Термическая каротажная система для обследования технического состояния скважин

Термическая каротажная система для обследования технического состояния скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к гидрогеологии, бурению и эксплуатации скважин и может быть использовано при проведении геофизических исследований технического состояния скважин.

Известна техническая каротажная система для обследования технического состояния скважин, содержащая термометр, термочувствительный элемент (т.ч.э.) которого закреплен на каротажном кабеле, спускоподъемное устройство (СПУ), первая вторичная аппаратура, вход которой подключен к выходу т.ч.э. термометра, и регистратор /Патент РФ №2166628, кл. Е21В 47/00, 2001; Патент РФ №2108457, кл. Е21В 47/00, 47/10, 1998/.

Любой из известных патентов, например, последний, может быть принят за прототип.

Недостатками прототипа являются трудности в интерпретации результатов термического каротажа, когда на термограмме присутствуют одновременно температурные аномалии различной физической природы, например, от температурных градиентов и от перетоков флюида.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является расширение эксплуатационных возможностей системы за счет однозначной интерпретации результатов термического каротажа для случаев присутствия в скважине температурных аномалий от стационарных температурных градиентов и от перетоков флюида.

Данный технический результат достигают за счет того, что известная термическая каротажная система для обследования технического состояния скважин, содержащая термометр, термочувствительный элемент которого закреплен на каротажном кабеле, спускоподъемное устройство, первую вторичную аппаратуру, вход которой подключен к выходу термочувствительного элемента термометра, и регистратор, дополнительно содержит термоанемометр, термочувствительный элемент которого закреплен на определенном расстоянии от термочувствительного элемента термометра со второй вторичной аппаратурой, вычитающее устройство и первый и второй аналого-цифровые преобразователи, при этом выходы первой и второй вторичной аппаратуры подсоединены соответственно через первый и второй аналого-цифровые преобразователи ко второму и первому входам вычитающего устройства, выход которого подключен к первому входу регистратора, ко второму входу которого подсоединен выход первого аналого-цифрового преобразователя.

Термочувствительные элементы термометра и термоанемометра закреплены на каротажном кабеле на одной высоте скважины.

Термочувствительные элементы термометра и термоанемометра закреплены на каротажном кабеле на разных высотах, а выходы первой или второй вторичной аппаратуры подключены ко входу соответственно первого или второго аналого-цифрового преобразователя через линию задержки.

Первая или вторая вторичные аппаратуры выполнены в виде усилителей с перестраевыми коэффициентами усиления, а регистратор и вычитающее устройство - в виде компьютера.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена структурная схема системы, а на фиг.2 - ее электронная схема.

Система применяется в скважине 1 с расположенными в ней т.ч.э. 2, 3 термометра и термоанемометра, закрепленными на каротажном кабеле 4.

Т.ч.э. 2, 3 могут совпадать по своим геометрическим и теплофизическим свойствам и могут быть расположены или на одной высоте скважины 1, или на разных ее высотах (последний случай на чертежах не приведен).

Перемещение т.ч.э. 2, 3 вдоль скважины 1 осуществляется с помощью СПУ 5.

Т.ч.э. 2, 3 подключены выходами ко вторичным аппаратурам, которые могут быть выполнены, например, в виде усилителей 6, 7 (фиг.2) с перестраевыми коэффициентами усиления.

В состав термоанемометра входит также нагреватель т.ч.э. 3, выполненный, например, в виде стабилизированного источника 8 тока (подробно термоанемометр не описывается ввиду его длительной известности).

Схема системы также содержит два аналого-цифровых преобразователя 9, 10 (АЦП 9, 10), вычитающее устройство 11 (ВУ 11) и регистратор 12, выполненные, например, в виде компьютера.

Для случая расположения т.ч.э. 2, 3 термометра и термоанемометра на различных высотах Δh возникает необходимость в присутствии в схеме линии задержки 13 (ЛЗ 13), подключаемой через систему тумблеров 14…17 в цепь термометра или термоанемометра в зависимости от направления их движения (вверх или вниз). Тумблеры 14…17 могут быть выполнены и в виде одного переключающего тумблера с одной ручкой управления.

Схема электрических соединений представлена на фиг.2.

Т.ч.э. 2 через усилитель 6, тумблер 16 и АЦП 9 подключен ко входу ВУ 11. Т.ч.э. 3 через усилитель 7, тумблер 17 и АЦП 10 подключен к другому входу ВУ 11.

Выходы АЦП 9 и ВУ 11 подключены к входам регистратора 12.

Нетрудно заметить, что в представленной на фиг.2 аппаратуре термоанемометр выполнен по схеме с косвенным подогревом т.ч.э. 3. Возможны и другие случаи реализации каротажной системы.

Система работает следующим образом.

Как и любая контрольно-измерительная система проходит предварительную метрологическую аттестацию в лабораториях или заводских условиях.

С помощью усилителей 6, 7 и стабилизированного источника 8 тока происходит настройка и градуировка системы для различных температур перегрева т.ч.э. 3 термоанемометра и значений скоростей U каротажа.

Система для любой скорости U каротажа настраивается таким образом, чтобы выходной сигнал термоанемометра был равен нулю. А с помощью усилителей 6, 7 т.ч.э. 2, 3 подстраиваются на одинаковую чувствительность к температуре Т. Тогда появление выходного сигнала у термоанемометра будет указывать на присутствие в скважине перетоков флюида со скоростью V.

В зависимости от направления движения т.ч.э. 2, 3 ЛЗ 13 с помощью тумблеров 14…17 подключается к цепям термометра или термоанемометра (если в системе реализуется случай с расположением т.ч.э. 2, 3 на различных высотах).

Время t_з задержки в ЛЗ 13 задается, исходя из формулы: , где Δh - расстояние между т.ч.э. 2, 3.

При эксплуатации системы т.ч.э. 2, 3 термометра и термоанемометра опускаются или поднимаются вдоль или параллельно оси скважины 1.

При прохождении зон, примыкающих к слоям 14, 15 горных пород с другими теплофизическими свойствами по сравнению с фоном, термометр выдаст сигнал, пропорциональный значениям температуры Т отличной от фоновой. При этом на термокаротажной кривой появится аномальное распределение температуры.

Поскольку чувствительности термометра и термоанемометра к температуре совпадают, то на выходе термоанемометра (выходе ВУ 11) будет нулевой сигнал.

При прохождении зоны 16 перетоков флюида со скоростью V на выходе термоанемометра появится выходной сигнал, регистрируемый регистратором 12.

Таким образом, возможности термического каротажа расширены по сравнению с прототипом. Появилась возможность однозначной интерпретации результатов термического каротажа в случае присутствия в скважине стационарных температурных аномалий и перетоков флюида.

1. Термическая каротажная система для обследования технического состояния скважин, содержащая термометр, термочувствительный элемент которого закреплен на каротажном кабеле, спускоподъемное устройство, первую вторичную аппаратуру, вход которой подключен к выходу термочувствительного элемента термометра, и регистратор, отличающаяся тем, что дополнительно содержит термоанемометр, термочувствительный элемент которого закреплен на определенном расстоянии от термочувствительного элемента термометра со второй вторичной аппаратурой, вычитающее устройство и первый и второй аналого-цифровые преобразователи, при этом выходы первой и второй вторичной аппаратуры подсоединены соответственно через первый и второй аналого-цифровые преобразователи ко второму и первому входам вычитающего устройства, выход которого подключен к первому входу регистратора, ко второму входу которого подсоединен выход первого аналого-цифрового преобразователя.

2. Термическая каротажная система по п.1, отличающаяся тем, что термочувствительные элементы термометра и термоанемометра закреплены на каротажном кабеле на одной высоте скважины.

3. Термическая каротажная система по п.1, отличающаяся тем, что термочувствительные элементы термометра и термоанемометра закреплены на каротажном кабеле на разных высотах, а выходы первой или второй вторичной аппаратуры подключены ко входу соответственно первого или второго аналого-цифрового преобразователя через линию задержки.

4. Термическая каротажная система по п.1, отличающаяся тем, что первая или вторая вторичные аппаратуры выполнены в виде усилителей с перестраиваемыми коэффициентами усиления, а регистратор и вычитающее устройство - в виде компьютера.