Устройство для акустического видео- и микрокаротажа скважин

Устройство для акустического видео- и микрокаротажа скважин

Реферат

 

Устройство для акустического видео- и микрокаротажа скважин, состоящее из глубинного прибора с неподвижным электронным блоком возбуждения, усиления и коммутации сигнала, соосно сочлененным с вращающимся блоком, содержащим прижимный механизм и держатели с акустическими преобразователями отличающееся тем, что, с целью исследования стенок сухих и загазированных скважин и повышения точности измерений в кавернозных скважинах, оно дополнительно содержит шарнирно соединенное с концом прижимного механизма коромысло, на концах которого закреплены держатели с акустическими преобразователями заключенные во вращающихся заполненных жидкостью эластичных оболочках.

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может быть использовано для детального изучения кавернозных скважин, заполненных нормальным, загазированным или пенным растворами, а также сухих, например, с низким статическим уровнем жидкости скважин. Известны устройства для акустического видеокаротажа скважин [1, 2] выполненные с вращающейся приемно-излучающей системой, расположенной внутри корпуса вблизи его оси и, следовательно, не обеспечивающей качественных исследований стенок скважин большого диаметра. Наиболее близким техническим решением является устройство (3) для видео- и микрокаротажа скважины, в котором акустические преобразователи вынесены на конец телескопической штанги переменной длины, позволяющей тем самым фиксировать эти преобразователи на оптимальном расстоянии (не более 30 мм) от стенок скважин большого диаметра. Однако эти устройства не предназначены для видео- и микрокаротажа сухих и загазированных скважин вследствие большого затухания акустической энергии в газовоздушной, газожидкостной и пенной средах. В нефтегазовых и других скважинах с загазированными растворами на стенках как против продуктивных проявляющих пластов, так и против вмещающих пластов гидрофобных пород (за счет адсорбции) образуется газовая пленка, полностью экранирующая микроволновое (длина волны около 1 мм) излучение при видеокаротаже и сильно ослабляющая сантиметровое при микрокаротаже. В кавернозных скважинах с жидкостным заполнением эти устройства не обеспечивают необходимой точности измерений, т.к. их остронаправленные приемно-излучающие системы сканируют стенки только в одной плоскости, перпендикулярно оси скважины, и обладают при этом максимальной чувствительностью лишь при нормальном падении узкосфокусированного луча на поверхность стенки скважины. Следовательно, от наклонных стенок подошвы и кровли каверны отраженный акустический импульс в зависимости от углов наклона стенок будет принят преобразователем в различной степени ослабленным, что обусловит частичную, вплоть до полной, потерю информации и неверную интерпретацию результатов исследований. Цель изобретения исследование сухих и загазированных скважин и повышение точности измерений в кавернозных скважинах. Цель достигается тем, что устройство для акустического видео- и микрокаротажа скважин, состоящее из глубинного прибора с неподвижным электронным блоком возбуждения, усиления и коммутации сигнала, соосно сочлененным с вращающимся блоком, содержащим прижимной механизм и держатели с акустическими преобразователями, дополнительно содержит шарнирно соединенное с концом прижимного механизма коромысло, на концах которого закреплены держатели с акустическими преобразователями, заключенными во вращающиеся заполненные жидкостью эластичные оболочки. На фиг.1 схематично показан общий вид устройства для видео- и микрокаротажа; на фиг.2 конструкция приемно-излучающей системы. Устройство (фиг. 1) включает корпус 1 с электронным блоком возбуждения, усиления и коммутации сигналов, азимутальным датчиком и электроприводом, центраторы 2, соосно сочлененный с корпусом 1 вращающийся блок 3 с прорезью 4 для прижимного механизма 5, коромысло 6, приемно-излучающую систему 7, 8, шарнир 9, электромагнитную защелку-фиксатор 10. Приемно-излучающая система состоит из прижимаемого к стенке скважины 11 направленного акустического преобразователя 12 для видеокаротажа и ненаправленного акустического преобразователя 13 для микрокаротажа, держателей 14, расположенных на концах коромысла 6, выполненных из звукопоглощающего материала и заключенных в эластичные, например, оболочки 15, заполненные жидкостью 16, например минеральным маслом, и герметизирующиеся уплотнительным ободом 17. Устройство работает следующим образом. Спуск в скважину осуществляется (фиг. 1) с зафиксированным защелкой 10 прижимным механизмом 5 в полости вращающегося блока 3 в положении, показанном пунктиром. В рабочем положении конец прижимного механизма 5 свободно перемещается в прорези 4, условно изображенной пунктирной линией, вдоль образующей корпуса вращающегося блока 3. При этом приемно-излучающая система 7, 8, закрепленная на коромысле 6, прижимается к стенке скважины 11 концом прижимного механизма 5 и самоустанавливается осями направленности акустических преобразователей перпендикулярно к поверхности стенки за счет шарнира. Одновременно такое соединение обеспечивает ограниченный, не необходимый диапазон изменения углов наклона коромысла в соответствии с реальным профилем стенки каверны и фиксацию положений продольной оси коромысла только в осевой плоскости скважины. Акустические пьезопреобразователи 12 и 13 приемно-излучающей системы (фиг.2) осуществляют излучение и прием акустических импульсов через слой жидкости 16 и тонкие эластичные оболочки 15, контактирующие со стенкой скважины. Таким образом, режим работы и основные характеристики чувствительности, направленности и импедансного согласования приемно-излучающей системы практически не зависят от сред (газ, жидкость или их смеси), заполняющих скважину. Пьезопреобразователь 12 работает при видеокаротаже в импульсном режиме на собственной резонансной частоте 1-2 МГц. Он подключается поочередно к генератору или усилителю коммутатором с частотой 1-2 кГц соответственно для возбуждения акустических импульсов или последующего приема их после отражения от стенки скважины. Этот же преобразователь одновременно подключается через полосовой фильтр низких (100-200 кГц) частот к другому (низкочастотному) усилителю и работает либо постоянно, либо с определенной частотой опроса с помощью дополнительного коммутатора в режиме широкополосного приема преломленных волн на частоте 100-200 кГц при микрокаротаже. На низкой частоте этот преобразователь не обладает острой направленностью и обеспечивает достаточно широконаправленный прием акустических импульсов при микрозондировании стенки скважины. При этом пьезопреобразователь 13 работает в режиме импульсного излучателя на частоте 100-200 кГц с частотой посылок 100-200 Гц. Таким образом, пара пьезопреобразователей 12, 13, разнесенных на коромысле, образуют микрозонд. Возможные и другие варианты совмещения режимов работы преобразователей для одновременного осуществления видео- и микрокаротажа. Измерения производятся в процессе подъема устройства с оптимальной скоростью вращения блока 3. Равномерное круговое сканирование стенки скважины приемо-излучающей системой и последующая качественная регистрация развернутого акустического изображения ее обеспечивается при надежном центрировании корпуса 1 устройства парой центраторов 2. Результаты микрозондирования могут регистрироваться как по отдельным образующим ствола скважины, привязанным в азимутальной плоскости, так и осредненными по окружности. С целью горизонтального микрозондирования, необходимого, например, при изучении анизотропии акустических свойств горных пород, приемно-излучающая система устройства может быть установлена в горизонтальной плоскости путем поворота коромысла на 90^oC c помощью несложного переходника, установленного между шарниром и концом прижимного механизма. Измерения по стволу скважины при этом осуществляют без кругового сканирования. Для ускоренного подъема устройства из скважины в нем предусмотрено дистанционное управление прижимным механизмом, возвращающее приемо-излучающую систему в полость вращающегося блока. Основными достоинствами устройства являются возможность получения качественных акустических изображений и микрозондирования стенок сухих (с низким статическим уровнем жидкости) и загазированных (с облегченными или пенными растворами) скважин, а также повышенная точность измерений в кавернозных скважинах, в частности в интервалах кавернозно-трещиноватых пород и пластов углей, для которых характерно интенсивное кавернообразование со сложным профилем стенок.

Формула изобретения

Устройство для акустического видео- и микрокаротажа скважин, состоящее из глубинного прибора с неподвижным электронным блоком возбуждения, усиления и коммутации сигнала, соосно сочлененным с вращающимся блоком, содержащим прижимный механизм и держатели с акустическими преобразователями отличающееся тем, что, с целью исследования стенок сухих и загазированных скважин и повышения точности измерений в кавернозных скважинах, оно дополнительно содержит шарнирно соединенное с концом прижимного механизма коромысло, на концах которого закреплены держатели с акустическими преобразователями, заключенные во вращающиеся заполненные жидкостью эластичные оболочки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000