Способ исследования обсадных колонн в скважине и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 191 (1 11 4 Е 21 В 47/08 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕПЬСТВУ ско-тех й геофи СССР1972ССР1978,ССР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВ(71) Специальное конструктонологическое бюро промысловзики(56) Авторское свидетельство446639, кл. Е 21 В 47/08,Авторское свидетельство С888373, кл. Е 21 В 47/08,Авторское свидетельство С261318, кл. Е 21 В 47/04,(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБСАДН 1КОЛОНН В СКВАИ 1 НЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к областинефтяной и газовой промьппленности.и позволяет повысить точность исследования путем непрерывного определения внутреннего диаметра, выявленияжелобообразных выработок и степениизноса обсадных труб бурильным инструментом, Для этого исследованияпроводят непрерывно во время движения снаряда двумя идентичными, диаметрально противоположно расположенными датчиками (Д), закрепленнымина вращающемся с помощью двигателяцилиндре, При этом измеряются и регистрируются расстояния от Д до внутренней поверхности колонны в диаметрально противоположных направлениях,.Результирующие сигналы с каждого из1286758 Большая деятельность проводимых исследований, сокращение времени, необходимого для проведения исследований на скважине, и осуществление непрерывного контроля за вращением датчиков и функционированием измерительной схемы устройства достигается путем исследований, проводимых. непрерывно во время движения скважин- ЗО ного снаряда двумя идентичными, диаметрально противоположно расположенными датчиками, закрепленными на вращающемся при помощи двигателя цилиндре. При этом измеряются и 35 регистрируются расстояния от датчиков до внутренней поверхности колонны в диаметрально противоположных направлениях, Причем частота соб ственных колебаний скважинного снаря да .относительно оси колонн, возниД поступают через контактные кольцаплаты переключателя 19 на соответствующий модулятор (М) 16, Преобразованные в М 16 сигналы поступаютна усилитель 1 7 мощности и с него покабелю в наземную часть телевизионной системы, Здесь сигналы разделяют"ся по частоте, преобразуются в постоянный ток, пропорциональный расстояИзобретение относится к способами устроиСтвам, используемым при проведении исследований в обсадных колоннах нефтяных и газовых скважин,и служит для определения внутреннего диаметра, выявления желобообразных выработок и степени износа обсадных труб бурильным инструментом.Целью изобретения является повышение точности исследования путем не-опрерывного определения внутреннегодиаметра, выявления желобообразныхвыработок и степени износа обсадныхтруб бурильным инструментом.На фиг. 1 представлено расположение измерительных и компенсационныхпреобразователей устройства для исследования обсадных колонн в скважине на фиг, 2 - функциональная схема устройства; на фиг. 3 - пример 20реалиэацииь способа,нию от Д до внутренней поверхности,который регистрируется в виде диаграммы, Одновременно третьим каналомс помощью контактной щетки 25, кольца 26 со вставкой 27, резистора 28и М 16 регистрируется стандарт-сигнал с добавочного трансформатора 22с метками вращения Д. 2 с.п. ф-лы,3 ил. кающих во время его движения, меньше частоты вращения датчиков, поэтому в определенные моменты ось колонны будет лежать в плоскости датчиков и в эти моменты при наличии смещения скважинного снаряда относительно оси колонны один из датчиков будет максимально приближен к внутренней поверхности колонны, другой максимально удален, что при.регистрации отметится как наличие противоположных экстремумов.При одинаковых расстояниях от датчиков до колонны будут зарегистрированы одинаковые показания. Совместная обработка ревультатов измерений двумя диаметрально противоположно расположенными датчиками позволит исключить влияние на результаты измерений смещения скважинного снаряда относительно оси колонны во время его движения.Непрерывный контроль за вращением датчиков и функционированием электрической схемы устройства позволит избежать ложных записей.Устройство содержит по два одинаковых датчика, каждый из которых представляет измерительные преобразователи 1 и компенсационные преобразователи 2. Последние со стороны колонны (не показаны) закрыты Ферромагнитными экранами 3. Перед их полюсными наконечниками 4 расположен центратор в виде эксцентрика 5.Преобразователи 1 и 2 закреплены противоположно друг другу при помощи опор 6 к цилиндру 7, кинематически связанному с двигател 6 м, вращающимся вокруг трубы 8 (не показан).Снаружи преобразователи 1 и 2 закры 1286758ты тороидальным корпусом 9 иэ неметаллического материала, в которомразмещен также двигатель.Функциональная схема устройствадля исследования обсадных колонн вскважине (фиг. 2) включает блок 1электроники и блок 11 датчиков,Кроме того, устройство содержитсхему контроля, включающую генераторные обмотки 10, измерительные 10обмотки 11, размещенные на магнитопроводе 12, блок питания 13, разделительный дроссель 14, разделительный конденсатор 15, модуляторы 16,усилитель мощности 17, подготовительное реле 18 платы переключателя 19, переключатель (исполнительный электромагнит) 20, эталонный резистор 21 и добавочный трансформатор 22.В блоке 11 датчиков находятся.щетками 25, кольцо 26 с вставкой 27,резистор 28 постоянного сопротивления (компенсатор давления и редуктор не показаны).Наземная часть устройства включает блок управления 29, источник питания двигателя 30, источник питания 30датчиков и электронной схемы 31,блок демодуляторов 32 и регистратор 33.Связь между наземной частью устройства и скважинным снарядом осуществляется при помощи трехжильногокаротажного кабеля 34.Первичная обмотка 35 трансформатора 22 зашунтирована регистром 28постоянного сопротивления, вторичная щ 0обмотка 36 подключена к входу модулятора 16, а вставка 27 выполнена визолированном от корпуса 9 кольце26 с возможностью взаимодействия сщеткой 25 и соединена через резистор с корпусом 9 (связь непоказана).Устройство работает следующим образом.В режиме измерения прибор питается по жиле кабеля током частотой300 Гц, Этот ток проходит дроссель14, первичную обмотку трансформатораблока питания 13, цепь подготовительного реле 18, нормально замкнутый контакт Р, эталонный резистор21 и замыкается на корпусе, Питаниегенераторных обмоток датчиков осуществляется от трансформатора блока питания 13 через контактные кольца 25.В основу измерения положен метод,заключающийся в том, что в двух идентичных электромагнитных преобразователях, включенных по дифференциальной схеме, при одинаковых условиях в иэмерительньпс; обмотках наводится ЭДС, равная по величине,но противоположная по знаку,Результирующий сигнал датчика ра";вен нулю, но стоит изменить зазормежду измерительным преобразователем и ферромагнитной колонной, какна одной из индикаторных катушек 1появйтся преобладающая ЭДС. Результирующий сигнал будет отлнчен от ну,ля и меняться пропорционально изменению зазора. В данном устройственулевой результирующий сигнал, соответствующий минимальному расстояниюмежду измерительным преобразователем и колонной, устанавливают припомощи эксцентрика 5, расположенного перед полюсными наконечниками 4(фиг. 2) компенсационного преобразователя 2.,Результирующие сигналыс каждого из датчиков поступают через контактные кольца 25 платы переключателя 19 на соответствующий модулятор 16. В модуляторах происходит преобразование сигналов, промодулированных по амплитуде,и сигналов,промодулированныс по частоте.С модуляторов информационныесигналы поступают на усилитель 17мощности и с него через конденсатор5 по жиле кабеля в наземную частьтелевизионной системы. В наземнойчасти аппаратуры сигналы разделяются по частоте, преобразуются в постоянный ток, пропорциональный расстоянию от датчиков до внутреннейповерхности, который и регистрируется в виде диаграммы,Вращение цилиндра 7, на которомрасположены преобразователи 1 и 2,происходит при помощи однофазногосинхронного двигателя 23, питаниекоторого током частотой 50 Гц и напряжением 220 В осуществляется от.источникапитания двигателя по двумжилам кабеля 34.1ГКонденсатор 24 служит для сдвигафаз подаваемого на различные обмотки двигателя напряжения.Переключатель 20 позволяет калибровать измерительные каналы постандарт- и нуль-сигналам, подклю12 чая к входам модулятора добавочныйтрансформатор 22, датчики или замыкая входы модулятора на корпус, Дляпереключения по жиле кабеля с поверхности падается импульс постоянного тока, Под действием этого импульса подготовительное реле 18,размыкая контакт Р, включает вцепь тока обмотку исполнительногоэлектромагнита 20, который осуществляет перевод контактов переключателя в соседнее положениеНапряжение стандарт-сигнала снимается с эталонного резистора 21 через добавочный трансформатор 22.В положении нуль-сигнала входныецепи замыкаются на корпус.Контроль за вращением датчиков ифункционированием измерительной схемы осуществляется припомаши добавочного трансформатора 22, контактной щетки 25, кольца 26 с вставкой27, резистора 28 и соответствующегомодулятора 16. Кольцо полностью изолировано, а вставка 27 через резистор 28 соединена с корпусом. Вмомент прохождения щетки через вставку шунтируется вход модулятора, накоторый постоянно подается стандартсигнал с добавочного трансформатора22, по которому калибруют измерительную схему.,В результате регистратором 33 будетзаписана диаграмма стандарт-сигнала с метками, свидетелвствующимиа вращении датчиков, Изменение уровня общего регистрируемого сигналабудет свидетельствовать о том, чтопроизошли нарушения в работе измери:тельной схемы устройства,.что позволит своевременно обнаружить неисправность,Предлагаемый способ осуществляютследующим образом.Движение скважинного снарядавдоль оси колонны .осуществляется со скоростью 180 м/ч. Вращение датчиков теплостойким синхронным двигателем через редуктор10 об/мин или 1 оборот за 6 с., Колебания скважинного снаряда возникают, в основном, при прохождении им стыковых соединений трубколонны скважины или через 8 -10 м. При скорости 180 м/ч колебания,скважинного снаряда возникают через3-3,5 мин, За это же время датчик совершает 30-35 оборотов. Поэтому колебания скважинного снаряда не ска 8658 6зывают я на качестве регистрируемогоматериала,При скорости движения скважинного снаряда 600 м/ч колебания скважинного снаряда будут происходит через60 с, что опять же в 10 раз реже частоты вращения датчика,Регистрация результатов измеренияпроизводится на диаграммную бумагу10 регистратора каротажной станции тремя каналами в масштабе глубин 1:20.Двумя каналами регистрируются показания датчиков, третьим каналом регистрируется стандарт-сигнал с добавоч 15 ного трансформатора с сигналами,свидетельствующими о вращении датчиков.Длительность исследований притакой скорости движения скважинногоснаряда составляет 0,15 м по оси ко 20 лонны, так как за время одного оборота датчика скважинный снаряд перемещается на 0,3 м, а измерения проводятся двумя диаметрально противо"положно расположенными датчиками,25 Датчик имеет зону исследованийпо оси колонны в каждый момент времени порядка 0,150 м, поэтому внутренняя поверхность колонны будетисследоваться практически полностью.З 0 Кроме этого, можно проводить исследования при скорости движенияскважинного снаряда 600 м/ч, движение диаграммной бумаги при этом устанавливают в масштабе глубин 1:200(1 см диаграммной бумаги - 200 смпродвижения снаряда).Детальность исследований при этомсоставит 0,5 м. По результатам этихисследований можно наметить участки,10 для детальных исследований по известному методу,П р и м е р. При проведении ис"следований колонн скважин скважинныйснаряд спускается до нижней отметкиисследуемой колонны, Во время спуска скважинного снаряда настраивается регистратор по нуль-сигналу истандарт-сигналу.При подъеме скважинного снаряда50со скоростью 600 м/ч производитсярегистрация показаний обоих датчиков и стандарт-сигнала с метками вращения датчика регистратором каротажной станции в масштабе глубин1;200.55По результатам этой записи определяют участки для детальных исследований, границы желобообразных выработок, износов стенок колонн, про128 б 758 мую линию с характерными метками вращения датчика, Отклонение этой линии от прямой свидетельствует .о нарушениях в работе устройстваИспользование предлагаемого способа и устройства для его осуществления позволяет повысить точность определения внутреннего диаметра, желобообразных выработок и степени изно-са обсадных труб бурильным инструментом, повысить детальность исследований, исследовать практически всю внутреннюю поверхность колонн, сократить время, необходимое для проведения исследований.Контроль за вращением датчиков и функционированием измерительной схемы устройства позволяет исключить запись ложных диаграмм при неработающем двигателе и своевременно обнаружить неисправность электрической схемы устройства,Формула изобретения 1, Способ исследования обсадных колонн в скважине, основанный на измерении расстояний от вращающегося датчика скважинного снаряда до внутренней поверхности колонны с последующей реГистрацией, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности исследования путем непрерывного определения внутреннего диаметра, выявление желобообразных выработок и степени износа обсадных труб бурильным инструментом измерения производят при движении скважинного снаряда в двух диаметральнопротивоположных направлениях и одновременно с регистрацией расстояний регистрируют стандарт-сигнал сметками вращения датчиков. 2, Устройство для исследования обсадных колонн в скважине, включающее тороидальный корпус, внутри которого размещены двигатель, кинематически связанный с цилиндром для вращения последнего, контактные кольца с щетками, центратор и размещенный на цилиндре датчик, о т л и ч аю щ е е с я тем, что оно снабжено дополнительным датчиком, схемой контроля, модулятором и вставкой, приэтом дополнительный датчик размещенна цилиндре диаметрально противоположно первому датчику, схема контростирающихся на значительные (до десятков метров) расстояния.Вторым этапом проводят исследования намеченных участков колонны более детально. Для этого опускают 5до нижней границы самого нижнего выбранного интервала и проводят регистрацию показаний датчиков и стандарт-сигнала с метками вращения датчика при скорости подъема скважинно Ого снаряда до 180 м/ч. Регистрациюпроизводят на диаграммную бумагу регистратора каротажной станции в масштабе глубин 1:20.Записи первого и второго датчиков 15(показано) повторяют одна другую соосдвигом на 180 и по виду напоминаютсинумлиды, Такой вид запись приобретает при наличии смещения скважинного снаряда относительно оси колонны. При отсутствии такого смещениязапись преобретает вид прямой линии.При наличии износаон отображаетсяна записи характерными импульсамитем большей амплитуды, чем большевеличина износа.По этим записям определяются величина внутреннего диаметра колонныФци величина износа ьг,Внутренний диаметр равен сумме ве- ЗОличины диаметра окружности, по которой вращаются датчики (эта величинапостоянна и известна для каждогоприбора), и полусуммы расстоянийи 1 от каждого датчика до колонныв точке противоположно расположенныхэкстремумов. Отсчеты берутся по градуировочной зависимости, котораястроится при помощи градуировочногоустройства во время сборки и наладки скважинного снаряда. Градуировочная зависимость представляет собойзависимость показаний датчика от расстояния между датчиком и внутреннейповерхностью колонны.Величина износа л г определяетсякак разность расстояния от датчикадо колонны в точке максимального износа г и расстояния от датчика коглонны, если бы в ней не было износа г.1Если износ имеет протяженностьболее 0,15 м (желобообразная выработ.ка), то он будет периодически отмечаться каждым датчиком. Постоянноеопределение его величины дает представление о характере выработки и определяется ее профиль, Запись стандарт-сигнала представляет собой пря- ля включает в себя трансформатор128 б 758 1 О выполнена в изолированном от корпуса кольце с возможностью взаимодействия со щеткой и соединена через другой резистор с корпусом. первичная обмотка которого зашунтирована резистором постоянного сопротивления, а вторичная - подключенак входу модулятора, причем вставка 8 У Я 71 УФ ОигЗ Стрельченкич Составитель Редактор А.Гулько Техред И.ХоКоррек А,Обручар Заказ 7692/ Производственно-полиграФическое предприятие, гУжгород, ул, Проек Тир НИИПИ Го по дела 35, Моск532дарственнизобретенЖ, Р Подписного комитета СССРй и открытийушская наб д, 4/5