MX2010013639A - Sistema para la deteccion de defectos de los pozos. - Google Patents

Abstract

Esta invención se refiere a un control no destructivo, más específicamente, a la detección de grietas, imperfecciones y otros defectos en pozos de petróleo y gas y el control de calidad de la cementación.

Description

SISTEMA PARA LA DETECCIÓN DE DEFECTOS DE LOS POZ NICA ANTERIOR detección de grietas, fisuras y otros defect os de petróleo y gas utilizando métodos de cont tructivo es una tarea de importancia fundament eccion oportuna de corrosión, erosión, grietas y ectos de la sarta de revestimiento permite iodos de parada prolongados de los poz ducción. Por otro lado, las reparaciones de poz sumen poco tiempo aumentan de forma considera a de servicio del pozo. Otra tarea important trol de pozo no destructivo es el control de c cementación. Los defectos y cavidades en el c ido a la ba a calidad de cementación ueden r ctromagnéticos, dispositivos de registro ac ico y ultrasónico y dispositivos radiográficos. dispositivos electromagnéticos utilizan b ctromagnéticas múltiples, algunas de las cuales o emisores y otras como receptores. Los em eran un campo magnético alterno desde varios ta varios kilohertz. El campo magnético rientes eléctricas en la sarta de revestimien eran un camp magnético secundario, y ese último puede medir mediante los receptores. Ejemplo positivo electromagnético es el EMIT (Herra madora de Imágenes, Electromagnética) desarrolla lumberger. El uso de los dispos ctromagnéticos para este método necesita la misividad magnética relativa sea conocida. De dente, esos dis ositivos no son adecuados a de superficie unida entre el cemento estimiento . La amplitud de señales se utiliza p trol de calidad de cementación. Los defec idades microscópicas en el cemento endurecido au amplitud de señal. Sin embargo, centrar el dispo un factor muy importante en este método. Cent positivo de forma inexacta provoca la conmutac e entre las señales. Ejemplo de un disposit istro acústico es el CBL (Registro de unió entación) desarrollado por Schlumberger. los dispositivos ultrasónicos, un emisor ulsos cortos a la sarta de revestimiento y el sor se utiliza como el receptor. El tiempo de p señal, la frecuencia de resonancia y la forma d la señal de resonancia se utilizan para me metro interno, espesor e impedancia acústica parado con el fluido líquido. Esta propiedad p tinguir entre las cavidades microscópicas lie uido y las cavidades secas que utilizan las medi icas y ultrasónicas. Ejemplo de un dispo rasónico es el USIT (Herramienta Formado genes, Ultrasónica) desarrollada por Schlumberge dispositivos radiográficos utilizan una ioactiva y un detector. La velocidad de conteo os gama dispersados proporcionan información ace calidad de unión con cemento. Las cavidades entó reducen la velocidad de conteo de loa rad a dispersada en el detector. Los dispositivos d o son utilizados por muchas empresas Rus física, como pueden ser los dispositivos fabr Tyumenprogeofizika o NPF Geofizika, modelos CMT 8-12 SGDT-SV SGDT-NV SGDT-100 SGDT SK etc telleo para la detección de grietas y defectos: ellos están arreglados a intervalos acimutales tros 8 detectores de centelleo están arreglados los anteriores cuatro detectores a inte imutales de 45° y se utilizan para el contr lidad de cementación. Una ventaja importante de spositivos es la posibilidad de medición simultá integridad del revestimiento y la calidad de uni entó. Sin embargo, la necesidad de utilizar u ero de detectores de cristal {con un omultiplicador en cada detector) hace este toso y complejo. Segundo, la resolución acimuta itada por el número de detectores. Más aún positivos de este tipo en los cuales se utiliz stales Nal no se pueden operar en pozos calient peratura de operación máxima normal de ositivos es de a roximad m n ° en una cámara de ionización, la densidad d ce y por lo tanto el coeficiente de atenuación iación gama también crece. Las cámaras proporci se proporcionan para eficiencia más alt esitan electrónica de ruido bajo pero no pueden presiones altas de gas (ya que el mejoramiento al necesita el campo eléctrico proporcional sión de gas) . Sin embargo, la eficiencia de dét puede > aumentar utilizando los convertidor ctrones secundarios especiales para la radiació alta energía. Estos convertidores hechos de mate número atómico alto por ejemplo Au o Pb so gados (unos pocos micrones) . Y su número tot nde (varios cientos) . Estos convertidores de gado aumentan la eficiencia de detección a pre gas moderada (aproximadamente 3-10 bares) , y to no se necesitan campos eléctricos fuertes a invención contraria, aunque no para la condic rta de revestimiento y control de calid entación (Patente Rusa 2147138), caracterizó un ra controlar objetos grandes radiográficos útil diación gama de alta energía (E > 150 keV) . Una gas de alta presión (1-10 Pa) contiene sar odos y cátodos arreglados uno sobre otro. Los iria emitidos por un paso de fuente puntual p avés del objeto a prueba y genera señales en cada la matriz del detector cargado con Xe. Los elec cundarios generados en las superficies del electr umulan en las mismas celdas. Las matrices arregla rma adecuada, la presión alta y escoger de rrecta los materiales proporciona eficienc tección alta (30%). Sin embargo, un detector c Xe que consiste en celdas múltiples no se ilizar para el barrido an ular de artículos en fo ferencia del espectro de radiación gama (compá 1 espectro gama un objeto de prueba contra un es a de referencia libre de defecto) . Sin embargo spositivo no es adecuado para la operación en el l agujero ya que el detector semiconductor únic ede trabajar a bajas temperaturas y el dispo ene dimensiones grandes. objetivo de esta invención es proporcion spositivo universal robusto con forma y pará ecuados para la operación en el fondo del agujer PENDIO DE LA INVENCIÓN a invención se propone para la inspección geofis fondo del agujero, más específicamente, propo ipo para la detección de defectos en sart scripcion detallada de la invención método de la invención es radiográfico. El dispo la invención utiliza una fuente de radiación g ta energía (una fuente química, por ejemplo Cs 13 f o cualquier otra fuente química de rayos gama c ergía de 200-400 keV, o un tubo de rayos X con el tervalo de energía) . n posibles diversas modalidades de un detect fectos cargado con gas. Los criterios clave son e detección (ionización o proporcional) , la select guiar de los detectores cargados con gas (detecto solo cilindro no selectivo o detectores de todo múltiples a elección) y el número de o speccionados (1 o 2-3 artículos en forma de tubo elante se describen varias modalidades ar ular uo se utiliza en la presente más adelante, el t arta de revestimiento" significa cualquier tálico bajado al pozo en donde el recubri tálico es mayor que las dimensiones externa tector de defectos (por ejemplo sarta de producci dalidad 1 serie de detectores de centelleo (hasta 12 como venciones conocidas, por ejemplo SGDT-100) se rei n dos detectores cargados con gas (operando en m ización o proporcional) . Los dos dete dependientes cargados con gas están a cierta dis la fuente de radiación para permitir al mismo condición de sarta de revestimiento y cont lidad de cementación. El posible diseño del dispo muestra en la Fig. 1. Los rayos gama 25 son err rma correcta la forma del colimador) , la veloci nteo total del detector 7 da información so esor de la sarta de revestimiento. Mientra queño sea el espesor efectivo de la sarta (si la ene una cavidad o una grieta) , será menor la vel conteo total del detector respectivo. La veloci nteo del detector 8 muestra el espesor efectivo a de cemento de unión. Si las lecturas del dete muestran ningún defecto en la sarta 2, entonc locidad de conteo más elevada del detector 8 lidad deficiente del cemento de unión 4. alidad 2 número de los detectores se puede aumentar si la para obtener más información, por ejemplo propor control no destructivo de ozos con sart persada en las sartas de revestimiento 2 pectivamente y el detector 9 detecta la radiació persada en el cemento de unión 4. El rendimien spositivo está limitado principalmente po nuación de la radiación gama en las sart estimiento y en el cemento de unión, por lo tant trolar la calidad de cementación se debe aumen osición o reemplazar la fuente de radiación ga aumentando la intensidad de radiación o utiliza nte de radiación gama con energía de * rayos ga vada, por ejemplo remplazando Cs 137 por Co 60 c mplo) . fuente de radiación gama puede ser una mez topos de vida prolongada activa de la radiación dispositivo puede tener detectores que operan o de ionización como se muestra en la Fi . sugiere aumentar la eficiencia de la detecci spositivo por medio de uno de los siguientes m n conocidos: el detector se carga con un gas referiblemente xenón) a una presión alta cenas de bares) o se instalan convertidores met el espacio de trabajo (esto se proporciona p versión de rayos gama en electrodos secundari detectados). La combinación de los dos Ú odos se proporciona para la detección óptim taja de este detector sobre los detectores ca gas convencionales es que las velocidades de este detector pueden depender de la coor uiar. La distancia entre los ánodos (la reso acial) es desde unos pocos milímetros (para e porcional) hasta de unos pocos centímetros (par ionización) . parada con los detectores de centelleo, spositivos con detectores cargados con gas s nómicos debido a que Xe es menos costoso que la rte de los cristales. s gases nobles de número atómico alto se utili s detectores cargados con gas como pueden ser A {Xe es preferible debido a su número atómico má por lo tanto coeficiente de atenuación más zclas de estos gases con adiciones especiales. ectores proporcionales , los gases nobles se mod extintores poliatómicos como pueden ser CO2 y C sorber los fotones generados en la ionÍ mulativa (avalancha) de electrones y suprim sión secundaria de los cátodos. La eficienc ección de los detectores de ionización se entar or medio de las adiciones ue aceler sidad alta con baja intensidad del campo elé rea del electrodo sin generar ionización acumulat cámara de ionización cargada con Xe de presió 0-60 bares) se puede utilizar para la detecc fectos en la sarta de revestimiento o el cerne ión. La eficiencia de detección alta ne esión de gas alta, la cual es casi proporciona nsidad del gas. La eficiencia de una cáma ización se puede aumentar utilizando una reji isch; de otro modo, únicamente el comp ectrón de la señal total se puede utiliza seño posible de la cámara de ionización se m la Fig. 3 (vista plana) . Consiste en un cát tal ligero 12. Para radiación gama de baja en pueden utilizar aleaciones de berilio o alu nsiderando ara los ra os ama de ener ía má dimiento del detector haciendo la señal sens s electrones entre la rejilla de Frisch y el icamente. Los electrones especiales 16 suaviz po eléctrico alrededor de los colimadores de núcleo 17 tiene una forma cilindrica y está un material altamente absorbente. El núcleo detección de señales gama falsas en seccion spositivo inapropiadas . quantum de la radiación gama que entra en u mento entre los colimadores genera un ctrón/ión. Los electrones se trasfieren media po eléctrico a los segmentos del ánodo (alam tas verticales) y genera una señal debido a un d este segmento. longitud de estos detectores uede ser desde alidad 4 posible otra modalidad de la invención (Fig. de el detector es operado en el modo de ioniz ferente a la modalidad anterior, los dete indricos cargados con Xe de alta p ependientes se utilizan en la presente, ectores cilindricos por si mismos no proporció olución angular del flujo gama (hay una señal de do) , y sus componentes detectores gama cargados dén estar disponibles comercialmente . El caso material resistente de baja absorbencia) positivo acomoda una serie de detectores cilin gados con Xe, independientes instalados entr imadores de plomo 18. Cada detector consiste odo 12, (puede estar hecho de un material liger mplo aleación de aluminio o berilio, o de acero siderando que los detectores de cristal vencionales tienen limitación de altura del c crecimiento de un cristal perfecto y grande blema técnico) , los detectores cilindricos ca gas de alta presión (Xe, 30-60 bares) no itaciones de altura del cilindro. Esto aumenta e sible y proporciona la misma sensibilidad que temas radiográficos anteriores. El espesor d imadores permite la detección de la radiació persada dentro del mismo ángulo como en un de gado con gas simple. erente a una cámara proporcional (que se desc adelante) , el procesamiento de señales con una ionización necesita lógica de ruido bajo; esto bar que es muy útil porque la lógica de ruid porciona al mismo tiempo alta eficiencia de dét ergías, los rayos gama de alta energía proporci a sensibilidad más alta a mayores profundidades q yos gama de energía baja dalidad 5 a cámara proporcional se puede operar a p derada (3-10 bares) y campos eléctricos modera -20 kV/cm) . El detector así diseñado de manera diación que entra incide sobre los convertidores material de número atómico alto) . Ahí los rayo convierten a electrones secundarios. Los electro svían a la cámara que tiene alambres múltiples {s ánodo/cátodo) que genera nuevos electrones (ionÍ umulativa de electrones) que también se desvían odos alámbricos. Esta cámara de alambres múl ntiene cátodos y ánodos planos (comúnmente sep sistema descrito en la presente puede tener dife dalidades, una de las cuales se muestra en la F s rayos gama transmitidos a través de la pa vestimiento entran a uno de los convert sorbentes híbridos especiales 20 (su posible dis estra en la Fig. 6) para generar electrones q ndados mediante el campo eléctrico (resis derada) a un sistema cátodo/ánodo entre las un nvertidoras del sistema cátodo. Los electrone elerados después de forma densa en el e todo/ánodo mediante un campo eléctrico fuert todo 12 puede tener un diseño de rejilla o cua ro diseño que haga transparente el electrón. El cables ánodos puede ser lo suficientemente rque la distancia entre ellos es de unos límetros . tad del detector. Los elementos superior y de fo n no polarizados o polarizados con carga negativa tas foils (de espesor de pocos micrómetros) chas de metales pesados (por ejemplo plomo o Tá s rayos gama incidentes golpean varios elec cundarios del electrodo primario. Estos electron ndados por el campo eléctrico de baja resisten todo de rejilla transparente a los electrones 1 empuje positivo moderado y después acelerado de pida a los lóbulos del ánodo (el ánodo puede cho de alambres múltiples) bajo un empuje po to. Únicamente esos rayos gama son transmitidos parte externa al segmento seleccionado entre l sorbentes 21 se pueden detectar como señales eléc los alambres del lóbulo del ánodo respectivo 14 proporciona para la resolución angular alt tector cargado con gas y sensibilidad alta debid rmeabilidad de la radiación gama de los seg sorbentes . mplo ejemplo siguiente muestra la posibilidad de la t ra proporcionar un dispositivo con base en un de rgado con gas. Una cámara proporcional de al ltiples no se diseño para proporcionar reso imutal o para ser operado a presiones alta nvertidores. El diseño de este dispositivo se m la Fig. 7. esté diseño, un detector de alambres múltiples ambres están orientados de forma ortogonal a incipal del detector) detecta los rayos gama err r la fuente 1 dis ersados en la sar a cavidad en el cemento de unión se simuló c ertura de 1 cm. de diámetro en la placa de alumin sarta de revestimiento se simuló con una pí ero con una sección transversal de 2 cm x 0.5 e igada que las sartas de revestimiento comerci ta instalación experimental permitió que las prue boratorio se mantuvieran en una cámara proporci esiones relativamente bajas sin aumentar la efica s convertidores utilizando una fuente radioact ja actividad, 2 GBq. En general, la actividad ente radioactiva para los detectores de de erciales es de al menos 60 GBq. La velocidad de tal después de la zona de defectos entrante cam 67x10 6 conteos a 0.65x10 6 conteos hacie tección de defecto en una placa de al tadisticamente valida.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Un sistema de detección de defectos en poz nsiste en una fuente radioactiva, al meno tectores instalados de forma coaxial con la dioactiva, un primer colimador instalado ent ente radioactiva y la pared de la sar vestimiento y un segundo colimador instalado ent tectores, en donde el detector es un detecto rgado con gas. El sistema de acuerdo con la reivindicación nde se utiliza una fuente de radiación gama d ergia . El sistema de acuerdo con la reivindicación 2 utiliza un tubo de rayos X del mismo interv El sistema de acuerdo con la reivindicación nde se utilizan tres detectores separado limador, además en donde dos de los detecto ilizan para el control de la condición de la sa oducción y la sarta de revestimiento y el te timo detector se utiliza para el control dición de la capa de cemento. El sistema de acuerdo con la reivindicación nde se utiliza una fuente de radiación ga ntiene una mezcla de isótopos de vida prolongada la radiación gama. El sistema de acuerdo con la reivindicación nde se utilizan detectores en modo de ionización. El sistema de acuerdo con la reivindicación . El sistema de acuerdo con la reivindicación nde el detector contiene además una rejilla de Fr El sistema de acuerdo con la reivindicación nde el cátodo del detector está hecho de un gero y/o en combinación con un material no con n un coeficiente de atenuación bajo. El sistema de acuerdo con la reivindicación nde el detector además contiene dos colimadores un material con coeficiente de absorción alta y ámbricos . El sistema de acuerdo con la reivindicación nde el colimador de plomo está rodeado por un ele cleo de forma cilindrica hecho de un materi eficiente de absorción alta. nde cada uno de los detectores contiene un cátod jilla de Frisch y un ánodo alámbrico. . El sistema de acuerdo con la reivindicación nde se utiliza una fuente de radiación gama de ni ergia múltiple o una fuente de isótopos múltiples . El método de detección de defectos del pozo en s rayos gama son generados y los rayos gama dispe mbién se detectan en la sarta de revestimiento anillo de cemento, además en donde la veloci nteo total en el detector próximo a la fue diación gama caracteriza el espesor de la sa vestimiento y la presencia de cavidades y grietas rta de revestimiento, y la velocidad de conteo to detector distante de la fuente caracteriza el e ectivo de la capa de cemento de unión y la cali