SU1116150A1

SU1116150A1 - Apparatus for determining operational state of casings

Info

Publication number: SU1116150A1
Application number: SU823377736A
Authority: SU
Inventors: Юлий Андреевич Гуторов; Галей Нуриевич Хайдаров; Юрий Алексеевич Сушилов
Priority date: 1982-01-07
Filing date: 1982-01-07
Publication date: 1984-09-30

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБСАДНЫХ КОЛОНН, содержащее механические датчики , включающие щуп с пьезоэлементом дл преобразовани упругих колебаний в злектрические, усилитель и регистрирующий блок, отличающеес тем, что, с целью повышени разрешанмцей способности при определении сквозных нарушений и участков аномальной шероховатости колонны, оно сн-абжено полосонлми фильтрами низких, средних и высоких частот, а механические датчики выполнены в виде разнотипных щупов, закрепленных по периметру корпуса пьезоэлемента, причем фильтры установлены между усилителем и регистрирующим блоком. 2.Устройство по п. 1-, о т л и чающеес тем, что, с целью i повьш1ени эффективности выделени сквозных нарушений стенки колонны, щуп датчика установлен под углом 60&deg; к внутренней поверхности колонны. 3.Устройство по п. 1, о т л и чающеес тем, что, с целью повЕлпени эффективности выделени участков аномальной шероховатости или коррозии, щуп датчика установлен под углом 90 к внутренней поверхности колонны. Од сл1. A DEVICE FOR DETERMINING THE TECHNICAL CONDITION OF OBSIDE PILAMENTS containing mechanical sensors including a probe with a piezoelectric element for converting elastic oscillations into an electric, an amplifier and a recording unit, characterized in that, in order to increase the resolution in determining the through faults and the normal, it is possible to increase the resolution of an uneven oscillation. It is equipped with low-frequency, mid-range and high-frequency filters, and the mechanical sensors are made in the form of various types of probes fixed along the perimeter of the housing a piezoelectric element, with filters installed between the amplifier and the recording unit. 2. The device according to claim 1-, about tl, which is so that, in order to increase the efficiency of the separation of through-wall violations of the wall of the column, the probe of the sensor is set at an angle of 60 & to the inner surface of the column. 3. The device according to claim 1, that is, in order to increase the efficiency of the selection of areas of abnormal roughness or corrosion, the probe of the sensor is set at an angle of 90 to the inner surface of the column. Od cl

Description

Изобрет ение относитс к неофизическим исследовани м скважин и может быть использовано при изучении технического состо ни осадных колонн .The invention relates to neophysical well studies and can be used in the study of the technical state of siege columns.

Известны устройства, в которых информаци о состо нии внутренней поверхности стенки колонны воспринимаетс с помощью механических рычагов , наход пщхс в непосредственном контакте со стенкой колонны СП.Devices are known in which information about the state of the inner surface of the column wall is perceived by means of mechanical levers, being in direct contact with the wall of the SP column.

Недостатком этик.устройств вл етс низка чувствительность и разрешающа способность по различным типам дефектов ((трещины, отверсти , коррози ; стенки колонны, поскольку конструкци датчиков рычагов, щупов )) не обеспечивает их избирательно чувствительности к дефектам.The disadvantage of these devices is the low sensitivity and resolution of various types of defects ((cracks, holes, corrosion; walls of the column, because the design of the sensors of levers, probes)) does not ensure their selective sensitivity to defects.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл определени технического состо ни обсадных колонн, содержащее механические датчики , включающие щуп с пьезоэлементом дл преобразовани упругих колебаний в электрические, передавае)ые по кабелю на поверхность, усилитель и регистрирующий блок С2.The closest to the present invention is a device for determining the technical condition of casing strings containing mechanical sensors including a probe with a piezoelectric element for converting elastic vibrations into electrical ones transmitted via cable to the surface, an amplifier and a recording unit C2.

Недостаток известного устройства состоит в низкой разрешан дей способности к различным типам неоднородностей внутренней стенки колонны.A disadvantage of the known device is the low resolved potency to various types of inhomogeneities of the inner wall of the column.

Цель изобретени - повышение разрешак дей способности при определении сквозных нарушений и участков аномальной шероховатости колонны.The purpose of the invention is to improve the permissibility of the determination of through violations and areas of abnormal roughness of the column.

Указанна цель достигаетс тем, что устройство дп определени технического состо рш обсадных колонн, содержащее щуп с пьезоэлементом дл преобразовани упругих колебаний в электрические, усилитель и регистрирующий блок, снабжено полосогалми фильтрами низких, средних и высоких ч-астот , а механические датчики выполнет 1 в виде разнотипных щупов, закрепленн|,:х по периметру корпуса пьезоэлемента, причем фильтры установлены между усилителем и регистририишм блоком.This goal is achieved by the fact that the device dp for determining the technical condition of casing strings containing a probe with a piezoelectric element for converting elastic vibrations into electrical ones, an amplifier and a recording unit, is equipped with strip-halogen filters of low, medium and high frequency signals, and the mechanical sensors perform 1 in the form of different types of probes, fixed |,: x along the perimeter of the piezoelectric body, and filters are installed between the amplifier and the recording unit.

Кроме того, дл повьш1ени эффективности вьщелени сквозных нарушени стенки колонны, щуп датчика установлен под углом 60° к внутренней поверхности колонны.In addition, in order to increase the efficiency of through penetration of the wall of the column, the probe of the sensor is set at an angle of 60 ° to the internal surface of the column.

Дл повышени эффективности выделени участков аномальной шероховатости или коррозии щуп датчикаTo increase the efficiency of the allocation of areas of abnormal roughness or corrosion of the sensor probe

0202

установлен под углом 90 к внутренней поверхности колонны.installed at an angle of 90 to the inner surface of the column.

На фиг. I приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - конструкци механических щупов 1-го и П-го рода.FIG. I shows the block diagram of the device; in fig. 2 - design of mechanical probes of the 1st and Pth kind.

Устройство содержит корпус зонда 1, чувствительный пьезоэлемент 2, механический щуп 1-го рода 3, механический щуп П-го рода 4, механический щуп Ш-го рода 5, звукопоглощающий экран 6, отсек с радиосхемой 7, обсадную колонну 8, соединительные муфты 9, внутреннюю коррозию или шероховатость 10, трещину в колонне 11, отверстие 12, кабель каротажный 13,|Наземный усилитель 14, полосовые фильтры 15, селекторные каскады 16, генератор селекторных импульсов 17, блок времени селекторов 18, л аграммную ленту трехканальногЬ каротажного осциллографа 19.The device includes a probe body 1, a sensitive piezoelectric element 2, a mechanical probe of the 1st kind 3, a mechanical probe of the N-th kind of 4, a mechanical probe of the S-th kind of 5, a sound-absorbing screen 6, a compartment with a radio circuit 7, a casing 8, connecting sleeves 9 , internal corrosion or roughness 10, crack in column 11, hole 12, logging cable 13, | Ground amplifier 14, band-pass filters 15, selector cascades 16, selector pulse generator 17, selector time block 18, a three-channel log of a logging oscilloscope.

На фиг. 2 обозначены: 21 - щуп 1-го рода; 22 и 26 - корпус зонда; 23 и 27 - стенка колонны; 24 отверстие; 25 - щуп П-го рода; 28 коррози поверхности колонны; ot гол между стенкой колонны и щупом.FIG. 2 marked: 21 - probe of the 1st kind; 22 and 26 - probe body; 23 and 27 - the wall of the column; 24 hole; 25 - probe of the N-th kind; 28 corrosion of the surface of the column; ot goal between the wall of the column and probe.

На фиг. 3-6 показаны амплитудночастотные характеристики (АЧХ) шумового сигнала, возбуждаемого механическими датчиками 1-го и П-го рода а различных дефектах внутренней Поверхности колонны. FIG. Figures 3-6 show the amplitude-frequency characteristics (AFC) of the noise signal excited by mechanical sensors of the first and fifth types and various defects in the internal surface of the column.

Предлагаемое устройство (фиг.П включает в себ скважинный зонд 1, на котором размещены чувствительные пьезоприемники 2. На наружном защитном корпусе пьезоприемников закреплены механические датчики 3,4 и 5 (упругие щупьП различной конструкции , которые наход тс в непосредственном контакте с внутренней поверхностью катонны 8. Каждый чувствительный пьезоприемник в совокупности с механическими датчиками образует самосто тельный узел механоакустического преобразовател , между оторыми размещены звукопоглощающие экраны 6. Вьвле узлов механоакусических преобразователей расположен контейнер с блоком электроники .7. Скважинный прибор соединен с поверхностью каротажьш1м кабелем 13. Наз-емна панель регистрации включает блок предварительного усилител 14, лок полосовых фильтров 15, генераор селекторных импульсов 17, блок 3 временных селекторов 18, выход кот рых подключен к регистратору 19. Предлагаемое устройство работае следуюсцим образом. Скважинный прибор I перемещают в обсаженной скважине вдоль обсадной колонны. При этом механические датчики различной конструкции (фиг. 2, 1 и П), будучи в непосред ственном контакте с внутренней поверхностью колонны, испытывают воз ствие со стороны различных неоднор ностей в виде коррозии внутренних стенок или технологической шероховатости fО, порывов колонны 11, перфорационных или других отверстий 12. В результате взаимодействи ме-ханических датчиков с указанными неоднородност ми.первые вырабат вакгг шумовой сигнал со сложным амп литудно-частотном спектром. Упруги колебани воспринимаютс чувствительными пьезоэлементами 2, преобразуютс затем в электрический сиг и усиливаютс широкополосным усили телем 7 и подаютс по каротажному кабелю 13 на поверхность к измерительной панели. Взаимное вли ние каждого механи ческого датчика на соседний пьезо лемент устран етс за счет применени звукопоглощающего экрана 6, который размещают между соседними пьезоэлементами. Вид типовых спектров, приведенн на фиг. 3-6, показывает, что механические датчики различного типа С1-го и П-го рода) вырабатывают шу мовой сигнал со специфическими осо бенност ми, которые могут быть использованы дл идентификации неодн родностей поверхности колонны. Так например, на диаграмме на фиг.З амплитудно-частотна характеристика (АЧХ) сигнала от датчика 1-го рода, полученна на одиночном отверстии , сосредоточена в низкочастотной области Af,, , в то врем как АЧХ сигнала от датчика П-го рода распределена равномерно по всему диапазону от области до области Afj. Наличие коррозии или шероховатости сказываетс существенно только на поведении АЧХ сигнала от датчика П-го рода диаграммы на :фиг, 4, 5 и 6), в то врем как изм нени АЧХ сигнала от датчика 1-го рода менее заметны. 1504 Учитыва вы вленную информативность отдельных частотных составл ющих амплитудно-частотной характеристики нГгмового сигнала относительно типа и местоположени дефекта неоднородности поверхности колонны , обработка полезного сигнала в наземной панели ведетс путем измерени амплитуд отдельных частотных составл ющих шумового сигнала (фиг.П. Сигнал по кабелю 13 поступает в панель на широкополосный усилитель 14. .С выхода усилител сигнал подает с на три параллельно включенных полосовых фильтра 15 к полосам пропускани : дл первого фильтра - &-f, ; дл второго - д f2; дл третьего Afj , ширина каждой полосы одинакова и подобрана таким образом, что их сумма д if +u.f2 равна полной ширине диапазона шумового сигнала. С выхода каждого полосового (} шьтра сигнал поступает на вход соответствующего селектора 16, работой которого управл ет генератор селекторных импульсов 17. С селекторных каскадов сигнал поступает на вход соответствующих интеграторов 18 и далее на фоторегистратор 19 дл записи показаний на диаграммной ленте. Различные неоднородности внутренней поверхности колонны с помощью предпагаемого устройства выдел ютс путем регистрации частотных составл ющих акустического шума, вызванного трением механических датчиков (шумов различного типа о внутреннюю поверхность колонны. Такие неоднородности как отверсти ,порывы и стыки муфтовых соединений надежно выдел ютс путем регистрации интенсивности шумового сигнала в низкочастотной области (u.f) рабочего диапазона (uf). Коррози про вл ет себ некоторой средней интенсивностьюшумового сигнала примерно одинаковой во всех трех частотных диапазонах , Afzи % Груба и тонка шероховатость технологического происхождени однозначно про вл ют себ повьш1енной ннтенсивностью шумового сигнала соответственно в средней () и высокочастотной (b.fg) област х рабочего диапазона. Предлагаемое устройство позвол ет провести оперативное исследование технического состо ни обсаженной скважины, установить характер неоднородносгей (коррози , шероховатость ) и повреждений (отверсти , порывы) внутренних поверхностей и стенок колонны. При испытани х устройство подтве дило высокую чувствительность к ьмк ро-и макронеоднородност м внутренней стенки обсадной колонны и пока0в зало более высокую по сравнению с серийной аппаратурой (акустический телевизор САТ-1 разрешающую способность. По предварительным подсчетам экономический эффект от применени устройства при исследовании скважин старого фонда составит не менее 1500-2000 руб. на одну скважину.The proposed device (FIG. 1) includes a downhole probe 1, on which sensitive piezo receivers 2 are placed. Mechanical sensors 3,4 and 5 are fixed on the outer protective case of the piezo receivers (elastic probes of various designs that are in direct contact with the inner surface of the cathone 8 Each sensitive piezo receiver, in combination with mechanical sensors, forms a self-contained unit of a mechanical acoustic transducer, between which the absorbing screens 6 are placed. Anoacus transducers house a container with an electronics unit. 7. The downhole tool is connected to the surface using a wire cable 13. The registration panel includes a preamplifier unit 14, a bandpass filter 15, a selector pulse generator 17, a block of 3 time selectors 18, the output of which is connected to the registrar 19. The proposed device works as follows: The downhole tool I is moved in a cased well along the casing. At the same time, mechanical sensors of various designs (Fig. 2, 1 and P), being in direct contact with the inner surface of the column, are affected by various irregularities in the form of corrosion of the inner walls or technological roughness fO, gusts of the column 11, perforation or other holes 12. As a result of the interaction of mechanical sensors with the indicated inhomogeneities. For the first time, a noise signal with a complex amplitude-frequency spectrum was generated. Elastic vibrations are perceived by sensitive piezoelectric elements 2, then converted into electric sig and amplified by a broadband amplifier 7 and fed through a logging cable 13 to the surface of the measurement panel. The mutual influence of each mechanical sensor on the adjacent piezoelectric element is eliminated by the use of a sound-absorbing screen 6, which is placed between adjacent piezoelectric elements. The view of typical spectra shown in FIG. 3-6, shows that mechanical sensors of various types C1 and F-th kind produce a noise signal with specific features that can be used to identify surface heterogeneities of the column. For example, in the diagram in FIG. 3, the amplitude-frequency characteristic (AFC) of a signal from a sensor of the 1st kind, obtained on a single hole, is concentrated in the low-frequency region Af ,, while the frequency response of the signal from a sensor of the U-th kind is distributed uniformly over the entire range from region to region Afj. The presence of corrosion or roughness affects significantly only the behavior of the frequency response of the signal from the sensor of the P-th kind of diagram in: figs, 4, 5 and 6), while changes in the frequency response of the signal from the sensor of the 1st kind are less noticeable. 1504 Considering the informativeness of individual frequency components of the amplitude-frequency characteristic of the NGM signal regarding the type and location of the defect in the heterogeneity of the column surface, the processing of the useful signal in the ground panel is carried out by measuring the amplitudes of the individual frequency components of the noise signal (FIG. Signal through cable 13 enters To the broadband amplifier 14 on the panel. From the amplifier output, the signal supplies from three parallel-connected band-pass filters 15 to the passbands: for the first filter - &-f,; for the second - d f2; for the third Afj, the width of each band is the same and is chosen so that their sum q if + u.f2 is equal to the full width of the noise signal band. From the output of each band pass (} the signal is fed to the input of the corresponding selector 16, whose operation is controlled by the generator of selector pulses 17. From the selector stages, the signal is fed to the input of the corresponding integrators 18 and then to the photo recorder 19 to record readings on the chart tape. The various inhomogeneities of the inner surface of the column are distinguished by the predicted device by detecting the frequency components of acoustic noise caused by friction of mechanical sensors (noise of various types on the inner surface of the column. Such heterogeneities as holes, gusts and couplings of couplings are reliably distinguished by recording the intensity of the noise signal in the low-frequency range (uf) of the working range (uf). Corrosion exhibits a certain average intensity of the noise signal Afz and% Coarse and fine roughness of technological origin are unambiguously shown by the increased intensity of the noise signal, respectively, in the middle () and high-frequency (b.fg) areas of the operating range. the state of the cased well, the nature of heterogeneity (corrosion, roughness) and damage (holes, gusts) of the inner surfaces and walls of the column. During the tests, the device confirmed a high sensitivity to the Cmpro and Macro-Inhomogeneities of the inner wall of the casing and showed a higher resolution than the serial equipment (acoustic television CAT-1). According to preliminary estimates, the economic effect of using the device Fund will be at least 1500-2000 rubles per well.

2323

2f2f

//

2727

/ Х/ X

-Y/ 26-Y / 26

//

25 2825 28

у.y

Фиг.22

ОтверстиеHole

ШSh

Крупна ujepoj oBamocmb Аш Мелка шерохоба/ггость f,кrцKrupna ujepoj oBamocmb Ash Melka roughness / f fg, krc

Claims

1. DEVICE FOR DETERMINING THE TECHNICAL CONDITION OF CASING COLUMNS, containing mechanical sensors, including a probe with a pye-element for converting elastic vibrations into electric ones, an amplifier and a recording unit, which, in order to increase the resolution ability to determine through violations and areas of abnormal roughness of the column, it is equipped with bandpass filters of low, medium and high frequencies, and mechanical sensors are made in the form of heterogeneous probes mounted around the perimeter of the pye oelementa, wherein the filters are installed between the amplifier and the recording unit.

2. The apparatus of claim. T, l and m of sistent in that, in order to increase recovery efficiency through the column wall disorders, sensor probe 60 is mounted at an angle ^e to the inner surface of the column.

3. The device pop. 1, characterized in that, in order to increase the efficiency of highlighting areas of abnormal roughness or corrosion, the probe probe is installed at an angle of 90 ^e to the inner surface of the column.