RU2613704C1 - Акустический способ определения параметров перфорирования при вторичном вскрытии нефтегазовых буровых скважин - Google Patents
Акустический способ определения параметров перфорирования при вторичном вскрытии нефтегазовых буровых скважин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2613704C1 RU2613704C1 RU2016100612A RU2016100612A RU2613704C1 RU 2613704 C1 RU2613704 C1 RU 2613704C1 RU 2016100612 A RU2016100612 A RU 2016100612A RU 2016100612 A RU2016100612 A RU 2016100612A RU 2613704 C1 RU2613704 C1 RU 2613704C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- noise
- water
- correlation
- acoustic
- signal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000010009 beating Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 4
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/11—Perforators; Permeators
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для определения качества проведения перфорации обсадных колонн буровых скважин при вторичном вскрытии пласта. Информационный шумовой сигнал, образованный работой дисков перфоратора, проходит по гидроакустическому каналу, принимается, оцифровывается и подается на корреляционные фильтры, на которые также подаются эталонные акустические сигналы: вода-сталь, вода-бетон, вода-грунт, которые представляют собой оцифрованные аудиосигналы шума струи воды, бьющей по стали, бетону и грунту, и шум резания трубы диском. На выходах корреляционных фильтров будут корреляционные функции, которые представляют собой пики, принимающие положительные значения при наличии в шумовом сигнале сигнала, схожего с эталонным. Таким образом, каждая корреляционная функция соответствует одному из состояния работы перфоратора, а по спектру корреляционных функций оцениваются процессы, происходящие в скважине. Обеспечивается возможность с высокой степенью точности определения состояния параметров скважины при гидромеханической перфорации в условиях акустических помех при соотношении сигнал/шум меньше единицы. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для определения качества проведения перфорации обсадных колонн буровых скважин при вторичном вскрытии пласта.
Общей проблемой при перфорировании обсадных колонн при любом способе перфорации является создание максимально качественного гидродинамического сообщения скважины с пластом, а также максимальная сохранность обсадной колонны и цементного кольца за пределами интервала вскрытия. Также очень важно определение глубины, объема и мест расположения перфорационных полостей и каналов, образующихся в околоствольном пространстве скважины, например, после проведения на скважине щелевой гидромеханической перфорации. Отсюда следует, что необходимо контролировать процесс перфорации с точки зрения необходимости и достаточности прореза обсадной колонны. Особенно это относится при применении гидромеханической щелевой перфорации (ГДМЩП).
Известно изобретение по а.с. СССР №792078, М. Кл3 G01F 17/00, опубл. 30.12.1980 г., БН №78 «Акустический способ определения внутреннего объема объекта».
В этом способе создают звуковые поля и производят измерение параметров (времени) реверберации, при этом звуковые поля создают с помощью одного и того же источника, последовательно размещаемого в исследуемом и контрольном объектах, измеряют уровни звукового давления в диффузных зонах создания звуковых полей.
Недостаток: наличие двух источников звуковых полей, длительность измерения во времени, наличие отдельного источника питания, т.е. большие аппаратурные и временные затраты. Отдельной проблемой применения акустических столбов является наличие в канале измерения акустических помех, создаваемых электрическими и механическими устройствами буровой установки.
Известен акустический способ определения параметров объемных полостей в околоскваженном пространстве перфорированной скважины, см. патент РФ №2174242, МПК 7 G01V 1/40 - ПРОТОТИП. Сущность: в скважине до и после ее перфорации по всему интервалу перфорации проводят волновой акустический каротаж с цифровой регистрацией полного волнового сигнала. Вычисляют средние значения всех цифровых отсчетов в окнах регистрации полных волновых сигналов на каждый шаг квантования по глубине до и после перфорации скважин. По вычислительным значениям строят каротажные кривые средних амплитуд волновых сигналов. По сравнительной оценке степени снижения амплитуд после перфорации судят о глубине, объеме и месте положения образованных при перфорации полостей. Технический результат: создание возможности получать достоверную информацию о глубине каналов и полостей перфорации, их объеме и расположении в околоствольном пространстве скважины.
Недостаток: проверка качества перфорации может производиться только после ее окончания по всей длине скважины, а во время перфорации не производится, также качество перфорации контролируется косвенно, к тому же требуются больше аппаратные и временные затраты, следовательно, способ довольно затратен.
Целью настоящего изобретения является достижение нового технического результата, а именно - обеспечение возможности с высокой степенью точности определения состояния параметров скважины при гидромеханической перфорации в условиях акустических помех при соотношении сигнал/шум меньше единицы.
Еще одной целью является упрощение способа.
Указанный технический результат достигается за счет измерения параметров распространения акустической волны во время перфорации по гидродинамическому каналу: по прилегающей породе, включая цементное кольцо, по внутреннему каналу самой обсадной трубы, причем источником звука является сам механизм перфоратора во время работы и шум подающей воды. Из общедоступных источников патентной и научно-технической информации неизвестны акустические способы определения параметров объемных полостей в скважине и в околоскважинном пространстве перфорированной скважины, а также контроль точности прорезания обсадной трубы, в которых были бы использованы введенные нами новые существенные отличительные операции, обеспечивающие предлагаемому способу получение нового технического результата, изложенного в целях заявляемого изобретения.
Для решения поставленной задачи предлагается акустический способ определения параметров перфорирования при вторичном вскрытии нефтегазовых буровых скважин, основанный на использовании естественного гидромеханического канала скважины, отличающийся тем, что информационный шумовой сигнал, образованный работой дисков перфоратора, проходит по гидроакустическому каналу, принимается, оцифровывается и подается на корреляционные фильтры, на которые также подаются эталонные акустические сигналы: вода-сталь, вода-бетон, вода-грунт, которые представляют собой оцифрованные аудиосигналы шума струи воды, бьющей по стали, бетону и грунту, и шум резания трубы диском, на выходах корреляционных фильтров будут корреляционные функции, которые представляют собой пики, принимающие положительные значения при наличии в шумовом сигнале сигнала, схожего с эталонным, таким образом, каждая корреляционная функция соответствует одному из состояния работы перфоратора, а по спектру корреляционных функций оцениваются процессы, происходящие в скважине.
На чертеже представлена структурная электрическая схема способа, на которой изображено:
1 - источник акустического сигнала,
2 - гидроакустический канал передачи,
3 - приемник акустических сигналов,
4 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП),
5 - персональный компьютер (ПК) со специальным программным обеспечением (СПО),
6, 7 и 8 - корреляционные фильтры: первый, второй и третий соответственно,
9, 10 и 11 - эталонные акустические сигналы: первый, второй и третий (вода-сталь, вода-бетон и вода-грунт) соответственно.
12 - адаптивный компенсатор помех (АКП).
Схема имеет следующие соединения.
Источник акустических сигналов 1 через гидроакустический канал передачи 2 и приемник акустических сигналов 3 в виде 
соединен через первый вход АКП 12 с аналоговым входом АЦП 4, со вторым входом АКП 12 соединен источник U помех цифровой выход которого соединен с первыми входами всех трех корреляционных фильтров 6, 7 и 8, а с их вторыми входами соединены выходы всех трех эталонных акустических сигналов 9, 10 и 11 соответственно; выходы первого, второго и третьего корреляционных фильтров 6, 7 и 8 соединены с входами ПК 5, выход которого является выходом данной схемы по указанному способу.
Устройство по данному способу работает следующим образом.
Суть работы заключается в организации гидроакустической обратной связи циркулярных дисков гидромеханического щелевого перфоратора. Источник акустического сигнала 1 - это работа вышеупомянутых дисков (шум резания трубы), а также шум струи воды, бьющей по стали, бетону и грунту. Эти шумы по гидроакустическому каналу передачи 2 (основная водоподающая труба), к которой крепится приемник акустического канала 3 (пьезодатчики), выходные аналоговые электрические сигналы этого приемника поступают на первый вход АКП 12 в виде сигнал-шум, на второй вход, которого поступают чисто шумовые сигналы. АКП 12 выделяет из этих двух шум и U шум полезные сигналы U сигн., которые поступают на АЦП 4, где оцифровываются и поступают на первые входы корреляционных фильтров 6-8, на вторые входы которых подаются эталонные акустические сигналы 9-11, записанные в СПО ПК 5. Эти сигналы представляют собой оцифрованные аудиосигналы шума струи воды, бьющей по стали (или шум резания трубы дисками), бетону и грунту. На выходе корреляционных фильтров 6-8 будут наблюдаться корреляционные функции, которые представляют собой пики, принимающие положительные или отрицательные значения разных уровней. При наличии в общем сигнале сигнала, схожего с одним из эталонных, корреляционная функция на выходе одного из корреляционных фильтров принимает положительное значение, таким образом, каждая корреляционная функция соответствует одному из состояний работы гидромеханического целевого перфоратора. По спектру корреляционных функций на экране монитора компьютера 5 можно судить о процессах, происходящих в скважине. Подобные методы анализа позволяют принимать сигналы с двух каналов: стальной трубе и воды в трубе.
При установке в системе дополнительных корреляционных фильтров, на входы которых будет подаваться шумовой сигнал с гидроакустического канала передачи и эталонные оцифрованные сигналы, соответствующие шуму струи воды, бьющей о грунт на разных расстояниях, т.е. на разных объемах вымытой площади, то по их корреляционным функциям можно судить об объеме, вымытом перфоратором.
Упомянутые эталонные сигналы можно получать двумя способами: можно смоделировать их или записать их в скважине при работе перфоратора и обработать.
Данный способ позволяет контролировать работу перфоратора: холостой ход, резание трубы, фиксация окончания резки, определять объем вымытой площади и так по всей длине скважины до 5 км.
Частотный диапазон акустического сигнала лежит в пределах 100-3000 Гц. Затухание сигнала при диаметре трубы 100 мм составляет при глубине скважины 5000 м на указанных частотах не более 10 дБ.
В частотном диапазоне акустического сигнала присутствует шумовая составляющая, обусловленная шумами динамической резонации механических частей перфоратора и ревербирационными шумами, а также шумами водопадающего насоса, но их величины на порядок меньше. Существует еще эффект Доплера, который приводит к частотным искажениям, т.е. изменяется частота акустического сигнала, но это можно учесть в СПО.
Адаптивная компенсация помех (на позиции 12) представляет собой способ оптимальной фильтрации, который можно применять всегда, когда имеется подходящий эталонный входной сигнал. Достоинством этого способа является адаптивность схемы по отношению к классу сигналов и их параметрам, низкий уровень помех на выходе и малые вносимые искажения сигналов. В компенсаторе помех 12 с применением адаптивного фильтра эффективное подавление помех происходит только тогда, когда помеховые составляющие на обоих входах компенсатора помех взаимно коррелированны.
Составные части способа могут быть выполнены на следующих элементах:
приемник акустических сигналов 3 на пьезоэлементах, использующих эффект Холла;
АЦП 4 - например на сигма-дельта АЦП, 24-разрядном;
ПК 5 с СПО - современного типа;
Корреляционные фильтры 6, 7 и 8 могут быть выполнены как программируемые многофункциональные средства, например, на программируемых логических матрицах (ПЛМ);
Эталонные акустические сигналы 9, 10 и 11 заранее записанные оцифрованные аудиосигналы шума струи воды, бьющей по стали, бетону и грунту данных перфораторных механизмов;
Адаптивный компенсатор помех 12 (АКП) может быть выполнен по патенту РФ №109942 также на ПЛМ.
Таким образом, предложенный способ полностью соответствует основному экономическому критерию «стоимость-эффективность».
Библиографические данные
1. Использование новой техники электромеханической перфорации, «Новые нефтегазовые технологии», NW, 2008 г.
2. Патент РФ на изобретение №2244800.
3. Патент РФ на полезную модель №117755.
4. Патент РФ на изобретение №2473789.
5. Патент РФ на изобретение №2270331.
6. Патент РФ на изобретение №2552285.
7. Патент РФ на изобретение №2174242.
Claims (1)
- Акустический способ определения параметров перфорирования при вторичном вскрытии нефтегазовых буровых скважин, основанный на использовании естественного гидромеханического канала скважины, отличающийся тем, что информационный шумовой сигнал, образованный работой дисков перфоратора, проходит по гидроакустическому каналу, принимается, компенсируется, оцифровывается и подается на корреляционные фильтры, на которые также подаются эталонные акустические сигналы: вода-сталь, вода-бетон, вода-грунт, которые представляют собой оцифрованные аудиосигналы шума струи воды, бьющей по стали, бетону и грунту, и шум резания трубы диском, на выходах корреляционных фильтров будут наблюдаться корреляционные функции, которые представляют собой пики, принимающие положительные значения при наличии в шумовом сигнале сигнала, схожего с эталонным, таким образом, каждая корреляционная функция соответствует одному из состояния работы перфоратора, а по спектру корреляционных функций оцениваются процессы, происходящие в скважине.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016100612A RU2613704C1 (ru) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Акустический способ определения параметров перфорирования при вторичном вскрытии нефтегазовых буровых скважин |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016100612A RU2613704C1 (ru) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Акустический способ определения параметров перфорирования при вторичном вскрытии нефтегазовых буровых скважин |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2613704C1 true RU2613704C1 (ru) | 2017-03-21 |
Family
ID=58452970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016100612A RU2613704C1 (ru) | 2016-01-11 | 2016-01-11 | Акустический способ определения параметров перфорирования при вторичном вскрытии нефтегазовых буровых скважин |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2613704C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5218573A (en) * | 1991-09-17 | 1993-06-08 | Atlantic Richfield Company | Well perforation inspection |
| RU2174242C1 (ru) * | 2000-10-30 | 2001-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕНСИФИКАЦИЯ" | Акустический способ определения параметров объемных полостей в околоскважинном пространстве перфорированной скважины |
| RU109942U1 (ru) * | 2011-04-06 | 2011-10-27 | Антон Евгеньевич Манохин | Адаптивный компенсатор помех |
| RU2499283C1 (ru) * | 2012-04-23 | 2013-11-20 | ТиДжиТи Ойл энд Гэс Сервисиз ФЗЕ | Способ и устройство для скважинной спектральной шумометрии |
| RU2536732C2 (ru) * | 2005-11-21 | 2014-12-27 | Ростислав Иванович Кривоносов | Способ и устройство электрического каротажа обсаженной скважины |
| RU2556554C2 (ru) * | 2011-01-06 | 2015-07-10 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Способ и устройство измерения размеров перфорационного канала |
-
2016
- 2016-01-11 RU RU2016100612A patent/RU2613704C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5218573A (en) * | 1991-09-17 | 1993-06-08 | Atlantic Richfield Company | Well perforation inspection |
| RU2174242C1 (ru) * | 2000-10-30 | 2001-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕНСИФИКАЦИЯ" | Акустический способ определения параметров объемных полостей в околоскважинном пространстве перфорированной скважины |
| RU2536732C2 (ru) * | 2005-11-21 | 2014-12-27 | Ростислав Иванович Кривоносов | Способ и устройство электрического каротажа обсаженной скважины |
| RU2556554C2 (ru) * | 2011-01-06 | 2015-07-10 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Способ и устройство измерения размеров перфорационного канала |
| RU109942U1 (ru) * | 2011-04-06 | 2011-10-27 | Антон Евгеньевич Манохин | Адаптивный компенсатор помех |
| RU2499283C1 (ru) * | 2012-04-23 | 2013-11-20 | ТиДжиТи Ойл энд Гэс Сервисиз ФЗЕ | Способ и устройство для скважинной спектральной шумометрии |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2499283C1 (ru) | Способ и устройство для скважинной спектральной шумометрии | |
| RU2648743C2 (ru) | Мониторинг гидравлического разрыва пласта | |
| RU2570211C2 (ru) | Обнаружение притока газа в стволе скважины | |
| RU2374443C2 (ru) | Система оповещения о выбросе, использующая высокочастотный режим флюида в стволе скважины | |
| US9624768B2 (en) | Methods of evaluating rock properties while drilling using downhole acoustic sensors and telemetry system | |
| US8902704B2 (en) | Method and device for logging the fluid depth in a wellbore | |
| RU2419996C2 (ru) | Система и способ связи по зашумленным каналам связи | |
| CA2849305C (en) | Apparatus, computer readable medium, and program code for evaluating rock properties while drilling using downhole acoustic sensors and telemetry system | |
| Pal et al. | Detecting & locating leaks in water distribution polyethylene pipes | |
| RU2456447C2 (ru) | Устройство и способ для определения глубины, на которой возникает условие в стволе скважины, и канистра, используемая в указанном устройстве | |
| US4168483A (en) | System for detecting substructure microfractures and method therefor | |
| CN112593922B (zh) | 一种阵列声波测井评价固井二界面胶结质量的方法及装置 | |
| NO334982B1 (no) | Akustisk loggeverktøy med kvadrapolkilde, og fremgangsmåte for å bestemme skjærbølge- forplantningslangsomheten i en formasjon | |
| CN107278263A (zh) | 段塞流监测和气体测量 | |
| WO2012021393A3 (en) | Low frequency formation shear slowness from drilling noise derived quadrupole array data | |
| GB2460967B (en) | Method, system and logging tool for estimating permeability of a formation | |
| US11098583B1 (en) | Method for determining the integrity of a solid bonding between a wellbore and a casing | |
| NO20110737A1 (no) | EMAT Akustisk signalmaling fra EMAT ved bruk av modulerte wavelet og Hilbertdemodulering | |
| US3747702A (en) | Cement evaluation logging utilizing reflection coefficients | |
| CN112487613B (zh) | 一种地层波走时的确定方法和装置 | |
| Farraj et al. | Channel characterization for acoustic downhole communication systems | |
| RU2613704C1 (ru) | Акустический способ определения параметров перфорирования при вторичном вскрытии нефтегазовых буровых скважин | |
| PL2169179T3 (pl) | Sposób i urządzenie do rejestracji głębokości płynu w odwiercie | |
| RU2474688C1 (ru) | Способ определения акустических характеристик глинистой корки | |
| Donald et al. | Adaptation of a triaxial cell for ultrasonic P-wave attenuation, velocity and acoustic emission measurements |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200828 Effective date: 20200828 |