SU1286758A1 - Способ исследовани обсадных колонн в скважине и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области нефт ной и газовой промышленности- и позвол ет повысить точность исследовани  путем непрерывного определени  внутреннего диаметра, вы влени  желобообразных выработок и степени износа обсадных труб бурильным инструментом . Дл  этого исследовани  провод т непрерывно во врем  движени  снар да двум  идентичными, диаметрально противоположно расположенными датчиками (Д), закрепленными на вращающемс  с помощью двигател  цилиндре. При этом измер ютс  ире- гистрируютс  рассто ни  от Д до внутренней поверхности колонны в диаметрально противоположных направлени х.. Результирующие сигналы с каждого из с f

Description

rtOD-as-as

/5

О

Д поступают через контактные кольца платы переключател  19 на соответствующий модул тор (м) 16. Преобразованные в М 16 сигналы поступают на усилитель 17 мощности и с него по кабелю в наземную часть телевизионной системы. Здесь сигналы раздел ютс  по частоте,преобразуютс  в посто нный ток, пропорциональный рассто Изобретение относитс  к способам и устройствам, используемым при проведении исследований в обсадных колоннах нефт ных и газовых скважин, и служит дл  определени  внутреннего диаметра, вы влени  желобообраз- ных выработок и степени износа обсадных труб бурильным инструментом.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности исследовани  путем непрерывного определени  внутреннего диаметра, вы влени  желобообразных выработок и степени износа обсадных трУ б бурильным инструментор.

На фиг. 1 представлено расположение измерительных и компенсационных преобразователей устройства дл  исследовани  обсадных колонн в скважине} на фиг. 2 - функциональна  схема устройства; на фиг. 3 - пример реализации способа.

Больша  де тельность проводимых исследований, сокращение времени, необходимого дл  проведени  исследований на скважине, и осуществление непрерывного контрол  за вращением датчиков и функционированием измерительной схемы устройства достигаетс  путем исследований, проводимых непрерьгоно во врем  движени  скважин ного снар да двум  идентичными, диаметрально противоположно расположенными датчиками, закрепленньп 1и на вращающемс  при помощи двигател  цилиндре. При этом измер ютс  и регистрируютс  рассто ни  от датчиков до внутренней поверхности колонны в диаметрально противоположных направлени х. Причем частота соб ственных колебаний скважинного снар да относительно оси колонн, вознинию от Д до внутренней поверхности, который регистрируетс  в виде диаграммы . Одновременно третьим каналом с помощью контактной щетки 25, кольца 26 со вставкой 27, резистора 28 и М 16 регистрируетс  стандарт-сигнал с добавочного трансформатора 22 с метками вращени  Д. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

5

кающих во врем  его движени , меньше частоты вращени  датчиков, поэтому в определенные моменты ось колонны будет лежать в плоскости датчиков и в эти моменты при наличии смещени  скважинного снар да относительно оси колонны один из датчиков будет максимально приближен к внутренней поверхности колонны, другой максимально удален, что при.регистрации отметитс  как наличие противоположных экстремумов.

При одинаковых рассто ни х от датчиков до колонны будут зарегистрированы одинаковые показани . Совместна  обработка результатов измерений двум  диаметрально противоположно расположенными датчиками позволит исключить вли ние на результаты измерений смещени  скважинного снар да относительно оси колонны во врем  его движени .

Непрерывный контроль за вращени- ,ем датчиков и функционированием электрической схемы устройства позволит избежать ложных записей.

Устройство содержит по два одинаковых датчика, каждый из которых представл ет измерительные преобра- зователи 1 и компенсационные преобразователи 2. Последние со стороны колонны (не показаны) закрыты ферромагнитными экранами 3. Перед их полюсными наконечниками 4 расположен 35 центратор в виде эксцентрика 5.

Преобразователи 1 и 2 закреплены противоположно друг другу при помощи опор 6 к цилиндру 7, кинематически св занному с двигателем, вращарз- 40 щимс  вокруг трубы 8 (не показан. Снаружи преобразователи 1 и 2 закры0

5

fO

20

25

31286758

ты тороидальным корпусом 9 из неметаллического материала, в котором размещен также двигатель.

Функциональна  схема устройства дл  исследовани  обсадных колонн в скважине (фиг. 2) включает блок I электроники и блок II датчиков. Кроме того, устройство содержит схему контрол , включающую генераторные обмотки 10, измерительные обмотки 11, размещенные на магнито- проводе 12, блок питани  13, разделительный дроссель 14, разделительный конденсатор 15, модул торы 16, усилитель мощности 17, подготовительное реле 18, .платы переключател  19,.переключатель (исполнительный электромагнит) 20, эталонный резистор 21 и добавочный трансформатор 22.

В блоке II датчиков наход тс  преобразователи 1 и 2, двигатель 23, конденсатор 24, контактные кольца с щетками 25, кольцо 26 с вставкой 27, резистор 28 посто нного сопротивле- ни  (компенсатор давлени  и редуктор не показаны).

Наземна  часть устройства включает блок управлени  29, источник питани  двигател  30, источник питани  датчиков и электронной схемы 31, блок демодул/iTopoB 32 и регистратор 33.

Св зь между наземной частью устройства и скважинным снар дом осуествл етс  при помощи трехжильного каротажного кабел  34.

Первична  обмотка 35 трансформатора 22 зашунтирована регистром 28 посто нного сопротивлени , вторична  обмотка 36 подключена к входу моду тора 16, а вставка 27 выполнена в золированном от корпуса 9 кольце 26 с возможностью взаимодействи  с щеткой 25 и соединена через резистор с корпусом 9 (св зь не показана).

Устройство работает следзпощим образом .

В режиме измерени  прибор питаетс  по жиле кабел  током частотой 300 Гц. Этот ток проходит дроссель 14, первичную обмотку трансформатора блока питани  13, цепь подготовительного реле 18, норь(ально замкнутый контакт Р-1, эталонный резистор 21 и замыкаетс  на корпусе. Питание генераторных обмоток датчиков осуествл етс  от трансформатора блока

п ц

за ти те н  х во

но

ве ме ле j на по ти i л  не ну ве ме ле по го зо с ре кл ду ди ду ло

си мо 15 те ча с  ст ст по с 

ра пр си ко пр ис жи

30

35

40

45

50

55

фа ки

ли ст

O

0

5

питани  13 через контактные кольца 25.

В основу измерени  положен метод, заключающийс  в том, что в двух идентичных электромагнитных преобразовател х , включенных по дифференциальной схеме, при одинаковых услови х в измерительных обмотках наводитс  ЭЦС, равна  по величине,

но противоположна  по знаку.

Результирующий сигнал датчика ра-, вен нулю, но стоит изменить зазор между измерительным преобразователем и ферромагнитной колонной, как на одной из индикаторных катущек 1 по витс  преобладающа  ЭДС. Результирующий сигнал будет отличен от ну- i л  и мен тьс  пропорционально изменению зазора. В данном устройстве нулевой результирующий сигнал, соответствующий минимальному рассто нию между измерительным преобразователем и колонной, устанавливают при помощи эксцентрика 5, расположенного перед полюсными наконечниками 4 (фиг. 2) компенсационного преобразовател  2. :Результирующие сигналы с каждого из датчиков поступают через контактные кольца 25 платы переключател  19 на соответствующий модул тор 16. В модул торах происходит преобразование сигналов, промо- дулированных по амплитуде,и сигналов , промодулированнь с по частоте.

С модул торов информационные сигналы поступают на усилитель 17 мощности и с него через конденсатор 15 по жиле кабел  в наземную часть телевизионной системы. В наземной части аппаратуры сигналы раздел ютс  по частоте, преобразуютс  в посто нный ток, пропорциональный рассто нию от датчиков до внутренней поверхности, который и регистрируетс  в виде диаграммы.

Вращение цилиндра 7, на котором расположены преобразователи I и 2, происходит при помощи однофазного синхронного двигател  23, питание которого током частотой 50 Гп и напр жением . 220 В осуществл етс  от источника питани  двигател  по двум жилам кабел  34.

0

5

0

5

0

Корщенсатор 24 служит дл  сдвига фаз подаваемого на различные обмотки двигател  напр жени .

Переключатель 20 позвол ет калибровать измерительные каналы по стандарт- и нуль-сигналам, подклюfO

15

20

25

ча  к входам модул тора добавочный трансформатор 22, датчики или замыка  входы модул тора на корпус. Дл  переключени  по жиле кабел  с поверхности подаетс  импульс посто нного тока. Под действием этого импульса подготовительное реле 18, размыка  контакт Р-1, включает в цепь тока обмотку исполнительного электромагнита 20, который осуществл ет перевод контактов переключател  в соседнее положение.

Напр жение стандарт-сигнала снимаетс  с эталонного резистора 21 через добавочными трансформатор 22,

В положении нуль-сигнала входные цепи замыкаютс  на корпус.

Контроль за вращением датчиков и функционированием измерительной схемы осуществл етс  при помощи добавочного трансформатора 22, контактной щетки 25, кольца 26 с вставкой 27, резистора 28 и соответствующего модул тора 16. Кольцо полностью изолировано , а вставка 27 через резистор 28 соединена с корпусом. В момент прохождени  щетки через вставку шунтируетс  вход модул тора, на который посто нно подаетс  стандарт- сигнал с добавочного трансформатора 22, по которому калибруют измерительную схему. ,

В результате регистратором 33 будет «записана диаграмма стандарт-сигнала с метками, свидетелвствующими о вращении датчиков. Изменение уровн  общего регистрируемого сигнала будет свидетельствовать о том, что произошли нарушени  в работе измери- :тельной схемы устройства,.что позволит своевременно обнаружить неисправность .

Предлагаемый способ осуществл ют следующим образом

Движение скважинного снар да вдоль оси колонны .осуществл етс  со скоростью 180 м/ч. Вращение датчиков теплостойким синхронным двигателем через редуктор 10 об/мин или 1 оборот за 6с. , Колебани  скважинного снар да возникают , в основном, при прохождении им стыковых соединений труб колонны скважины или через 8 - 10 м. При скорости 180 м/ч колебани  . 5 скважинного снар да возникают через 3-3,5 мин. За это же врем  датчик совершает 30-35 оборотов. Поэтому колебани  скважинного снар да не скагс 

286758

зываютС  на качестве регистрируемого материала.

При скорости движени  скважинного снар да 600 м/ч колебани  скважин- 5 ного снар да будут происходит через 60 с, что оп ть же в 10 раз реже частоты вращени  датчика.

Регистраци  результатов измерени  производитс  на диаграммную бумагу регистратора каротажной станции трем  каналами в масштабе глубин 1:20. Двум  каналами регистрируютс  показани  датчиков, третьим каналом регистрируетс  стандарт-сигнал с добавочного трансформатора с сигналами,свидетель с твзгющими о вращении датчиков.

Длительность . исследований при такой скорости движени  скважинного снар да составл ет 0,15 м по оси ко30

35

40

45

50

лонны, так как за врем  одного оборота датчика скважинньш снар д перемещаетс  на 0,3 м, а измерени  провод тс  двум  диаметрально противо положно расположенными датчиками.

Датчик имеет зону исследований по оси колонны в каждый момент времени пор дка 0,150 м, поэтому внутренн   поверхность колонны будет исследоватьс  практически полностью.

Кроме этого, можно проводить исследовани  при скорости движени  скважинного снар да 600 м/ч, движение диаграммной бумаги при этом устанавливают в масштабе глубин i:200 (1 см диаграммной бумаги - 200 см продвижени  снар да).

Детальность исследований при этом составит 0,5 м. По результатам этих исследований можно наметить участки дл  детальных исследований по известному методу.

Пример. При проведении исследований KOJJOHH скважин скважинный снар д спускаетс  до нижней отметки исследуемой колонны. Во врем  спуска скважинного снар да настраиваетс  регистратор по нуль-сигналу и стандарт-сигналу.

При подъеме сква кинного снар да со скоростью б60 м/ч производитс  регистраци  показаний обоих датчиков и стандарт-сигнала с метками вращени  датчика регистратором каротажной станции в масштабе глубин 1;200.

По результатам этой записи определ ют участки дл  детальных исследований , границы желобообразньтх выработок , износов стенок колонн, прогс 

С  ала

0

5

5

0

35

40

45

50

лонны, так как за врем  одного оборота датчика скважинньш снар д перемещаетс  на 0,3 м, а измерени  провод тс  двум  диаметрально противо положно расположенными датчиками.

Датчик имеет зону исследований по оси колонны в каждый момент времени пор дка 0,150 м, поэтому внутренн   поверхность колонны будет исследоватьс  практически полностью.

Кроме этого, можно проводить исследовани  при скорости движени  скважинного снар да 600 м/ч, движение диаграммной бумаги при этом устанавливают в масштабе глубин i:200 (1 см диаграммной бумаги - 200 см продвижени  снар да).

Детальность исследований при этом составит 0,5 м. По результатам этих исследований можно наметить участки дл  детальных исследований по известному методу.

Пример. При проведении исследований KOJJOHH скважин скважинный снар д спускаетс  до нижней отметки исследуемой колонны. Во врем  спуска скважинного снар да настраиваетс  регистратор по нуль-сигналу и стандарт-сигналу.

При подъеме сква кинного снар да со скоростью б60 м/ч производитс  регистраци  показаний обоих датчиков и стандарт-сигнала с метками вращени  датчика регистратором каротажной станции в масштабе глубин 1;200.

По результатам этой записи определ ют участки дл  детальных исследований , границы желобообразньтх выработок , износов стенок колонн, простирающихс  на значр тельные (до дес тков метров) рассто ни .

Вторым этапом провод т исследовани  намеченных участков колонны более детально. Дл  этого рпускают до нижней границы самого нижнего выбранного интервала и провод т регистрацию показаний датчиков и стандарт-сигнала с метками вращени  датчика при скорости подъема скважинно- го снар да до 180 м/ч. Регистрацию производ т на диаграммную бумагу регистратора каротажной станции в масштабе глубин 1:20.

Записи первого и второго датчиков (показано) повтор ют одна другую со сдвигом на 180 и по виду напоминают синумлиды. Такой вид запись приобретает при наличии смещени  скважинно- го снар да относительно оси колонны . При отсутствии такого смещени  запись преобретает вид пр мой линии. При наличии износа он отображаетс  на записи характерными импульсами тем большей амплитуды, чем больше величина износа.

По этим запис м определ ютс  величина внутреннего диаметра колонны

W

15

20

25

мую линию с характерными метками вр щени  датчика. Отклонение этой лини от пр мой свидетельствует .о нарушени х в работе устройства.

Использование предлагаемого спос ба и устройства Дл  его осуп ествле- ни  позвол ет повысить точность определени  внутреннего диаметра, же- лобообразных выработок и степени изно са обсадных труб бурильным инструме том, повысить детальность исследова НИИ, исследовать практически всю внутреннюю поверхность колонн, сокр тить врем , необходимое дл  проведе ни  исследований.

Контроль за вращением датчиков и функционированием измерительной схе мы устройства позвол ет исключить з пись ложных диаграмм при неработающем двигателе и своевременно жить неисправность электрической сх мы устройства.

Claims (2)

1. Способ исследовани  обсадных колонн в скважине, основанный на из мерении рассто ний от вращающегос  датчика скважинного снар да до внут

( и величина износа дг.

Внутренний диаметр равен сумме ве- 30 ренней поверхности колонны с последующей регистрацией, о т л и ч а -   тем.

личины диаметра окружности, по KOJ-O- рой вращаютс  датчики (эта величина посто нна и известна дл  каждого прибора), и полусуммы рассто ний ., и Ig от каждого датчика до колонны в точке противоположно расположенных экстремумов. Отсчеты берутс  по гра- дуировочной зависимости, котора  строитс  при помощи градуировочного устройства во врем  сборки и наладки скважинного снар да. Градуировоч- н,а  зависимость представл ет -собой зависимость показаний датчика от рассто ни  между датчиком и-внутренней поверхностью колонны.

Величина износа д z определ етс  как разность рассто ни  от датчика до колонны в точке максимального износа z и рассто ни  от датчика колонны , если бы в ней не было изно35

40

ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности исследовани  путем не прерывного определени  внутреннего диаметра, вы вление желобообразных выработок и степени износа обсадных труб бурильным инструментом измерени  производ т при движении скважинного снар да в двух диаметрально противоположных направлени х и одновременно с регистрацией рассто ний регистрируют стандарт-сигнал с метками вращени  датчиков.

45

2. Устройство дл  исследовани  обсадных колонн в скважине, включающее тороидальный корпус, внутри ко- -торого размещены двигатель, кинематически св занный с цилиндром дл 

50 вращени  последнего, контактные коль ца с щетками, центратор и размещенный на цилиндре датчик, отлича ющеес  тем, что оно снабжено .дополнительным датчиком, схемой конса Z

Если износ имеет прот женность более 0,15 м (желобообразна  выработка ), то он будет периодически отмечатьс  каждым датчиком. Посто нное определение его величины дает представление о характере вьфаботки и определ етс  ее профиль. Запись стандарт-сигнала представл ет собой пр 

5

0

5

мую линию с характерными метками вращени  датчика. Отклонение этой линии от пр мой свидетельствует .о нарушени х в работе устройства.

Использование предлагаемого способа и устройства Дл  его осуп ествле- ни  позвол ет повысить точность определени  внутреннего диаметра, же- лобообразных выработок и степени изно-/ са обсадных труб бурильным инструментом , повысить детальность исследова- НИИ, исследовать практически всю внутреннюю поверхность колонн, сократить врем , необходимое дл  проведени  исследований.

Контроль за вращением датчиков и функционированием измерительной схемы устройства позвол ет исключить запись ложных диаграмм при неработающем двигателе и своевременно оР нару- жить неисправность электрической схемы устройства.

Формула изобрет ени 

1. Способ исследовани  обсадных колонн в скважине, основанный на измерении рассто ний от вращающегос  датчика скважинного снар да до внутренней поверхности колонны с последующей регистрацией, о т л и ч а -   тем.

ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности исследовани  путем непрерывного определени  внутреннего диаметра, вы вление желобообразных выработок и степени износа обсадных труб бурильным инструментом измерени  производ т при движении скважинного снар да в двух диаметрально противоположных направлени х и одновременно с регистрацией рассто ний регистрируют стандарт-сигнал с метками вращени  датчиков.

2. Устройство дл  исследовани  обсадных колонн в скважине, включающее тороидальный корпус, внутри ко- торого размещены двигатель, кинематически св занный с цилиндром дл 

вращени  последнего, контактные кольца с щетками, центратор и размещенный на цилиндре датчик, отличающеес  тем, что оно снабжено дополнительным датчиком, схемой контрол , модул тором и вставкой, при этом дополнительный датчик размещен на цилиндре диаметрально противоположно первому датчику, схема контрол  включает в себ  трансформатор.

91286758 . 10

первична  обмотка которого зашунти- вьтолнена в изолированном от корпуса рована резистором посто нного сопро- кольце с возможностью взаимодейст- тивлени , а вторична  - подключена ви  со щеткой и соединена через дру- к входу модул тора, причем вставка . гой резистор с корпусом.

Редактор А.Гулько

2 3 SS789fOtff2 15 2S 5

.3

Составитель В.Стрельченко . Техред М.ХоданичКорректор А.Обручар

пись / da/nvu/fO

.Записи а датчика

Метки бр йщеми  датчика

dWffC

I i 11 1 I ih-l t H t ,I M