Устройство измерения в буровой скважине

(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ИЗКБРЕИИЯ ВБУРОВОЙ СКВАЖИНЕ, содержащее двегруппы приемных и передающих преобразователей, укрепленных вдоль суппортного элемента, установленногос возможностью перемещения в скважине ипротянувшегося вдоль направления, параллельного направлению его перемещения, измерительную аппаратуру,. включающую блок памяти, блок управления и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем компенсации отклонения буровой скважины и/или отклонения преобразователей внутри буровой скважины, приемные преобразователи размещены один от другого на таком же расстоянии вдоль линии, что и передающие преобразователи, и размещены с одной стороны от них, причем преобразователи обеих групп имеют одинаковые рабочие характеристики.2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что измерительная аппаратура снабжена блоком выбора и комбинирования измерений, к входу которого подключены группы преобразователей и выходы блока памяти, а к выходам - блок индикации и блок управления.Изобретение относится к автоматическим устройствам компенсированного измерения в буровой скважине,Известны различные устройства измерения в буровой скважине, в которых измерения осуществляются с помощью двух приемников и одного датчика (Т-ВК, где Т - датчик, К приемник), однако такие устройства не компенсируют перекоса инструмента по отношению к оси буровой скважины, Чтобы исключить перекос, может быть предусмотрен дополнительный датчик, образующий инструмент, который имеет Т-ВВ-Т-расстановку.Каждый из двух датчиков может быть селективно управляемым, при этом может измеряться время распространения до каждого из двух приемников,Однако в скважинных инструментах типа Т-ВК-Т увеличение расстояния Т-К влечет за собой удлинение инструментов, так как расстояние Т-К удваивается, Более длинные инструменты нежелательны, вследствие дороговизны, затрудненности транспортировки и сложности опускания их в перекошенную или наклонную буровую скважину,Известны также устройства измерения, в которых более длинные расстояния Т-В в расстановке Т-ВВ-Т увеличивают длину спусковых салазок, которая уменьшает вероятность удержания спусковых салазок в непрерывном контакте со стенкой буровой скважины.Известна также частично компен- . сирующая система без изменения длины инструмента, в которой запоминаются по меньшей мере два различных измерения для двух различных расстояний. Зто приводит к удорожанию системы и большой уязвимости проблем глубины установок, таких, которые вносятся движением инструмента.Кроме того, компенсация инструмента не всегда полная.Известно также устройство, в котором использован дополнительный приемник к каждому из двух существующих, Каждый дополнительный приемник отделен от существующего небольшим расстоянием, соответствующим приблизительно двойному смещению, внесенному рефракционной ошибкой (одно смещение для каждого из двух различ" ных направлений приема).,Таким образом используются четыре приемника, индикации, приемные преобраэователи размещены один от другого на таком же расстоянии вдоль линии, что и передающие преобразователи, и размещены с одной стороны от них, причем преобразователи обеих групп имеютодинаковые рабочие характеристики. 40 При этом измерительная аппаратура снабжена блоком выбора и комбинирования измерений, к входу которого подключены группы преобразователей и выходы блока памяти, а к выходам- блок индикации и блок управления,На фиг. 1 представлена блок-схема устройства измерения; на фиг, 2 и 3 " два раздельных положения 1 и Ь преобразователей на отметках глубины д и й; на фиг, 4 - два положения 1 и 3 на отметках глубины й и й.устройство включает скважинный инструмент 1 с расстановкой датчи 45 50 55 по два для каждого направления приема, Однако такое выполнение усложняет управление и увеличивает стоимостьИзвестно устройство измерения вбуровой скважине, содержащее двегруппы преобразователей, укрепленных вдоль суппортного элемента,установленного с возможностью перемещения в скважине и протянувшегосявдоль направления, параллельногонаправлению его перемещения, измерительную аппаратуру, включающую блокпамяти, блок управления и блок индикации.Однако такое выполнение устройства требует удлинения инструмента,усложняет управление и увеличиваетстоимость,Цель изобретения - повышение точ-.ности измерения путем компенсацииотклонения буровой скважины и/илиотклонения преобразователей внутрибуровой скважины.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для измерения в буровой скважине,содержащем две группы преобразователей, укрепленныхвдоль суппортного элемента, установленного с возможностью перемещенияв скважине и протянувшегося вдольнаправления, параллельного направлению его перемещения, измерительную аппаратуру, включающую блок35 памяти, блок управления и блок13013 ков, содержащей четыре преобразователя 2 - 5. Расстановка может входить в инструмент, который выполнен в виде полого шпинделя, приспособленного для центральной или эксцентричной работы, или в спусковой салазочный элемент с датчиками, расположенными на салазках для работы в тесном контакте со стенкой скважины,1 ОПоследующие пояснения предполагают, что инструмент был опущен к основанию скважины так, что затем он может медленно возвращаться по направлению к поверхности путем механического управления регистрирующим кабелем 6, наматываемым на лебедку 7, на поверхности, что обеспечивает передачу сигнала и команд между инструментом и блоком 8 управления на поверхности, Таким образом, перемещение инструмента может быть непосредственно связано с перемещением на поверхности проволочноготроса. 25Наземный блок 8 управления действует как программный селектордатчиков и приемников, который через кольцевой коллектор на лебедке7 соединен с регистрирующим кабелем 6 и подземным блоком 9,управления в инструменте 1, находящимся вскважине, Синхронно с перемещениемкабеля на управляющий блок 8 иблок 10 памяти измерений подаютсяимпульсы приращения глубины черезкакое-либо механическое или электрическое соединение 11, а также наблок 12 выбора и комбинированияизмерений, если оно имеется у местоположения скважины, так что обработка измерений может производитьсяв то же время, Таким образом, выбордатчиков и соответствующие измерения синхронизированы,45Устройство работает следующимобразом.Текущий выбор и комбинированиеизмерений нет необходимости делатьодновременно с получением отдельныхзамеров. Эти измерения могут бытьобеспечены для обработки в болеепозднее время от обычного цифровогоили аналогового накопительного устройства, в месте, удаленном от скважины,Однако важно, чтобы вместе с измерениями регистрировались приращения глубины, соответствующие пере 22 4мещениЬ инструмента, так как этонеобходимо для точного соотношенияизмерений друг к другу на основе глубины.Когда инструмент 1, содержащийчетырехпреобразовательную расстановку, перемещается вверх через положения глубины 1, Л, К.и 1, систематическим методом выбираются различныедатчики, так что при регулярныхприращениях выполняется последовательность измерений, Обычно на инструменте определенная точка выбирается в качестве опорной, поэтому измерения, полученные с различными преобразователями, могут быть отнесены одно к другому и к глубине инструмента, расположенного в скважине, так, как зарегистрировано наповерхности, Хотя может быть выбрана любая точка (фиг, 1 изображает),а описание далее основывается на выборе опорной точки глубины, расположенной на инструменте 1 у самоговерхнего преобразователя, т,е, преобразователя, который наиболее близок к поверхности земли, когда инструмент продвигается в скважине,На фиг, 2, 3 и 4 показано четыре преобразователя расстановки инструмента 10, обозначенные с 1 пб 4,В описании буква Т с индексом используется как обозначение преобразователей, приемников или датчиков.Кроме того, два самых верхних преобразователя Т, и Т работают как приемники, а два самйх нижних преобразователя Тэ и Т работают как датчики,Желательно, чтобы преобразователи определенного типа, как те, что работают в качестве приемников, были сгруппированы в инструменте или спарены вместе, и чтобы преобразователи перемещались горизонтально и вертикально в скважине координатным образом. Кроме того, заранее выбранный разнос между преобразователями в каждой группе должен быть одинаковым, т,е, разнос между Т, и Т вдоль длины суппортного элемента с преобразователями должен быть таким же, как разнос между датчиками Тэ и Т, Расстояние между группами преобразователей различных типов, например расстояние между приемником Т и датчиком Тэ, может быть или может не быть таким же, как разнос междуоднотипными преобразователями, в зависимости от физических характеристик измеряемого земного пласта, глубины исследования в требуемом земном пласте.и др, факторов.Фиг, 2 - 4 изображают расстановку преобразователей Т, Т , Тэ и Т в двух раздельных положениях, показанных индексами уровня глубины у вершины каждой расстановки, Эти индексы от 1 до Е относятся к верхнему преобразоватепю ТНа фиг, 2 и 3 зти положения будут1 и 1 т,е. верхний преобразователь1 находится на отметках глубины ди Й соответственно. На фиг. 4 дваположения обозначены 1 и Л, так какверхний датчик Т, находится на отметках глубины с и 1 соответственно,Когда расстановка продвигаетсяиз положения 1 в положение 1. фиг,2и 3) и иэ положения 1 в положение 1(фиг, 4), она поднимается по сква-.жине с глубины Й через д, используя Т, как опорную точку глубины.Датчик Т генерирует сигнал, которыйраспространяется вверх по направлению к приемникам Т и Т Каждыйиз этих приемников преобразовываетпринятый сигнал в соответствующийэлектрический сигнал, который можетбыть обработан в измерение ш, Таккак обычно ожидается, что сигнал,распространяющийся от Т по направлению Т и Т, прибудет сперва к Та затем к Т, измерение Т - Т обозначается как ш а Т - Т, как ш,Затем измерения ти ш могут бытьобъединены для получения измеренияподповерхностной физической характеристики в зависимости от измеряемых характеристик.Например, если Тэпередает акустический импульс, измерения ш и ш представляют время распространения сигнала через пласт и среду, окружающую скважину, от Тэ к Т и Т, соответственно, а затем они могут .быть объединены для определения интервала времени распространения между Т и Т называемого д с.Через некоторый временной промежуток после генерирования сигнала датчиком Тэ генерируется сигнал датчиком Т, как показано на фиг. 3, который принимается приемниками Т40 45 Например, когда Т является акустическим импульсным датчиком, интервал времени распространения л С между Т и Т, будет с ошибкой, если участки пути распространения сигнала, которые расположены в буровой скважине, будут различной длины для двух приемников. Такая разность возникает в случае перекоса инструмента,Такой тип компенсации буровойскважины возможен с расстановкой,имеющей значительно более короткуюобщую длину. Путем объединения первой группы измерений ш и н , полученных на глубине д(см. фиг. 2 дляслучая 1), с измерениями ш иполученными на глубине д(см. фиг.2для случая Е), получается новая комбинация замеров от датчиков, имеющих обратные ближние и дальние соотношения, которая обеспечивает и Т, и преобразуется в измерения ши п 4 соответственно.Полная последовательность измерения на глубине Й включает, сле 5 довательно, все измерения е, ш,ш и гп Далее ш обозначает отдельное измерение в общем, безотносительно к типу, причем и, выполняется втечение работы Т с Т, а г. с т0 шэ в течение работы Т с Т , а д 4с Т,.Так как четыре измерения могутбыть получены за очень короткий промежуток времени по отношению к пере 15 мещению инструмента, то они могутсчитаться полученными на той же самой глубине, Например, акустический датчик может выдавать импульсыпорядка 26 раз в секунду. Эта ско 20 рость обеспечивает по меньшей мерепять полных последовательностей всекунду, в течение которых при нормальной скорости регистрации имеетместо очень незначительное перемещение инструмента, Четыре измеренияпередаются на поверхность и запоминаются в блоке 10 памяти для последующего использования,Через некоторое время, когда ин 30 струмент продвинется в скважине доглубины д, как показано на фиг.2и 3, может быть произведена втораяпоследовательность измерений в, шп и щ и использована для компенси 35 рования влияний буровой скважины наотдельные измерения,Если емкость блока памяти измерений ограничена, является выгодным объединение некоторых измерений, что 7 1301322 8 требуемую компенсацию буровой сква-щие компенсацию этих статистических жины. изменений. Тогда как сравнимая стаКроме того, одновременно со ском- тистическая компенсация могла бы пенсированным измеренным для отреза быть достигнута повторением измерев скважине может быть проделано вто ния при д, подобные повторные изрое скомпенсированное измерение для мерения ограничивают рабочий цикл большего отрезка, Объединяя вторую инструмента наполовину. В противо- группу измерений щз и щ 4, полученных положность этому, для получения тана глубине д (см. фиг, 3 дляслучая кого результата комбинированиемЭ1), с измерениями щ и щ , получен уже имеющихся измерений щ , тп увели- ными на глубине д (см. фиг. 3 для чения рабочего цикла не требуется,Ьслучая Ь), получим второе измерение, Могут быть так же скомбинированы скомпенсированное для буровой сква- ДРУгие измерения для компенсации жины, но имеющее здесь большее рас- случайных шумов или различных эфстояние Т-К, нежели первое измере фектов преобразователей и их отноние. Так получается потому, что вто- сительных положений в скважине. Нарая группа измерений относится к пример, щ при глубине дможет быть преобразователям более удаленным, использовано с щз при д. чем при первой группе, В некоторых случаях могут такжеЛальнейшее достоинство расстанов сравниться такие измерения, как тп ки преобразователей относится к ее и щ для детектирования искажений использованию для компенсации стати- бУРовой скважины, таких как перестических или систематических пог- кос инструмента, Сравнение таких решностей получаемых измерений и измерений может дать показание комможет быть описано со ссылкой на 25 пенсации скважины, приложенной к осфиг, новным измерениям, и тем самым поПри этом измерение щ на глубине казание надежности скомпенсированповторяется измерением тпрр при дт, ных измерений скважины.3когда Т замещает Т а Т 4 замещает Лля получения одного скомпенсиро- Т , при продвижении инструмента в 30 ванного измерения необязательнывсеУскважине, При идеальных условиях четыре измерения в каждой последоваизмерений щ равно щз. Однако пригтельности и не обязательно делать обычных условиях измерения буровои каждое измерение после отдельного скважины существуют некоторые из- запуска датчика. Однако каждое от-. вестные причины, по которым этого 35 дельное измерение используется по может не произойти. Если могут ожи- меньшей мере дважды в различных комдаться даже небольшие статистические бинациях, обеспечивая два различизменения, например, когда выполня- ных компенсированных измерения при ются акустические измерения интерва- выбранном отрезке скважины, соотла времени прохождения, усреднени ветствующие двум различным расстоя- . ем щ при д и щ при д 1 получают2ниям исследования между датчиком улучшенные измерения, обеспечиваю- и приемником:тп и щ, при д (отрезок Т до Т работает Тз);щ и щ, при д, (отрезок Т до Т 4, работает Т );щ и тп при д (отрезок Т до Т работает Т );.щ и тп, при д, (отрезок Т., до Т 4, работате Т, );щпри д (Тз до Т ) и щ при д(Т 4 до Т 2) ущ при д (Т до Т, ) и тп при д (Т до Т ) .Как показано на фиг. 1, каждое 50 бы минимизировать необходимую емизмерение с тп по щ для каждого4кость. Например, измерения тп, щ приращения глубины д, д+, и для одного и того же приращения глут.д. запоминается блоком 1 памяти, бины (см. фиг. 2 в положении Х с причем каждое приращение порядка приращением д ) могут быть вычтены шести дюймов (152,4 мм) или менее. 55 в блоке 12 выббра и комбинированияизмерения для образования новогоизмерения щ = щ - щ которое в своюочередь, может быть запомнено, заменяя щ, и щ, или если имеется дос 9 13таточная емкость памяти, как дополнительное измерение.Когда расстановка продвигаетсяв скважине от Й до Й, могут комбинироваться другие измерения, образуя замену или дополнительные измерения, Когда расстановка продвинется до глубины Й (см.положение1. на фиг. 2, 3), будет произведенаполная группа измерений. Те измерения, что были выполнены ранее, могут быть получены из элемента накопления блока 0 памяти, а те, чтополучены на глубине Й теперь сущеЬствуют как текущие измерения, Такимобразом, возможно затем объединитьэти проделанные измерения для получения скомпенсированных измеренийотрезка буровой скважины, изображенного на фиг. 2 - 4 под д,Например, вычитая щ из щ, полученные при Й, текущей глубине в положении Ь, изображенном на фиг, 2,и объединяя этот результат с измерениями щ и тп, при д, полученнымигранее в положении 1, или с прежнейкомбинацией щпри с 1, обеспечиваются скомпенсированные измерениядля отрезка буровой скважины, пока"занного на фиг. 2-4, соответствующие короткому расстоянию исследования Т-Б.,Описанные комбинации выражаютсядля акустического примера реализации измерений в добавлении двух из 01322 10 мерений для того же отрезка буровой скважины, одно соответствующееизмерению с двумя приемниками, адругое измерению с двумя датчиками,5 обеспечивая требуемую компенсациюбуровой скважины. Б зависимости отразноса однотипных пар преобразователей может быть необходимость впреобразовании масштаба, Если, например, разнос составляет один фут(30,48 см), правильная величина ь ,как показано выходом А, будет полу"чена делением окончательной комбинации на два,15 В дополнение к объединению этихдвух измерений Ь С различные измерения на различных уровнях глубины могут сравниться для индикацииусловий буровой скважины, требую 20 щих компенсации, или объединятьсятаким образом, чтобы получить сред. ние измерения, Йапример, щ при Й(см. фиг. 4 для случая 1) могутбыть сложены или усреднены для образования щ . Эти средние измерениямогут затем объединяться для образования измерений ь С или для других целей,Использование предлагаемого устройства позволяет обеспечить болееполную компенсацию буровой скважины,включая перекос инструмента, и позволяет производить измерения по35 всей длине скважины,ректор Л, Пилипенк Редактор Н. Киштулинец Техред А.Кравчук Заказ 11 б 459ВНИИП Подпи омитета СССР открытий кая наб., д./5 роектная,енно-полиграфическое пр оизво ород,тие, г 1 т,Тираж Государстве елам изобре осква, Жкщ 1 7у,% 7Фиг.4