Устройство для возбуждения мощных сейсмоакустических импульсов давления в глубоких скважинах

Устройство для возбуждения мощных сейсмоакустических импульсов давления в глубоких скважинах

Реферат

Изобретение относится к приборам сейсморазведки и может быть использовано для акустического воздействия на нефтяные пласты, проведения вертикального сейсмического профилирования и межскважинного просвечивания. Технический результат - возможность проведения вышеперечисленных работ в наклонных и горизонтальных участках скважин. Сущность изобретения: электрогидравлический излучатель включает в себя турбогенератор, приводимый в действие потоком рабочей жидкости, подаваемой по трубам, на конце которых закреплен излучатель, управляемый по гидравлическому каналу рабочей жидкости с пульта управления на устье скважины.

Описание изобретения

Предлагаемое изобретение относится к приборам сейсморазведки и может быть использовано для акустического воздействия на нефтяные пласты, для проведения вертикального сейсмического профилирования и межскважинного просвечивания.

Известные устройства для возбуждения мощных сейсмоакустических импульсов (авт. св. №1679441 А1, кл G01V 1/40, №1421113, кл G01V 1/157, выпускаемые серийно установки "Искра 20/70", "Скат", "Аквамарин" и др.) предназначены для возбуждения сейсмоакустических импульсов у поверхности земли в водоемах, морях и озерах или неглубоких скважинах, заполненных водой.

Известно также устройство (авт. св. 1421113 А), хотя в нем в ограничительной части рассматривается только скважинный прибор, а в отличительной части - особенности конструкции его гидравлического излучателя, и не рассматриваются способы передачи электрической энергии, управления этим прибором и особенно контроля за его работой на больших удалениях от поверхности.

Известно также устройство ЭГИС-2, выпускаемое АО НПО "Нефтегеофизприбор". Оно работает с каротажным подъемником, оборудованным трехжильным кабелем, имеющим блок питания переменного тока (220 В, 50 Гц) мощностью 0,20 кВт. Состоит из скважинного прибора и блока управления. Имеет стандартный узел для присоединения к кабельному наконечнику. Схема предусматривает ручной и автоматический пуск от встроенного генератора или от пусковых импульсов сейсмостанции.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является устройство, выпускаемые серийно, это многофункциональная скважинная электрогидравлическая аппаратура «ЭРА» (г.Соров ЗАО «Объединение БИНАР») с электродной системой скважинного электрогидравлического устройства (патент РФ №2317413 (2008.02.20)).

Известен генератор переменного тока для питания автономных забойных геофизических и навигационных комплексов (патент РФ №2170348 (2000.04.07)). Он содержит герметичный статор, установленный на неподвижном полом валу, ротор, установленный на подшипниках, закрепленных на неподвижном полом валу и защищенных уплотняющими устройствами. Ротор выполнен в виде внешнего корпуса, с внешней стороны которого по краям установлены рабочие лопатки турбины, а с внутренней стороны установлены постоянные магниты. На валу с двух сторон установлены электрические разъемы. Одно из уплотняющих устройств снабжено пружиной и установлено с возможностью осевого перемещения. Это обеспечивает компенсацию давления и температурного расширения смазывающей жидкости, находящейся в подшипниковых узлах и в зазоре между ротором и статором. Герметичный статор выполнен в монолите из неэлектропроводного и немагнитного материала.

Также известен турбогенератор SG 094 мощностью 60…850 Вт при диаметре 108, 130 мм, выпускаемый фирмой «Самарские горизонты» для навигационных систем наклонного бурения.

Во всех вышеперечисленных электрогидравлических излучающих устройствах электрическая энергия к излучателю подается по геофизическому кабелю, что не позволяет опускать эти устройства в сильно наклоненные и горизонтальные участки скважин или требует специальной технологии одновременного спуска труб и кабеля.

Задачей изобретения является достижение производства многократных сейсмических импульсов в сильно наклоненных и горизонтальных участках скважин.

Положительный результат достигается тем, что устройство, состоящее из зарядноуправляющего блока, конденсаторного накопителя энергии, блока разрядника и электродного излучающего блока, дополнительно содержит генератор переменного тока высокой частоты для питания скважинного прибора через повышающий трансформатор. Генератор приводится в действие от забойного гидравлического двигателя или от собственной гидравлической турбины, работающих на рабочей жидкости, подаваемой к нему по трубам, на конце которых крепится само устройство. Также устройство содержит пусковой отсек с датчиком, принимающим команды по гидравлическому каналу связи от пульсатора поста управления, расположенного на устье скважины. Над генератором установлен клапан обратной промывки.

Данное устройство позволяет проводить акустическое воздействие на продуктивные пласты, проводить вертикальное сейсмическое профилирование и межскважинное просвечивание в сильно наклоненных и горизонтальных участках скважин. Также оно позволяет без подъема устройства проводить обратную промывку скважины и освоение продуктивных пластов.

На чертеже изображена структурная блок-схема устройства с турбогенератором в скважине. Устройство жестко крепится к нижней трубе колоны 1 из бурильных или насосно-компрессорных труб, спущенных в обсадную колону 2. На верхнюю трубу колоны 1 над устьем скважины жестко крепится пульсатор 3 поста управления. Забойная часть устройства содержит в верхней части клапан обратной промывки 4, который жестко крепится к кожуху 5 турбогенератора 6, статор 7 которого жестко крепиться и герметизируется в верхнем корпусе 8 отсека пуска 9. В корпусе 8 выполнено центральное осевое отверстия 10 для прохода силового кабеля 11 от генератора 6 и смещенное осевое отверстие 12, в которое установлен датчик 13 управления по гидравлическому каналу. Под отсеком 9 жестко крепится и герметизируется отсек 14 с зарядно-управляющим блоком. Под отсеком 14 жестко крепится и герметизируется отсек 15 с конденсаторным накопителем энергии. Под отсеком 15 жестко крепится и герметизируется отсек 16 с блоком разрядника. Под отсеком 16 жестко крепится и герметизируется отсек 17 с электродным излучающим блоком.

В исходном состоянии, как изображено на чертеже, устройство при помощи колоны труб перемещено на установленную точку воздействия. Для возбуждения сейсмического импульса необходимо в колону 1 подать рабочую жидкость, которая проходя через турбинные лопатки генератора 6 раскрутит его наружный ротор, и электрический ток с клемм статора 7 генератора 6 по кабелю 11 через зарядно-управляющий блок 14 начнет заряжать конденсаторный накопитель энергии в отсеке 15. После полной (или установленной по команде с поста управления) зарядки накопителя по команде с зарядно-управляющего блока включится разрядник в отсеке 16 и импульс тока под высоким напряжением пробьет искрой пространство между электродами в излучателе, создавая волну высокого давления в скважинной жидкости через окна в отсеке излучателя. Напряжение на разряднике упадет и он закроется. Следующий импульс будет после следующей полной зарядки конденсаторного накопителя. Величину накопления энергии в конденсаторных накопителях, с которой начинает включаться разрядник, меняют по гидравлическому каналу изменением характера работы пульсатора 3 при помощи команд с поста управления.

Устройство для возбуждения мощных сейсмоакустических импульсов давления в глубоких скважинах, содержащее скважинный прибор, включающий последовательно соединенные зарядно-управляемый блок, конденсаторный накопитель энергии, разрядный коммутатор и электрогидравлический излучатель, отличающееся тем, что скважинный прибор содержит турбогенератор, закрепленный на верхнем корпусе отсека зарядно-управляемого блока, причем статор генератора со своими силовыми клеммами герметично закреплен в осевом отверстии корпуса отсека зарядно-управляемого блока для кабельного соединения клемм с зарядным устройством; также в корпусе зарядно-управляемого блока выполнено смещенное осевое отверстие, в которое герметично установлен изнутри отсека датчик для восприятия команд, поступающих по гидравлическому каналу от пульсатора, установленного на верхней трубе колоны труб, внизу которых крепится устройство; причем пульсатор управляется с поста управления на устье скважины, а сигналы с датчика идут на зарядно-управляемый блок; также над турбогенератором закреплен клапан обратной промывки, перекрывающий поток рабочей жидкости из колоны в скважину и открывающий обратный поток.