Устройство для определения технического состояния обсадных колонн

СОЮЗ СОВЕТСНИХсаиипмиеснииРЕСПУБЛИК З(Я) Е 21 В 49/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ зйй.аьБ 1 ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (53) 662.242(088.8)(56) 1, Кривко Н.Н, и др. Промыслово-геофизическая аппаратура и оборудование. И "Недра", 1981, с. 256- 258.2. Авторское свидетельство СССР В 59109, кл. Е 21 В 49/00, 1940(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, содержащее механические датчики, включающие щуп с пьезоэлемен- . том для преобразования упругих колебаний в электрические, усилитель и регистрирующий блок, о т л и ч а ющ е е с ятем, что, с целью повы,.80, 1116150 А шения разрешающей способности приопределении сквозных нарушений иучастков аномальной шероховатостиколонны, оно снабжено полосовымифильтрами низких, средних и высокихчастот, а механические датчики выполнены в виде разнотипных щупов,закрепленных по периметру корпусапьезоэлемента, причем фильтры установлены между усилителем и регистрирующим блоком. 2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности выделения сквозных нарушений стенки колонны, щуп датчика установлен под углом 60 к внутренней поверхности колонны.3. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности выделения участков аномальной шероховатости или коррозии, щуп датчика установлен под углом 90 к внутренней поверхности колонны.116Изобре ение относится к неофизическим исследованиям скважин и может быть использовано при изучении технического состояния осадных колонн. 5Известны устройства, в которых информация о состоянии внутренней поверхности стенки колонны воспринимается с помощью механических рычагов, находящихся в непосредственном О контакте со стенкой колонны 13Недостатком этих устройств является низкая чувствительность н разрешающая способность по различным ти" пам дефектов,1 трещнны, отверстия, 15 коррозия стенки колонны, поскольку конструкция датчиков (рычагов, щупов), не обеспечивает их избирательной чувствительности к .дефектам.Наиболее близким к предлагаемому 2 О является устройство для определения технического состояния обсадных колонн, содержащее механические датчики, включающие щуп с пьезоэлементом для преобразования упрутих коле баний в электрические, передаваемые по кабелю на поверхность, усилитель и регистрирующий блок 123.Недостаток известного устройства состоит в низкой разрешающей способ- ЗО ности к различным типам неоднородностей внутренней стенки колонны. Цель изобретения - повьппение разрешающей способности при определении сквозных нарушений и участков 35 аномальной шероховатости колонны.Указанная цель достигается тем, что устройство для определения техни" ческого состояния обсадных колонн, содержащее щуп с пьезоэлементом для 46 преобразования упругих колебаний в электрические, усилитель и регистрирующий блок, снабжено полосовыми фильтрами низких, средних и высоких частот, а механические датчики вы полнены в ниде разнотипных щупов,Ъзакрепленных по периметру корпуса пьезоэлемента, причем фильтры установлены между усилителем и регистрирующим блоком, 5 ОКроме того, для повьппения эффективности вьщеления сквозных нарушений стенки колонны, щуп датчика установлен под углом 60 к внутренней поверхности колонны. 55Для повышения эффективности выделения участков аномальной шероховатости или коррозии шуп датчика 50 2установлен под углом 90 к внУтреннейповерхности колонны,На фиг. 1 приведена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - конструкциямеханических щупов 1-го и П-го рода,Устройство содержит корпус зонда 1, чувствительный пьезоэлемент 2, механический щуп 1-го рода 3, механический щуп П-го рода 4,механический щуп Ш-го рода 5, эвукопоглощающий экран 6, отсек с радиосхемой 7, обсадную колонну 8, соединительные муфты 9, внутреннюю коррозию или шероховатость О, трещину вколонне 11, отверстие 12, кабель каротажный 13 наземный усилитель 14,полосовые фильтры 15, селекторныекаскады 6 генератор селекторныхимпульсов 17, блок времени селекторов 8, диаграммную ленту трехканального каротажного осциллографа 19,На фиг. 2 обозначены: 21 - щуп1-го рода; 22 и 26 - корпус зонда;23 и 27 - стенка колонны; 24 -отверстие; 25 - щуп П-го рода; 28 коррозия поверхности колонны; огол между стенкой колонны и щупом,На фиг. 3-6 показаны амплитудночастотные характеристики (АЧХ) шумового сигнала, возбуяцТаемого механическими датчиками 1-го и П-го родана различных дефектах внутренней говерхности колонны.Предлагаемое устройство ( фиг.11включает в себя скважинный зонд 1,на котором размещены чувствительные пьезоприемникн 2, На наружномзащитном корпусе пьезоприемниковзакреплены механические датчики 3,4и 5 (упругие щупы) различной конструкции, которые находятся в непосредственном контакте с внутреннейповерхностью колонны 8. Каждый чувствительный пьезоприемник в совокупности с механическими датчиками образует самостоятельный узел механоакустического преобразователя, междукоторыми размещены эвукопоглощающнеэкраны 6. Вьппе узлов механоакустических преобразователей расположенконтейнер с блоком электроники .7.Скважинный прибор соединен с поверхностью каротажным кабелем 13. Наземная панель регистрации включаетблок предварительного усилителя 14блок полосовых фильтров 5, генератор селекторных импульсов 7, блок40 рода менее заметны. 3 116временных селекторов 18, выход которых подключен к регистратору 19.Предлагаемое устройство работаетследующим образом.Скважинный прибор 1 перемещаютв обсаженной скважине вдоль обсадной колонны. При этом механическиедатчики различной конструкции(фиг. 2, 1 и П), будучи в непосредственном контакте с внутренней по- Оверхностью колонны, испытывают воздействие со стороны различных неоднородностей в виде коррозии внутреннихстенок или технологической шероховатости 10, порывов колонны 11, 5перфорационных или других отверстий 12.В результате взаимодействия ме.ханических датчиков с указанными неоднородностями первые вырабатывают шумовой сигнал со сложным амплитудно-частотном спектром. Упругиеколебания воспринимаются чувствительными пьезоэлементами 2, преобразуются затем в электрический сигнал 25и усиливаются широкополосным усилителем 7 и подаются по каротажномукабелю 13 на поверхность к измерительной панели.Взаимное влияние каждого механического датчика на соседний пьезоэлемент устраняется за счет применения звукопоглощающего экрана 6,который размещают между соседнимипьезоэлементами,Вид типовых спектров, приведенныйна фиг. 3-6, показывает, что механические датчики различного типа(1-го и П-го рода) вырабатывают шумовой сигнал со специфическими особенностями, которые могут быть использованы для идентификации неоднородностей поверхности колонны. Так,например, на диаграмме на фиг.3амплитудно-частотная характеристика (АЧХ 1 сигнала от датчика 1-го45рода, полученная на одиночном отверстии, сосредоточена в низкочастотной области ДГ, в то время какАЧХ сигнала от датчика П-го родараспределена равномерно по всемудиапазону от области Ьб до области ЬЦ . Наличие коррозии или шероховатости сказывается существеннотолько на поведении АЧХ сигнала отдатчика П-го рода диаграммы на 55,фиг, 4, 5 и 6), в то время как изменения АЧХ сигнала от датчика 1-го 5 О 4Учитызая выявленную информативность отдельных частотных составляющих амплитудно-частотной характеристики шумового сигнала относительно типа и местоположения дефекта неоднородности поверхности колонны, обработка полезного сигнала вназемной панели ведется путем измерения амплитуд отдельных частотныхсоставляющих шумового сигнала(фиг.1),Сигнал по кабелю 13 поступает впанель на широкополосный усилитель14. С выхода усилителя сигнал подается на три параллельно включенных полосовых фильтра 15 к полосам пропускания: для первого фильтра - Е Г,для второго - Д Й , для третьего -Л 6, ширина каждой полосы одинаковаи подобрана таким образом, что их.сумма дГ4 Г+ аГ + ЬГ равнаполной ширине диапазона шумовогосигнала. С выхода каждого полосовогофильтра сигнал поступает на вход соответствующего селектора 16, работойкоторого управляет генератор селекторных импульсов 17. С селекторныхкаскадов сигнал поступает на вход соответствующих интеграторов 18 идалее на фоторегистратор 19 для записи показаний на диаграммной ленте.Различные неоднородности внутренней поверхности колонны с помощьюпредлагаемого устройства выделяютсяпутем регистрации частотных составляющих акустического шума, вызванного трением механических датчиков (шумов различного типа о внутреннюю поверхность колонны. Такие неоднородности как отверстия, порывы и стыкимуфтовых соединений надежно выделяются путем регистрации интенсивности шумового сигнала в низкочастотнойобласти ЬГ,) рабочего диапазонаЬЕ) Коррозия проявляет себя некоторой средней интенсивностьюшумового сигнала примерно одинаковойво всех трех частотных диапазонахф л и ьЗГрубая и тонкая шероховатостьтехнологического происхождения однозначно проявляют себя повышенной интенсивностью шумового сигнала Соответственно в средней (ЬГ 2) и высокочастотной (ьГ) областях рабочего .диапазона.Предлагаемое устройство позволяетпровести оперативное исследованиетехнического состояния обсаженнойскважины, установить характер неоднородностей корроэия, шероховатость ) и повреждений (отверстия, порывы ) внутренних поверхностей и стенок колонны.При испытаниях устройство подтвер дило высокую чувствительность к микро- и макронеоднородностям внутренней стенки обсадной колонны и покаэапо более высокую по сравнению с серийной аппаратурой (акустический телевиэор САТреэрешакю 1 ую пособность. По предварительным 5 подсчетам экономический эффект отприменения устройства при иссле довании скважин старого фонда составит не менее 1500-2000 руб. на одну скважину,.Ковтун Техред З.Палий едакт Подпис аб., д. 4/5 Прое ктная,4 ППП чПате фил Ужгор Заказ 6886/25 ВНИИПИ по 11303