RU96914U1

RU96914U1 - DEVICE FOR MEASURING WELL DEPTH IN GEOPHYSICAL RESEARCH

Info

Publication number: RU96914U1
Application number: RU2010119685/03U
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Широков; Анастасия Анатольевна Поправко
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2010-08-20

Abstract

Устройство для измерения глубины скважины при геофизических исследованиях, характеризующееся тем, что оно содержит спускаемый в скважину на геофизическом кабеле глубинный прибор, содержащий модуль естественной радиоактивности пород и разметочную установку, размещенную на прижимном башмаке с рычагами и состоящую из двух наборов электродов микрозондирования и мерной базы, выполненной в виде стержня из материала с низким коэффициентом температурного расширения, и наземную аппаратуру, содержащую запоминающее устройство, входы которого подключены к выходам электродов микрозондирования глубинного прибора, а выходы подсоединены к первому и второму входам блока определения коэффициентов корреляции, выход которого подключен к входу блока анализа, первый выход которого подсоединен к третьему входу блока определения коэффициентов корреляции, а второй - к входу блока установки метки, выход которого подсоединен к первому входу блока привязки, ко второму входу которого подключен выход модуля естественной радиоактивности пород. A device for measuring well depth during geophysical exploration, characterized in that it comprises a downhole instrument lowered into the well on a geophysical cable, comprising a rock natural radioactivity module and a marking unit placed on a pressure shoe with levers and consisting of two sets of microprobe electrodes and a measuring base, made in the form of a rod of material with a low coefficient of thermal expansion, and ground equipment containing a storage device, the inputs of which connected to the outputs of the microsound electrodes of the downhole instrument, and the outputs are connected to the first and second inputs of the correlation coefficient determination unit, the output of which is connected to the input of the analysis unit, the first output of which is connected to the third input of the correlation coefficient determination unit, and the second to the input of the label setting unit, the output of which is connected to the first input of the binding unit, to the second input of which the output of the module of natural rock radioactivity is connected.

Description

Полезная модель относится к области геофизических исследований скважин (ГИС) и может быть использована для измерения глубины скважины, определения местоположения геофизического скважинного прибора и других устройств, находящихся в скважине, а так же для привязки к геологическому разрезу данных скважинных исследований.The utility model relates to the field of geophysical research of wells (GIS) and can be used to measure the depth of the well, determine the location of the geophysical downhole tool and other devices located in the well, as well as to bind to the geological section of the data of downhole studies.

Известные устройства для измерения глубины скважины в процессе геофизических исследований реализуют косвенные методы и методы сравнения.Known devices for measuring well depth in the process of geophysical exploration implement indirect methods and comparison methods.

Косвенные методы основаны на использовании для измерения глубин скорости акустических волн, распространяющихся по скважине, обсадной колонне и по геофизическому кабелю (RU 2272130, E21B 47/04, 2004).Indirect methods are based on the use of acoustic waves to measure depths of velocity of waves propagating through a borehole, casing, and geophysical cable (RU 2272130, E21B 47/04, 2004).

Методы сравнения основаны на сопоставлении измеряемой глубины скважины с длиной рабочих эталонов, которые могут быть представлены либо длинной мерного ролика, либо базой заданной длины на мерных лентах и на специальных разметочных установках (В.Н.Широков, В.М.Лобанков «Метрология, стандартизация, сертификация», ООО «МАКС Пресс», 2008 г., стр.225).Comparison methods are based on comparing the measured depth of the well with the length of the working standards, which can be either a long measuring roller or a base of a given length on measuring tapes and on special marking installations (V.N. Shirokov, V.M. Lobankov “Metrology, standardization , certification ”, LLC“ MAX Press ”, 2008, p. 225).

Определение глубин производится по отметкам шкалы, воспроизводимых магнитными метками, устанавливаемыми на кабеле с помощью специальных разметочных установок, при этом в устройство для измерения входит блок сравнения - компаратор, который должен обладать большой точностью. Если разметка производилась с помощью мерной ленты, то в качестве компаратора выступают глаза оператора. Если разметка производилась на разметочной установке, то в данном случае компаратором являются устройства намагничивания и считывания магнитных меток.The depths are determined by the scale marks reproduced by magnetic marks installed on the cable with the help of special marking devices, while the measuring device includes a comparison unit - a comparator, which should be very accurate. If the marking was carried out using a measuring tape, then the eyes of the operator act as a comparator. If the marking was carried out on a marking installation, then in this case the comparator are magnetization and reading devices for magnetic marks.

Измерение с помощью мерного ролика дает лишь приблизительное значение глубины скважины. Это объясняется несоответствием диаметра кабеля и ролика паспортным данным, на которые рассчитан мерный ролик, проскальзыванием кабеля по ролику при спуске кабеля на небольших глубинах и ошибками при определении исходных глубин устья эксплуатационных скважин, оборудованных лубрикатором.Measuring with a measuring roller gives only an approximate value of the depth of the well. This is due to the mismatch of the cable and roller diameters with the passport data for which the measuring roller is designed, cable slipping along the roller when lowering the cable at shallow depths and errors in determining the initial depths of the mouth of production wells equipped with a lubricator.

Известно устройство для измерения глубины, при котором кабель размечают в стационарном режиме на установке типа УРС-10, которая включает в себя мерную базу (эталон длины), импульсный электромагнит (ЭМИ) и датчик меток (ДМ) (RU 2172830, E21B 47/04, 1999).A device for measuring depth is known, in which the cable is marked out in a stationary mode on an installation of the URS-10 type, which includes a measuring base (length standard), a pulsed electromagnet (EMI) and a mark sensor (DM) (RU 2172830, E21B 47/04 , 1999).

Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет учесть погрешности при измерении глубины скважины за счет растяжения каротажного кабеля под действием собственного веса, веса скважинного прибора и их трении о стенки скважины в процессе записи, а так же погрешности за несоответствие температурных режимов при разметке кабеля и выполнении измерений. В процессе измерения могут быть пропущены магнитные метки, либо зарегистрированы ложные метки. Неточность в измерении глубины может так же вносить различие в ширине магнитной метки.The disadvantage of this device is that it does not allow to take into account errors when measuring the depth of the well due to the extension of the wireline under the action of its own weight, the weight of the downhole tool and their friction against the walls of the well during recording, as well as errors for inconsistencies in temperature conditions when marking the cable and taking measurements. During the measurement, magnetic marks may be omitted or false marks may be recorded. An inaccuracy in depth measurement may also introduce a difference in the width of the magnetic mark.

Известно устройство, позволяющее осуществлять измерение глубины при каротаже скважин, в котором разметка геофизического кабеля осуществляется непосредственно на устье скважины. Устройство типа УАРК-1 включает в себя мерную базу, на концах которой установлены головки записи и считывания магнитных меток, причем мерная база расположена между устьем скважины и блок-балансом (В.Н.Широков, В.М.Лобанков «Метрология, стандартизация, сертификация», ООО «МАКС Пресс», 2008 г., стр.231).A known device that allows you to measure depth when logging wells, in which the marking of the geophysical cable is carried out directly at the wellhead. The device type UARK-1 includes a measuring base, at the ends of which there are recording and reading heads of magnetic marks, and the measuring base is located between the wellhead and the block balance (V.N. Shirokov, V.M. Lobankov “Metrology, standardization, certification ”, LLC“ MAX Press ”, 2008, p.231).

Недостатком данного устройства является несоответствие температурных режимов при разметке кабеля и выполнении измерений.The disadvantage of this device is the mismatch of temperature conditions when marking the cable and taking measurements.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения глубины скважины, включающее, модуль естественной радиоактивности пород (ГК), модуль локатора муфт, разметочную установку, представляющую модуль измерения длины колонны, включающий блок обработки информации и мерную базу, на концах которой расположены записывающая и считывающая головки (RU 2298646, E21B 47/04, 2005).Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the proposed one is a device for determining the depth of a well, including a module for natural rock radioactivity (GC), a module for locator couplings, a marking unit, which is a module for measuring the length of the column, which includes an information processing unit and a measuring base, the ends of which are the recording and reading heads (RU 2298646, E21B 47/04, 2005).

Известное устройство также не обеспечивает высокой точности измерения глубины по нижеизложенным причинам.The known device also does not provide high accuracy depth measurement for the following reasons.

Основными факторами, которые влияют на процесс измерения глубин и тем самым вызывают изменение длины геофизического кабеля, являются натяжение кабеля, температура, инерция и скорость движения кабеля по скважине. Поэтому влияние этих факторов на удлинение кабеля охарактеризовано функциональными зависимостями, которые используют для введения поправок. К сожалению, математический анализ не способен выявить и учесть все существующие погрешности. Более того, при исключении нескольких систематических погрешностей, путем ввода поправок, одновременно увеличивается случайная погрешность.The main factors that influence the process of measuring depths and thereby cause a change in the length of the geophysical cable are cable tension, temperature, inertia and the speed of the cable along the well. Therefore, the influence of these factors on cable elongation is characterized by functional dependencies that are used to introduce corrections. Unfortunately, mathematical analysis is not able to identify and take into account all existing errors. Moreover, with the exception of several systematic errors, by introducing corrections, the random error increases simultaneously.

В соответствии с «Технической инструкцией по проведению геофизических исследований и работ на кабеле в нефтяных и газовых скважинах», РД 153-39.0-072-01, М., 2002, расхождение глубин в интервалах перекрытия допускается в пределах, не превышающих, например, 3 м для глубины скважин 5000 м. Тем не менее, по мере углубления скважины возможны значительные набегающие погрешности в определении глубин скважины в результате многократных перекрытий разновременных записей.In accordance with the “Technical Instructions for conducting geophysical surveys and cable work in oil and gas wells”, RD 153-39.0-072-01, M., 2002, the difference in depth in the overlap intervals is allowed within, not exceeding, for example, 3 m for the depth of the wells of 5000 m. However, as the well deepens, significant on-going errors in determining the depth of the well are possible as a result of multiple overlaps of records of different times.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности измерения глубины скважины и определения границ геологических объектов в скважине по данным ГИС за счет исключения погрешности, обусловленной деформацией геофизического кабеля под действием изменяющейся нагрузки, путем обеспечения автоматического введения поправки на удлинение кабеля непосредственно в процессе ГИС, т.е в режиме реального времени в скважинных условиях.The objective of the proposed utility model is to increase the accuracy of measuring the depth of the well and determining the boundaries of geological objects in the well according to well logging data by eliminating the error caused by the deformation of the geophysical cable under the influence of a changing load by automatically introducing correction for cable elongation directly in the well logging process, i.e. in real time in borehole conditions.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для измерения глубины при геофизических исследованиях скважин содержит спускаемый в скважину на геофизическом кабеле глубинный прибор, содержащий модуль естественной радиоактивности пород и разметочную установку, размещенную на прижимном башмаке с рычагами и состоящую из двух наборов электродов микрозондирования и мерной базы, выполненной в виде стержня из материала с низким коэффициентом температурного расширения, и наземную аппаратуру, содержащую запоминающее устройство, входы которого подключены к выходам электродов микрозондирования глубинного прибора, а выходы подсоединены к первому и второму входам блока определения коэффициентов корреляции, выход которого подключен к входу блока анализа, первый выход которого подсоединен к третьему входу блока определения коэффициентов корреляции, а второй - к входу блока установки метки, выход которого подсоединен к первому входу блока привязки, ко второму входу которого подключен выход модуля естественной радиоактивности пород.The task is achieved in that the device for measuring depth during geophysical exploration of wells includes a downhole instrument lowered into the well on a geophysical cable, containing a module of natural radioactivity of rocks and a marking unit placed on a pressure shoe with levers and consisting of two sets of microprobe electrodes and a measuring base, made in the form of a rod of material with a low coefficient of thermal expansion, and ground equipment containing a storage device, inputs which are connected to the outputs of the microsound electrodes of the downhole instrument, and the outputs are connected to the first and second inputs of the correlation coefficient determination unit, the output of which is connected to the input of the analysis unit, the first output of which is connected to the third input of the correlation coefficient determination unit, and the second to the input of the label setting unit the output of which is connected to the first input of the binding unit, to the second input of which the output of the module of natural rock radioactivity is connected.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства, на фиг.2 - блок разметочной установки, на фиг.3 приведена схема блока наземной аппаратуры.The essence of the proposed device is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the device, figure 2 - block marking installation, figure 3 shows a block diagram of ground equipment.

Устройство, реализующее способ, представляет собой комплексный скважинный прибор 1, спускаемый в скважину 2 на геофизическом кабеле 3 с помощью ролика 4, установленного на устье скважины. Прибор включает в себя два набора электродов микрозондирования - 5, 6, расположенных на башмаке 7, прижимаемом к стенке скважины с помощью управляемого рычажного устройства 8, модуль естественной радиоактивности 9, мерную базу (эталон длины), представленную в виде металлического стержня 10, выполненного из материала с низким коэффициентом температурного расширения, например инвара, и имеющую заданную длину. Стержень 10 расположен на прижимном башмаке 7 скважинного прибора 1. Башмак 7 внешней стороной прижимается к стенке скважины управляемым рычажным прижимным устройством 8 для исключения влияния скважинных условий на результаты измерений.The device that implements the method is a complex downhole tool 1, lowered into the well 2 on the geophysical cable 3 using a roller 4 mounted on the wellhead. The device includes two sets of microprobe electrodes - 5, 6, located on the shoe 7, pressed against the well wall using a controlled lever device 8, a natural radioactivity module 9, a measured base (length standard), presented in the form of a metal rod 10 made of material with a low coefficient of thermal expansion, such as Invar, and having a given length. The rod 10 is located on the pressure shoe 7 of the downhole tool 1. The shoe 7 is pressed against the wall of the well by a controlled lever pressure device 8 to exclude the influence of downhole conditions on the measurement results.

Скважинный прибор связан с блоком наземной аппаратуры 11, который состоит из запоминающего устройства 12, блока расчета коэффициента корреляции 13, блока анализа 14, блока установки метки 15 и блока привязки 16. К входам запоминающего устройства 12 подключены наборы электродов микрозондирования - 5, 6, а ко второму входу блока привязки 16 подсоединен модуль естественной радиоактивности 9.The downhole tool is connected to a block of ground equipment 11, which consists of a storage device 12, a unit for calculating the correlation coefficient 13, an analysis unit 14, a labeling unit 15, and a binding unit 16. A set of microprobe electrodes are connected to the inputs of the storage device 12 - 5, 6, and a natural radioactivity module 9 is connected to the second input of the binding unit 16.

Работа устройства заключатся в последовательной реализации следующих операций:The operation of the device consists in the sequential implementation of the following operations:

1. В процессе движения прибора по скважине наборы электродов (каждый набор состоит из 10 электродов) регистрируют значения сопротивления прискважинной зоны. Электроды изготовлены из латунного стержня диаметром 10 мм и вмонтированы в резину башмака 7, которая обеспечивает изоляцию их друг от друга, от корпуса и промывочной жидкости. Расстояние между электродами 1 (2,5) см. Длина разметочной базы, которая представлена металлическим стержнем 10, равняется 1 метру.1. During the movement of the device through the well, sets of electrodes (each set consists of 10 electrodes) record the values of the resistance of the borehole zone. The electrodes are made of a brass rod with a diameter of 10 mm and are mounted in the rubber of the shoe 7, which ensures their isolation from each other, from the body and the flushing fluid. The distance between the electrodes is 1 (2.5) cm. The length of the marking base, which is represented by a metal rod 10, is 1 meter.

2. Регистрируемые диаграммы поступают от первого набора электродов 5 и второго набора электродов 6 в запоминающее устройство 12, а затем в блок расчета коэффициента корреляции 13, где они сравниваются на наличие корреляционных связей, и вычисляется коэффициент корреляции.2. The recorded diagrams come from the first set of electrodes 5 and the second set of electrodes 6 to the storage device 12, and then to the correlation coefficient calculation unit 13, where they are compared for the presence of correlation relationships, and the correlation coefficient is calculated.

3. Далее полученные данные поступают в блок анализа 14, где в зависимости от полученных значений коэффициента корреляции делаются выводы о пропуске шага квантования по глубине или его дублировании. Если коэффициент корреляции максимален, блок установки метки 15 ставит метку. Далее информация поступает в блок привязки 16, где полученная глубинная разметка привязывается к записанной в скважине кривой ГК, поступившей в блок привязки из модуля ГК 9. В том случае, если коэффициент корреляции принимает минимальные значения, программа возвращается в блок расчета коэффициента корреляции и продолжает сравнивать, полученные данные о сопротивлении прискважинной зоны на наличие коррялиционных связей до тех пор, пока не найдет максимального значения. Таким образом, вся промеренная глубина скважины будет складываться из определенного числа длины базы скважинного прибора. Установка меток глубин осуществляется по значениям коэффициентов корреляции, получаемых в процессе сравнения двух диаграмм микроэкранированных зондов, и полученная глубинная разметка автоматически привязывается к записываемой в скважине кривой ГК.3. Next, the obtained data goes to analysis block 14, where depending on the obtained values of the correlation coefficient, conclusions are drawn about skipping the quantization step in depth or its duplication. If the correlation coefficient is maximum, the tagging unit 15 puts a tag. Further, the information goes to the anchor block 16, where the obtained depth marking is tied to the GK curve recorded in the well and received in the anchor block from the GK module 9. If the correlation coefficient takes the minimum values, the program returns to the correlation coefficient calculation block and continues to compare , the obtained data on the resistance of the borehole zone for the presence of correlation links until it finds the maximum value. Thus, the entire measured depth of the well will consist of a certain number of base lengths of the downhole tool. Depth marks are set based on the values of the correlation coefficients obtained in the process of comparing two diagrams of micro-shielded probes, and the obtained depth marking is automatically tied to the GC curve recorded in the well.

Таким образом, привязка данных ГИС обсаженных скважин к глубинной разметке производится модулем ГК.Thus, the casing well logging data is referenced to the depth marking by the GK module.

Использование в предлагаемом устройстве вместо магнитных меток для воспроизведения отметок шкалы корреляционных зависимостей двух диаграмм микроэкранированных зондов с автоматической фокусировкой тока СЭЗ позволяет получать максимальный коэффициент корреляции двух диаграмм микрозондирования, так как показания микрозондов СЭЗ с автоматической фокусировкой тока определяются в основном удельным сопротивлением прискважинной части пласта. Записи диаграмм микрозондирования производятся с помощью двух наборов электродов 5, 6, разнесенных на заданное расстояние друг от друга и расположенных на противоположных концах стержня 10 (таким образом, стержень 10 является жесткой базой (эталоном) между двумя наборами электродов микрозондов). В качестве компаратора в данном методе используются диаграммы микрозондирования.The use of the proposed device instead of magnetic marks for reproducing the correlation dependency scale of two diagrams of micro-shielded probes with automatic focusing of the FEZ current allows to obtain the maximum correlation coefficient of the two microprobe diagrams, since the readings of the SEZ microprobes with automatic focusing of the current are determined mainly by the specific resistance of the borehole part of the formation. Microprobe diagrams are recorded using two sets of electrodes 5, 6 spaced a predetermined distance from each other and located at opposite ends of rod 10 (thus, rod 10 is a rigid base (reference) between two sets of microprobe electrodes). Microprobe diagrams are used as a comparator in this method.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что, во-первых, измерения глубин производятся непосредственно в скважинных условиях, т.е. при действующих на кабель нагрузках, температуре, скорости движения кабеля по скважине и инерции и, таким образом, исключаются погрешности, возникающие за счет деформации кабеля. Во-вторых, в качестве эталона длины используется стержень, изготовленный из материала с низким коэффициентом температурного расширения. В-третьих, в данном способе вместо магнитных меток для корреляции, разметки и привязки диаграмм по глубине используется коэффициент корреляции. В-четвертых, вычисление корреляционных зависимостей между диаграммами происходит в режиме реального времени, в условиях движения прибора по скважине, в отличие от математического анализа, который в свою очередь проводится после измерения и, который не способен выявить и учесть все существующие погрешности. Более того, при исключении нескольких систематических погрешностей, путем ввода поправок, одновременно увеличивается случайная погрешность.The proposed device differs from the known ones in that, firstly, depth measurements are made directly in the borehole conditions, i.e. at loads acting on the cable, temperature, speed of the cable along the borehole and inertia, and thus, errors due to cable deformation are eliminated. Secondly, a rod made of a material with a low coefficient of thermal expansion is used as a standard of length. Thirdly, in this method, instead of magnetic marks, a correlation coefficient is used to correlate, mark, and snap depth charts. Fourth, the correlation dependencies between the diagrams are calculated in real time, under the conditions of the device moving along the well, in contrast to the mathematical analysis, which in turn is carried out after the measurement and which is not able to identify and take into account all existing errors. Moreover, with the exception of several systematic errors, by introducing corrections, the random error increases simultaneously.

Claims

A device for measuring well depth during geophysical exploration, characterized in that it comprises a downhole instrument lowered into the well on a geophysical cable, comprising a rock natural radioactivity module and a marking unit placed on a pressure shoe with levers and consisting of two sets of microprobe electrodes and a measuring base, made in the form of a rod of material with a low coefficient of thermal expansion, and ground equipment containing a storage device, the inputs of which connected to the outputs of the microsound electrodes of the downhole instrument, and the outputs are connected to the first and second inputs of the correlation coefficient determination unit, the output of which is connected to the input of the analysis unit, the first output of which is connected to the third input of the correlation coefficient determination unit, and the second to the input of the label setting unit, the output of which is connected to the first input of the binding unit, to the second input of which the output of the module of natural radioactivity of rocks is connected.