствола скважины.

При этом эффистивность проведения такого рода исследований определяется наличием технических средств, с помощью

15 которых обеспечивается контроль правильности работы глубинных приборов и аппаратуры, и достоверность получаемой ин- формации.

Известно устройство для калибровки прибора акустического каротажа, содержашее вопновод и корпус с жидкостью, передаюшей упругий импульс, в котором волновод выполнен в виде упругой металлической ленты, участки которой в зонах электроакустических преобразователей прибора зафиксированы в жидкостной среде.

Устройство предназначено для изучения рабочих характеристик и калибровки приборов акустического каротажа $1), Однако это устройство черезвычайно громоздко и сложно в изготовлении из-за большого числа входяших в него элементов и определяющих характеристик самого устройства. Это же создает определеные трудности в сохранении зада нных характеристик устройства стабильными (неизме иными) в процессе его использования для калибровки приборов акустического каротажа.

Известна модель скважины, стенки которой выполнение из материалов, скорость распространения упругих волн в которых заранее известна $2)

Недостатком использования модели скважины является ее громоздкость и возможность использования лишь в стационарных условиях.

m> — +4

Р. з 7394

Известно устройство, содержашее трубу с эталонировочным стаканом 31 .

Недостатком устройства является Неопределенность характеристик эталонировочного стакана и в связи с этим не5 воэможность идентифицировать характеристики разных устройств, Известно использование в качестве эталонов стальной 127 мм колонны с цементным кольцом, жестко скрепленным 10 с ее стенками и свободной от цемента колонны такого же размера, причем длины зацементированной и свободной от цемента колонны должны составляять не менее 4,0M/4) °

Однако такие устройства также не лишены недостатков и не нашли применения на практике, так как обеспечить идентифицированную заливку колонн цементом невозможно (невозможно обеспечить оди- 20 каковую величину сцепления цементного кольца со стенками колонны в разных эталонировочны х устройствах) ° Отсюда невозможно сопоставлять замеры приборами, которые эталировались в разных контрольно калибровочных устройствах, Кроме того, характеристики таких устройств не стабильны во времени, зависяят от большого числа внешних факторов,их невозможно в случаях необходимости трап- ЗО спортировать в районы проведения работ, Наиболее близким по технической сушности к изобретению является устройство для контроля и калибровки скважинных приборов акустического карота>ка, содержащее полую эталонировочную трубу. Перед проведением скважинных измерений прибор устанавливакт в эталонировочную трубу и проводят проверку правильности работы прибора по его показаниям в трубе. 40

Основными характеристиками прохождения акустических сигналов по трубам являются интервальное время (t cl ), величина обратная скорости (V, 4/с ) распространення сигналов по трубе и эффек- 45 тивный коэффициент поглощения (ol > М ) сигналов. Для труб, изготовленных из oIIределенного материала (сталь, медь, полимерный материал и т,п,) и определенных размеров (диаметр и толшина стенок трубы), указанные характеристики имеют определенное значение, не изменяющееся по длине трубы. Таким образом, эталонировочная труба в устройстве обладает лишь одним значением проверяемо- 55 го параметра (5).

Однако использование известного устройства для контроля и калибровки сква50 4 жинных приборов акустического каротажа обладает низкой эффективностью и точностью контроля и калибровки приборов в эталонировочной трубе, имеющей одно значение проверяемого параметра (интервальное время, коэффициент затухания и т.п, Кроме того, отсутствует возможность проверки рабочих характеристик приборов по нескольким значениям проверяемого параметра как на базе так и непосредственно на скважине перед и пос.ле проведения замера.

Цель изобретения — создание уст-. ройства для контроля и калибровки скважинных приборов акустического каротажа, являющегося простым и надежным техническим средством, обеспечиваюшим высокую эффективность и точность контроля и .калибровки приборов.

Поставленная цель достигается тем, что часть трубы выполнена с отверстиями в ее стенках, причем форму и порядок раэмешения отверстий устанавливают в зависимости от необходимых диапазонов проверки рабочих характеристик скважинных приборов с учетом диаметра трубы и базы измерения прибора, что отверстия в стенках выполнены круглыми и равномерно размещены по рядам в соответствии с использованием следующих соотношений

OlО= 4/Л а / где 20(<4< 24, . 3 =0,8 о; — число отверстий в ряду по периметру трубы, шт;

- число рядов с отверстиями по высоте трубы, шт;

O — половина расстояния между центрами отверстий в ряду, мм;

Ь вЂ” расстояние по высоте трубы м8жду рядами с отверстиями, мм; — днам.атр :(наружный) эталонировочной трубы, мм; с — диаметр отверстий в стенках эталонировочной трубы, мм;

9 — база измерения проверяемых приборов, мм, На фиг, 1 изображена схема устройства для контроля и калибровки скважинных приборов акустического каротажа, разрез; на фиг, 2 - контрольная кри- вая (КК); на фиг, 3 — волновая картн 5 "394 на (ВК), на фиг, 4 - первая модификация исполнения отверстий на стенках эталонировочной цзубы, на фиг. 5 — вторая модификация выполнения отверстий на стенках эталонировочной трубы, на фиг,6третья модификация выполнения отверстий на стенках эталонировочной трубы, а на фиг. 7 — контрольная кривая (КК) для эталонировочной трубы по фиг. 6 проверки приборов акустического каротажа с !О базой измерения, Устройство (см, фиг, 1) включает полую эталонировочную трубу. 1, часть которой содержит в стенках отверстия 2, размещенные так,что остающиеся части 15 стенок образуют на поверхности трубы винтовые линии (линия сЕ на фиг. 4-5).

Устройство работает следующим образом.

Перед проведением работ эталонировоч-20 ную трубу 1 устанавливают в устье ствола скважины (не показано). Глубинный прибор акустического каротажа подготавливают для проведения скважинных измерений . В момент прохождения прибора через эталонировочную трубу (а это происходит как минимум дважды, до проведения измерений, когда прибор опускают в скважину, и после измерений, когда прибор извлекают из скважйны) произво-, дят проверку и соответствующую корректировку рабочих характеристик прибора и калибровку измеряемых параметров по показаниям прибора в различных частях эталонировочной. трубы. При прохождении 35 прибора через эталонировочную трубу, фотографируют волновые картины (ВК) и прописывают контрольные кривые (КК) измеряемых параметров. Зафиксированные ВК и КК (фиг, 2-3) подтверждают @ правильность работы глубинного прибора, стабильность его работы во времени (в процессе скважинных измерений), соответствие рабочих характеристик прибора паспортным и соответствие масштабов регистрации измеренных параметров контрольным (эталонным) значениям.

Наблюдаемые характеристики прохож- дения информационных сигналов акустического каротажа по эталонировочной тру- 5О бе определяются формой и размерами отверстий в стенках эталонировочной трубы, порядком размешения отверстий на стенках трубы числом отверстий..

Исследованиями и расчетами установчен порядок размещения и размеры отверстий в стенках эталонировочной трубы в зависимости от величины диапазона в

50 6 котором нужно проверять рабочие характеристики приборов, диаметр эталонировочной трубы и база измерения проверяемых приборов, Наиболее. предпочтительной является круглая форма отверстий в стенках эталонировочной трубы, что позволяет упростить конструкцию, а следовательно, и технологию иэготойтения yew ройства и повысить надежность и эффективность его использования.

Из анализа уравнения среднего времени

=(-t 1к +t и к ск где t. и — интервальное время распространения упругих колебаний в горной породе; — соответственно интервальное время распространения упругих колебаний в твердой части скелета и жидкости, заполняющей паровое пространство горной по- роды;

К Г вЂ” относительный коэффициент пористости горной породы, получаем, .что для изучаемой породы изменение величины 1 „определяется изменением величины К, В свою очередь величина К„различных пород (известняки, песчанники), представляющих интерес как породы-коллектора, изменяется в диапазоне от 0,00 до 0,20, что и определяет диапазон изменения параметра и горных пород и диапазон провекри рабочих характеристик сква кинных приборов акустического каротажа. Числовые значения диапазона изменения параметра для большинства пород, насыщенных нефтью или водой изменяются от 1 до

t1

1,6t„, где 6 „-интервальное время распространения упругих колебаний в горной породе с К„=0,00

С целью упрощения устройства и повышения надежности его использования для снятия рабочих характеристик скважинных приборов в диапазоне изменения времени распространения и нформационных сигналов акустического каротажа от до 1,6 (с), отверстия в стенках трубы предлагается вйполнять круглыми и равномерно размещать их по рядам, а минимальное число ох т и диаметр d о отверстий определять в зависимости от диаметра ol эталонировочной тоубы и базы 1 измерения проверяемых при7 боров с использованием следующих соотношений: г = (2 )

2сл

739450 8 личи ной 4 (время прохождения акусти- ческого сиг15ала по целой части трубы), которое в свою очередь определяют выражением; е

ГтЪЪ 4 с" о (4) где 20<О<24, (5) о 0,8 (e)

o — половина расстояния между центрами отверстий в ряду по периметру трубы, мм;

Ь вЂ” расстояние по высоте трубы меж- l5 между рядами с отверстиями, мм;

И вЂ” число отверстий в ряду по периметру трубы, шт; — числО рядов с отверстиями 2р по высоте трубы, мм; с — диаметр отверстий в стен= о ках трубы, мм, б — диаметр (наружный) трубы, мм» 25

P - база измерения проверяемого прибора, мм, Отверстия на поверхности трубы размещают симметрично (равномерно) как по. периметру, так и по высоте трубы, т,е. чис- jp ленные значения величин а и б должны сохраняться постоянными во всех частях трубы с отверстиями. Этому р требованчю удовлетворяют. условия (2-3).

Заданному диа тазону изменения параметра (ото до 1,6 4 (с) ) соответствует такое испопнение эталонировочной

l трубы, когда время распространения упругих колебаний по части трубы с отверстиями больше времени t распростра- 4р кения колебаний по целой части трубы в 1,6 раза, Это требование выполняется при соблюдении соотношенияЬ Ь /6=1,6отку-" да Ь =0,8о,условие (6).

Условия (4) и (S), определяющие диапазон оптимальных значений величин

Q,Ь и с3 устанавливают экспериментально. При этом предусматривают цели: уни. фипирование технологии изготовления устройства, обеспечение однотипности условий прохождения информациионных сигнапов по части трубы с отверстиями и обеспечения необходимой прочности устройства.

Выбор материала трубы и ее диао метра С определяют. необходимой величиной начала диапазона проверки, т.е. вет (т п) ж о где t — время прохождения акустичес-. кого сигнала по целой трубе, с; — база измерения проверяемого прибора, м;

< - диаметр (наружный) акустических преобразователей проверяемого прибора, м;

Ь - интервальное время прохождения акустического сигнала по жидкости, заполяюшей эталонировочную трубу, с/м; — интервальное время прохождения акустического сигнала по материалу, из которого изготовлена труба, с/м;

d — диаметр трубы, м.

Исполнение предлагаемого изобретения рассматривают на примере контроля и калибровки аппаратуры типа AKU-1, Так как база измерения скважинного прибора составляет 7 =2,5 м, то берут отрезок стальной трубы обсадной колонны диаметром б =146 мм (5 ). Решая совместно систему .Й Olz

2 ((2) где 20<а < 24, определяют числовые значения величин

О и hl

=22,92 мм, г 10 шт, В соответствии с условием (6) находят числовое значение величины Ь

5 =0,8 Q =18,30 мм, .Иэ (3) определяют числовое значение величины 1 t) >138 шт

Я

По усповиВ (4) определяют числовое значение величины ol б, =1,1 A=25,20 мм, В случаях необходимости в стенках эталонировочной трубы последовательно по высоте трубы отверстия могут быть выполнены с разпичным характером их расположения, с изменением формы и размеров отверстий. Это позволяет изготовить эталонировочную трубу в виде эквивалента жестко и последовательно сочлененных патрубков с различными характеристиками прохождения акустичес9 7394 ких сигналов в них, что необходимо для более точной проверки рабочих характеристик прибора и калибровки измеряемых параметров.

На фиг. 6-7 привелен пример исполнения трубы и ее контрольной кривой (КК).

Использование прецлагаемого устройства для контроля и калибровки скважин. ных приборов акустического каротажа обеспечивает по сравнению с известными - to устройствами возможность централизованного и, следовательно, ипентифицнрованного изготовления эталонировочыых труб, оьладающих комплексом необходимых характеристик, стабильных в пространстве 15 и времени, и их паспортизацию расши) рение функцибнальных возможностей уст ройства, так как они могут использовать ся как на базах (в виде стационарных устройств) при ремонте аппаратуры и 20 настройке режимов ее работы, так и непосредственно на скважинах (в виде переносных устройств,), обеспечение высокой эффективности и точности контроля и калибровки аппаратуры акустического каротажа, обусловленные наличием в требуемом диапазоне комплекса необходимых характеристик устройства.

ЗС ol

O= — °

2 е

rn Ъ вЂ” +4

n — число отверстий в ряду по периметру трубы, шт; ъ — число. рядов с отверстиями по высоте трубы, шт; а — половина расстояния между ценч рами отверстий в ряду, мм;

Ь вЂ” расстояние по высоте трубы межrty рядами с отверстиями, мм; б — диаметр (наружный ) эталонировочной трубы, мм;

alp — диаметр отверстий в стенках эталонировочной трубы, мм, - база измерения проверяемых приборов, мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР зО N 518749, кл. Я 01 V 1/40, 1974.

2. Пирсон С, йж..Справочник по интерпретации данных каротажа, М., He@pa», 1966, с. 289.

3. Авторское свидетельство СССР

М 551587, кл. Gj Ol V 1/40, 1975.

4. Временное наставление по методике применения акустических цементоме ров AKU-1 и AKU-2 для контроля качеств ва цементирования обсадных труб нефтя40 "ных и газовых скважин. Октябрьский, изп. ВУФВНИИГеофизика, 1972, с. 7.

5. Авторское свидетельство СССР

И 294013, кл, Е 21 В,47/00, 1969 (прототип). формула изобретения

l. Устройство для контроля и калибровки скважинных приборов акустического каротажа, содержащее полую эталониро-. вочную трубу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности и точности контроля, часть трубы выполнена с отверстиями в ее стенках npul э чем форму и порядок размещения отверстий устанавливают в зависимости от необходимых диапазонов проверки рабочих характеристик приборов с учетом циаметра трубы и базы измерения прибора.

50 10

2. Устройство по п, 1, о т л и.ч a— ю щ е е с я тем, что отверстия в стен-, ках трубы выполнены круглыми и равномерно размещены по рядам в соответствии с использованием следующих соотношений