RU2668654C1 - Устройство для измерения в скважине геоакустических сигналов - Google Patents
Устройство для измерения в скважине геоакустических сигналов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668654C1 RU2668654C1 RU2017130100A RU2017130100A RU2668654C1 RU 2668654 C1 RU2668654 C1 RU 2668654C1 RU 2017130100 A RU2017130100 A RU 2017130100A RU 2017130100 A RU2017130100 A RU 2017130100A RU 2668654 C1 RU2668654 C1 RU 2668654C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- switch
- signals
- geoacoustic
- input
- measuring
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области геофизики и предназначено для измерения трех составляющих вектора вибрации среды, обусловленного движением нефти, газа, воды, трещинообразованием и другими причинами. Устройство также предназначено для определения направления плоскости нахождения источников геоакустических сигналов. Заявленное устройство содержит три взаимоортогональных датчика геоакустических сигналов первый, второй и третий коммутаторы, аналого-цифровой преобразователь, блок передачи, три гравитационных преобразователя, три усилителя с высоким входным сопротивлением и компенсатором входного напряжения, два датчика температуры, блок полосовых фильтров, блок управления и блок питания, генератор гармоник калибровки. Технический результат - повышение точности и информативности исследований. 1 ил.
Description
Устройство относится к геофизике и применяется для исследования нефтегазовых и параметрических скважин путем изучения характеристик естественных геоакустических сигналов (ГАС) в диапазоне частот 0,1-5,0 кГц, отражающих особенности геодинамики и процессов флюидогазодинамики в объеме геологической среды скважины. Целью таких измерений является определение местоположения в стволе скважины и околоскважинном пространстве тектонических нарушений, зон ослабленных пород, выявления движения флюидов, таких как вода, нефть и газ, в поровом пространстве.
Использование геоакустических датчиков с относительными коэффициентами поперечного преобразования не более 6% позволяет уверенно разделять сигналы по направлениям в пространстве путем их сравнения по амплитудам в разных полосах частот. Измеряемыми параметрами являются геоакустические сигналы ГАС, регистрируемые тремя датчиками в трех частотных диапазонах: 100÷500 (1), 500÷5000 (2) и 2500÷5000 (4) Гц. Сигналы, поступающие с 2-х горизонтальных датчиков, программным способом преобразуются в модуль горизонтальной составляющей вектора геоакустического сигнала. По амплитудным уровням ГАС разных частотных диапазонов можно провести разделение источников, генерирующих эти сигналы: процессы интенсивного трещинообразования в геологической среде, движение флюидов в пластах-коллекторах, затрубные перетоки и т.п. Так, в толще водонасыщенных осадочных пород уровень ГАС ограничивается первым частотным диапазоном до 500 Гц, проявление сигналов в диапазоне частот 500-1500 Гц связано с движением нефтенасыщенных флюидов, сигналы на частоте выше 2500 Гц связаны, как правило, с интенсивным газовыделением. По амплитудному уровню горизонтальной и вертикальной составляющих вектора ГАС, можно сделать заключение о том, в какой плоскости происходит движение.
Для того чтобы определить направление на источник, генерирующий измеряемые сигналы, представляемое устройство дополнено тремя гравитационными датчиками - акселерометрами (Xg, Yg, Zg), которые измеряют проекции ускорения силы тяжести на свои оси чувствительности. Акселерометры установлены в корпусе скважинного прибора таким образом, что их оси чувствительности совпадают по направлению соответственно с осями чувствительности датчиков геоакустических сигналов.
Известно устройство [1], содержащее расположенный в скважинном приборе датчик вибрации (пьезодатчик), усилитель и наземный пульт. Недостатком этого устройства является то, что оно не может измерять три компоненты вектора вибрации и определять направление на источник вибрации.
Известно устройство [2], содержащее в скважинном приборе три взаимоортогональных датчика геоакустических сигналов, коммутаторы, частотный модулятор. К недостаткам прибора относится то, что он не может определить направление на источник геоакустических сигналов.
Наиболее близким техническим решением является устройство [3], содержащее в скважинном приборе три взаимоортогональных датчика геоакустических сигналов, коммутаторы, усилитель сигналов, блок фильтров, аналого-цифровой преобразователь, два гравитационных преобразователя. К недостаткам следует отнести то, что значение зенитного угла, вычисляемое из амплитуд гравитационных датчиков, установленных перпендикулярно оси скважинного прибора, производится с большой ошибкой.
Устройство для измерения в скважине геоакустических сигналов, содержащее три взаимоортогональных датчика геоакустических сигналов, первый коммутатор, усилитель, блок фильтров, выпрямитель, третий коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок передачи, блок питания, блок управления, два гравитационных преобразователя, отличается тем, что в него дополнительно введен гравитационный преобразователь, ось чувствительности которого направлена по оси скважинного прибора, три усилителя с высоким входным сопротивлением и компенсатором входного напряжения, второй коммутатор, входы которого подключены к выходам блока полосовых фильтров, а выход - к входу выпрямителя, датчик внутренней температуры скважинного прибора, подсоединенный к входу третьего коммутатора, генератор гармоник калибровки, выход которого подключен к входу первого калибратора.
На чертеже изображена функциональная схема устройства, состоящая:
1, 2, 3 - гравитационные преобразователи,
4, 5, 6 - усилители с высоким входным сопротивлением и компенсатором входного напряжения,
7, 8, 9 - датчики геоакустических сигналов,
10 - первый коммутатор,
11 - усилитель геоакустических сигналов,
12 - блок полосовых фильтров,
13 - второй коммутатор,
14 - выпрямитель геоакустических сигналов,
15 - третий коммутатор,
16 - аналого-цифровой преобразователь,
17 - блок передачи,
18 - датчик для измерения температуры бурового раствора,
19 - датчик для измерения внутренней температуры в скважинном приборе,
20 - блок питания,
21 - блок управления,
22 - генератор гармоник калибровки,
23 - одножильный каротажный кабель.
Устройство работает следующим образом. Цикл работы состоит из пятнадцати тактов. Первый такт работы устройства является паузой в передаче информации блоком 17, что позволяет синхронизировать последовательность тактов, следующих за паузой. Во второй, третий и четвертый такты выходные напряжения блоков 4, 5, 6 подаются на входы третьего коммутатора 15 и далее на АЦП 16 и блок передачи 17. Напряжения, подаваемые на вход блока 15 в каждый такт (второй, третий, четвертый…):
где KX, KY, KZ - коэффициенты преобразования акселерометров;
ϕ - зенитный угол скважины;
UK1, UK2, UK3 - напряжение компенсации входного напряжения;
α - угол поворота оси чувствительности акселерометров Xg (2) и Yg (3) относительно плоскости наклона скважины.
При равенстве коэффициентов KX, KY, а также К1, К2
Ориентация акселерометров относительно магнитного азимута (азимут акселерометров и датчиков геоакустических сигналов)
Аа=Аскв+α,
где Аскв - магнитный азимут скважины, определяемый по инклинометрическим измерениям в процессе бурения.
Геоакустические сигналы с датчиков 7, 8, 9 поступают на первый коммутатор 10 и далее на усилитель 11, блок полосовых фильтров 12, второй коммутатор 13, выпрямитель 14 и вход коммутатора 15. С выхода коммутатора 15 сигналы поступают на АЦП (16) и далее на блок передачи 17. Азимут плоскости направления на источник геоакустических сигналов:
Ап=Аа±β,
где Xg - амплитуда геоакустического сигнала датчика 8 на определенной частоте,
Yg - амплитуда геоакустического сигнала датчика 9 на определенной частоте.
Ап является существенной информацией вдобавок к измерениям составляющих ГАС.
Применяемые в устройстве гравитационные акселерометры (1, 2, 3), например ADXL203, обладают малой нагрузочной способностью. Кроме того, при напряжении питания +5 В нулевой уровень сигнала на их выходе будет +2,5 В. Чтобы произвести усиление выходного сигнала акселерометров (1, 2, 3), требуется компенсация напряжения +2,5 В, что и осуществляют блоки 4, 5, 6, обладающие, кроме этого, высоким входным сопротивлением для уменьшения нагрузки на акселерометры. В пятый, шестой, седьмой такты коммутатор 10 подключает датчик 7 к входу усилителя 11. Коммутатор 13 подключает выходные сигналы блока полосовых фильтров 12 различных частот поочередно к входу выпрямителя 14. В восьмой, девятый, десятый такты к входу усилителя 11 подключается датчик 8, а в одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый такты - датчик 9. Устройство работает аналогичным образом с тактами пятый, шестой, седьмой. В одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый такты коммутатор 10 подключает генератор гармоник к входу усилителя, и далее измерения производят с сигналами, аналогичными геоакустическим. В качестве генератора гармоник используется источник прямоугольных импульсов с нижней частотой в диапазоне измеряемых сигналов (например, 500 Гц). Третья гармоника, выделяемая блоком полосовых фильтров (1500 Гц), является калибровочным сигналом для второго диапазона 500-5000 Гц (двенадцатый такт). Пятая гармоника 2500 Гц, выделяемая полосовым фильтром, является калибровочным сигналом для третьего диапазона 2500-5000 Гц (тринадцатый такт).
Температурные измерения, которые осуществляются двумя датчиками, установленными в приборе (такты четырнадцатый, пятнадцатый), дают также дополнительную информацию. Температура бурового раствора, которая измеряется датчиком 18, может использоваться как дополнительный параметр при обнаружении и детализации местоположения негерметичности ствола скважины, при выделении интервалов обводнения горных пород, когда интерпретация акустических измерений неоднозначна. Температура внутри скважинного прибора, измеряемая датчиком 19, является техническим параметром и позволяет уменьшить погрешность устройства.
Источники информации
1. Малкин З.М., Лашневич Л.С. Скважинный спектральный шумомер. Труды Московского института нефтехимической и газовой промышленности. 1984 г., № 188.
2. Астраханцев Ю.Г., Троянов А.К. Устройство для проведения геоакустического каротажа. Патент РФ №2445653, G01V 1/40.
3. Астраханцев Ю.Г., Троянов А.К. Устройство для измерения геоакустических шумов в скважинах. Патент РФ №2123711, G01V 1/40.
Claims (1)
- Устройство для измерения в скважине геоакустических сигналов, содержащее три взаимоортогональных датчика геоакустических сигналов, первый коммутатор, усилитель, блок фильтров, выпрямитель, третий коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, блок передачи, блок питания, блок управления, два гравитационных преобразователя, отличающееся тем, что в него дополнительно введен гравитационный преобразователь, ось чувствительности которого направлена по оси скважинного прибора, три усилителя с высоким входным сопротивлением и компенсатором входного напряжения, второй коммутатор, входы которого подключены к выходам блока полосовых фильтров, а выход - к входу выпрямителя, датчик внутренней температуры скважинного прибора, подсоединенный к входу третьего коммутатора, а также генератор гармоник калибровки, выход которого подключен к входу второго коммутатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017130100A RU2668654C1 (ru) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Устройство для измерения в скважине геоакустических сигналов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017130100A RU2668654C1 (ru) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Устройство для измерения в скважине геоакустических сигналов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2668654C1 true RU2668654C1 (ru) | 2018-10-02 |
Family
ID=63798505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017130100A RU2668654C1 (ru) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | Устройство для измерения в скважине геоакустических сигналов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2668654C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2123711C1 (ru) * | 1997-03-11 | 1998-12-20 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Устройство для измерения геоакустических шумов в скважине |
US6459992B1 (en) * | 1999-07-12 | 2002-10-01 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for determining logging tool displacements |
WO2009088567A1 (en) * | 2007-11-20 | 2009-07-16 | Baker Hughes Incorporated | Orientation independent gravity sensor |
RU2445653C2 (ru) * | 2010-05-13 | 2012-03-20 | Учреждение Российской академии наук Институт геофизики Уральского отделения РАН | Устройство для проведения геоакустического каротажа |
RU136594U1 (ru) * | 2013-07-18 | 2014-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-коммерческая фирма "Недра-С" | Устройство для измерения геоакустических шумов в скважине |
RU2533759C1 (ru) * | 2013-07-18 | 2014-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-коммерческая фирма "Недра-С" | Устройство для измерения спектральных характеристик геоакустических шумов в скважине |
-
2017
- 2017-08-24 RU RU2017130100A patent/RU2668654C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2123711C1 (ru) * | 1997-03-11 | 1998-12-20 | Институт геофизики Уральского отделения РАН | Устройство для измерения геоакустических шумов в скважине |
US6459992B1 (en) * | 1999-07-12 | 2002-10-01 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for determining logging tool displacements |
WO2009088567A1 (en) * | 2007-11-20 | 2009-07-16 | Baker Hughes Incorporated | Orientation independent gravity sensor |
RU2445653C2 (ru) * | 2010-05-13 | 2012-03-20 | Учреждение Российской академии наук Институт геофизики Уральского отделения РАН | Устройство для проведения геоакустического каротажа |
RU136594U1 (ru) * | 2013-07-18 | 2014-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-коммерческая фирма "Недра-С" | Устройство для измерения геоакустических шумов в скважине |
RU2533759C1 (ru) * | 2013-07-18 | 2014-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-коммерческая фирма "Недра-С" | Устройство для измерения спектральных характеристик геоакустических шумов в скважине |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Guan et al. | Permeability inversion from low‐frequency seismoelectric logs in fluid‐saturated porous formations | |
US11067711B2 (en) | Time-reversed nonlinear acoustic downhole pore pressure measurements | |
TenCate et al. | The effect of crack orientation on the nonlinear interaction of a P wave with an S wave | |
CN104237934A (zh) | 差动式压电地震数字检波器 | |
Hu et al. | Simulation of the converted electric field during acoustoelectric logging | |
Dolgikh et al. | A hydroacoustic system that radiates at frequencies of 19− 26 Hz | |
CN1837858B (zh) | 10-6HZ—1000Hz频段多分量钻孔应变地震仪 | |
EP3312639A1 (en) | Isolating a portion of electric potentials generated by a hydrophone indicative of particle motion or pressure | |
US5142500A (en) | Non-destructive method of measuring physical characteristics of sediments | |
RU2668654C1 (ru) | Устройство для измерения в скважине геоакустических сигналов | |
RU2445653C2 (ru) | Устройство для проведения геоакустического каротажа | |
RU107866U1 (ru) | Сейсмограф | |
CA2731780C (en) | Estimating formation stresses using radial profiles of three shear moduli | |
RU2592752C2 (ru) | Сейсмограф | |
Mikhaltsevitch et al. | An experimental study of low-frequency wave dispersion and attenuation in water saturated sandstone | |
CN109471160B (zh) | 同时检测速度和加速度的动圈检波器 | |
RU136594U1 (ru) | Устройство для измерения геоакустических шумов в скважине | |
RU2658592C1 (ru) | Устройство для исследования в скважинах динамического состояния горных пород | |
EP3312638A1 (en) | Matching combined sensitivities of arrays of hydrophones | |
Xing et al. | Design and research on piezoelectric acceleration geophone | |
RU2260199C2 (ru) | Способ и устройство для определения параметров гравитационного и волнового полей | |
Mikhaltsevitch et al. | Low-frequency measurements of the mechanical parameters of sandstone with low permeability | |
RU2329525C1 (ru) | Система измерений предвестника землетрясений | |
Zeng et al. | Phase analysis of signals using frequency-dependent attenuation for measurements of seismic waves | |
Wang et al. | Acoustic multipole logging in deviated wells penetrating transversely isotropic formations: A numerical study |