Скважинный зонд каротажной аппаратуры

 

(72) Авторы изобретения

В. И. Сороко, Е. В. Сороко и И. И. Быков (73) Заявитель (54) СКВАЖИННЫЙ ЗОНД КАРОТАЖНОЙ

АППАРАТУРЫ

Изобретение относится к устройствам для геофизических исследований скважин и предназначено для локализации пластов, пропластков и зон трещиноватых пород, оценки свойств пород, пройденных скважиной, а также для определения технического состояния обсадных колонн или насосных труб, которыми оборудуются скважины.

Для определения характера и последовательности залегания пород, пройденных скважиной, используется аппаратура акустического каротажа, например типа АСКУ, содержащая наземный блок с усилителем, регистратором, фильтрамн, и скважинный прибор с охранным корпусом, генератором, излучателем, приемниками, усилителем, акустическими изоляторами, виброизоляционными центраторами (1).

Однако зависимость степени подробности литологического расчленения пород от таких характеристик как размер (база) зонда и шаг измерения, причем база должна быть выбрана меньше мощности самого тонкого интересующего нас слоя, ведет к снижению точности измерения и производительности работ. Отечественные станции акустического каротажа имеют базы от 0,7 до 2,0 м. Кроме того, отсутствует возможность с помощью этой аппаратуры однозначного выделения пластов мощностью менее 0,7 м, а также неприменимость ее для определения технического состояния обсадной колонны, а также конструктивная и схемная сложность.

Известен скважинный акустический телеви зор, принцип действия которого основан на воспроизведении на экране электроннолучевой трубки информации об интенсивности сигналов, упрутнх колебаний отраженных от пород слагающих стенку скважины. Интенсивность сигналов зависит от физических свойств этих пород. Разрешающая способность прибора неизмеримо выше, чем у методов акустического и гамма-каротажа и позволяет выделять очень тонкие пласты (порядка 2,5 см н более) с изменяющимся литологическим составом.

Акустический телевизор содержит наземный блок с усилителем, регистратором и скважинный прибор с охранным корпусом, усилителем. генератором, излучателем, приемником, устрой3 ством азимутальной привязки (электродвигатель, ферроэонд, генератор), металлическими центраторами (2) .

Этому акустическому телевизору свойственна малая производительность — 250 м скважи5 ны в час и необходимость предварительной подготовки скважины к исследованиям.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является скважинный зонд каро. тажной аппаратуры, содержащий чувствитель- 10 ный элемент в виде щупа и преобразователь с предварительным усилителем (3) .

765771

При спуске в скважину устройство блокировки щупа — рычагов удерживает щуп в сложен15 ном виде.

Кроме своего прямого назначения — получения кавернограммы скважины, информация, получаемая устройством, используется для уточнения геологического разряда скважины.

Основными недостатками этого устройства с точки зрения расчленения пород является отсутствие прямой информации о свойствах пород и неприменимость для определения технического состояния обсадных колонн, а также наличие устройства для блокировки измерительных рычагов скважинного зонда при его спуске в скважину.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности при производстве работ

30 в скважине.

Достигается это тем, что щуп выполнен в виде упругого элемента, а в качестве преобразователя применен датчик вибраций, к которому жестко прикреплен одним концом щуп, при35 крепленный к преобразователю с помощью промежуточного виброввода, при этом выход виброввода выполнен в виде концентратора упругих колебаний, например экспоненциального.

На фиг. 1 изображена конструкция скважин40 ного зонда каротажной аппаратуры с однощуповой вибрационной головкой, в которой L-об. разный виброщуп закреплен цанговым зажимом; на фиг. 2 — сечение А-А скважинного прибора на фиг. 1; на фиг. 3 — вариант конструкции

45 многощуповой вибрационной головки с четырьмя 2-образными виброщупами; на фиг, 4— сечение Б-Б вибрационной головки на фиг. 3; на фиг. 5 — вариант крепления 2-образного виброщупа в многощуповой вибрационной го. ловке. с помощью вкладыша и винтов; на

50 фиг. 6 — сечение В-В на фиг. 5; на фиг. 7— вариант крепления L-образного виброщупа в многощуповой вибрационной головке и после-довательность положений виброщупа при изменении направления движения скважинного при55 бора; на фиг. 8 — блок-схема устройства.

Устройство содержит скважинный зонд 1 и наземный блок 2, соединенные кабелем 3.

Скважинный зонд 1 содержит упругий 1-образный щуп 4, закрепленный цанговым зажимом

5 на входном конце виброввода 6. На выходном. конце виброввода 6, выполненном в виде концентратора упругих колебаний, закреплен датчик вибраций 7; соединенный проводами с входом предварительного усилителя 8, к выходу которого подключен кабель 3. Для устранения помех от трения охранного корпуса 9 и кабеля 3 о стенку скважины охранный корпус 9 отделен от головки кабельного ввода 10 акустическим изолятором 11 и снабжен двумя комплектами центраторов 12. Для компенсации смещения скйажинного прибора 1 с оси скважины от несимметричного воздействия упругого виброщупа 4 усы центраторов 12 расположены неравномерно по образующей мест их крепления. Акустический изолятор 11 и усы центраторов 12 изготовлены из эластичных не проводящих вибрации материалов и по конструкции аналогичны используемым в скважинных приборах акустического каротажа.

Наземный блок 2 содержит усилитель 13, анализатор вибраций 14 и регистратор 15. Анализатор вибраций 14, в зависимости от требований к детальности исследований, содержит полосовые фильтры, амплитудные селекторы и т.п

В описываемом варианте каротажной аппаратуры анализатор вибраций 14 содержит только фильтры верхних и нижних частот.

Устройство работает следующим образом.

При спуске скважинного зонда 1 в скважину 16 щуп 4 находится в положении 17 (см. фиг, 7). В начале подъема скважинного прибора 1 щуп 4 свободным концом упирается в неровность стенки скважины 16 и кратковременно занимает положение 18, а затем переходит в рабочее положение 19. L или 2-образная форма щупов 4 обеспечивает смену направления движения скважинного прибора 1 без повреждения щупов 4, что позволяет обойтись без устройств блокировки щупа 4 (отведение его конца от стенки скважины 16) на время спуска.

При движении конец щупа 4 поджат к стенке скважины 16 и вибрирует на ее структурных неровностях, отчего в нем возбуждаются упругие колебания вибраций, которые. передаются на виброввод 6 и по его концентратору поступают на датчик вибраций 7. Последний преобразует упругие колебания вибраций в электрические сигналы вибраций, поступающие через предварительный усилитель 8 и кабель 3 на усилитель 13. С выхода усилителя 13 сигналы вибраций подаются на регистратор 15 и анализатор вибраций 14, который разделяет сигналы вибраций на высокочастотные и низкочастотные составляющие, также поступающие на регистратор 15. Сигналы вибраций и результаты их

765771

5 анализа воспроизводятся регистратором 15 на общем носителе 20 в виде исходной 21, низкочастотной 22 и высокочастотной 23 виброграмм.

При движении щупа 4 по различным породам характер его вибраций также будет различным.

При постоянной скорости движения щупа 4 размер неровностей определяет частоту вибраций, а твердость породы определяет амплитуду вибраций.

Так, при равномерном движении виброщупа 4 в скважине 16 на участках твердых пород 24 в исходной виброграмме 21 преобладают высокочастотные составляющие приблизительно одинаковых амплитуд, так как поверхность разбу, ренной твердой породы 24 покрыта мелкими, твердыми и близкими IIo размерам неровностями.

На участке твердых трещиноватых пород 25 исходная 21 виброграмма имеет сложный частотный и амплитудный состав. Низкочастотные вибрации большой амплитуды обусловлены трещинами, при пересечении которых конец виброщупа4 испытывает, сильные удары об их про. тивоположные края. Высокочастотные вибрации обусловлены мелкими неровностями на стенке скважины, на которых конец щупа 4 вибрирует более равномерно.

На участке мягких пород 25 исходная 21 виброграмма содержит низкочастотные составляющие малых амплитуд, так как неровности мягких пород 25 конец щупа 4 легко сминает и частично проникает в породу, что дополнитель-. но демпфирует вибрации. Показанный на виброграммах одиночный сигнал повышенной амплитуды обусловлен вибрацией щупа 4 на отдель33 ном твердом включении в мягкую породу 26.

Указанные особенности вибраций щупа 4 на структурных неровностях стенки скважины 16 особенно четко выделяются, если исходная 21 виброграмма подвергается дополнительному анализу по параметрам вибраций. На чертеже показаны результаты частотного анализа исходной виброграммы 21, разделением ее на низкочастотные 22 и высокочастотные 3 составляющие.

Аналогичные виброграммы регистрируются каротажной аппаратурой при перемещении скважинного зонда 1 внутри труб, которыми оборудована скважина, например обсадных 27 или насосных. При этом на участке технически ис-.

50 правных труб в виброграммах преобладают высокочастотйые составляющие небольших амплитуд, обусловленные технологией изготовления труб. На участке труб, подверженных коррозии, — низкочастотные составляющие больших амплитуд. На участке с отложением парафинов— плавные низкочастотные составляющие малых амплитуд, а на стыках труб — отдельные низкочастотные выбросы больших амплитуд.

В общем случае, предпочтительной является однощуповая конструкция вибрационной головки, так как регистрируемые от нее виброграммы легче интерпретировать. Однако в некоторых случаях с помощью многошуповой вибрационной головки можно получить более полную и достоверную информацию, например, при исследовании трещиноватых зон. При многощуповой конструкции виброщупы могут быть изготовлены как 1:, так и 2-образной формы. Крепление каждого щупа 4 на входном конце виброввода 6 в этом случае рационально осуществлять при помощи вкладышей 28 и винтов 29 (см. фиг. 6), обеспечивающих быструю смену щупов.

Технико-экономические результаты, которые могут быть достигнуты при использовании мзоб- ретения, определчются высокой разрешающей способностью (обеспечивающей выделение самых тонких пропластков), возможностью оценки технического состояния обсадных и насосных труб, высокой производительностью, простотой конструкции и схем, а также возможностью использования серийных устройств.

Формула изобретения!. Скважинный зонд каротажной аппаратуры, содержащий чувствительный элемент в виде щупа и преобразователь с предварительным, усилителем, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности при производстве работ в скважине, шуп выполнен в виде упругого элемента, а в качестве преобразователя применен датчик вибраций, к которому жестко прикреплен одним концом щуп.

2. Зонд по и. 1, отличающийся тем, что щуп прикреплен к преобразователю с помощью промежуточного виброввода.

3. Зонд по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что выход виброввода выполнен в виде. концентратора упругих колебаний, например экспоненциального.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Булатова Ж. M., Волкова Е. А., Дубров E.Ô.

Акустический каротаж. Л., "Недра", 1970, с. 99 — 105.

2. "Современные достижения в методике и технике разведочной геофизики". Обзоры зарубежной литературы, серия — Нефтегазовая геология и геофизика". — М.; ВНИИОЭНГ, 1970, с. 92-96.

3. "Справочник геофизика", т. 2, М., Тостопиздат", 1961, с. 334, рис. 138 (прототип).

Скважинный зонд каротажной аппаратуры Скважинный зонд каротажной аппаратуры Скважинный зонд каротажной аппаратуры Скважинный зонд каротажной аппаратуры Скважинный зонд каротажной аппаратуры 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области конструирования электроакустических преобразователей и может быть использовано в геофизических приборах акустического каротажа, а также в электроакустических излучателях для акустического воздействия на продуктивную зону пласта в нефтяных и газовых скважинах и в электроакустических скважинных приборах другого назначения

Изобретение относится к геофизической технике, а именно к вибрационным источникам сейсмических колебаний, погружаемым в скважину или другую выработку в геологической среде

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано в мощных звуковых устройствах обработки продуктивных зон нефтяных, газовых и водяных скважин для повышения их производительности

Изобретение относится к технической электроакустике и может найти применение в мощных геофизических излучателях для восстановления дебита скважин и акустического каротажа

Изобретение относится к нефтяной геофизике и может быть использовано при геофизических исследованиях наклонных и горизонтальных скважин

Изобретение относится к области скважинной сейсморазведки

Изобретение относится к области скважинной сейсморазведки и предназначено для проведения измерений параметров сейсмических колебаний в скважине

Изобретение относится к устройствам для акустического воздействия на продуктивные пласты, в том числе для интенсификации добычи нефти, воды и других текучих сред из скважин

Изобретение относится к устройствам для регистрации сейсмических колебаний
Наверх