SU765771A1 - Скважинный зонд каротажной аппаратуры - Google Patents

Description

i

Изобретение относитс  к устройствам дл  геофизических исследований скважин и предназначено дл  локализации пластов, пропластков и ЗОИ трещиноватых пород, оценки свойств пород, пройденных скважиной, а также дл  определени  технического состо ни  обсадных колонн или насосных труб, которыми оборудуютс  скважины.

Дл  определени  характера и последовательности залегани  пород, пройденных скважиной, используетс  аппаратура акустического каротажа , например типа АСКУ, содержаща  наземный блок с усилителем, регистратором, фильтрами, и скважинный прибор с охранным корпусом, генератором, излучателем, приемниками, усилителем , акустическими изол торами, виброизол ционными центраторами 1.

Однако зависимость степени подробности литолотического расчленени  пород от таких характеристик как размер (база) зонда   шаг измерени , причем база должна бъпь выбрана меньше мощности самого тонкого интересующего нас сло , ведет к снижению точности, измерени  и производительности работ. Отечественные станции акустического каротажа имеют базы от 0,7 до 2,0 м. Кроме того,отсутствует возможность с помощью этой аппаратуры однозначного выделени  пластов мощностью менее 0,7 м, а также неприменимость ее дл  определени  технического состо ни  обсадной колонны , а также конструктивна  и схемна  сложность .

Известен скважинный акустический телевизор , принцип действи  которого основан на

10 воспронзведении на экране электроннолучевой трубки информации об интенсивности сигналов, упругих колебаний отраженных от пород слагающих стенку скважины. Интенсивность сигналов зависит от физических свойств этих по15 род. Разрешающа  способность прибора негамеримо выше, чем у методов акустического и гамма-каротажа и позвол ет выдел ть очень тонкие пластъ (пор дка 2,5 см и более) с измен ющимс  литологическим составом.

Л

Акустический телевизор содержит наземный блок с усилителем, регистратором и скважнниый прибор с охранным корпусом, усилителем, генератором, излучателем, приемником, устрой37 ством азимутальной прив зки (электродвигатель , феррозонд, генератор), металлическими центраторами 2. Этом/ акустическому телевизору свойственна мала  производительность - 250 м скважины в час и необходимость предварительной подготовки скважины к исследовани м. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  скважинный зонд каротажной аппаратуры, содержащий чувствительный элемент в виде щупа и преобразователь с предварительным усилителем 3J., При спуске в скважину устройство блокиров ки щупа - рычагов удерживает щуп в сложенном виде. Кроме своего пр мого назначени  - получени  кавернограммы скважины, информаци , получаема  устройством, используетс  дл  уточнени  геологического разр да скважины. Основными недостатками зтого устройства с точки зрени  расчленени  пород  вл етс  отсутствие пр мой информации о свойствах пород и неприменимость дл  определени  технического состо ни  обсадных колонн, а также наличие устройства дл  блокировки измерительных рычагов скважинногр зонда при его спуске в скважину. Целью изобретени   вл етс  повышение разрешающей способности при производстве работ в скважине. Достигаетс  это тем, что щуп выполнен в виде упругого элемента, а в качестве преобразовател  применен датчик вибраций, к котором жестко прикреплен одним концом щуп, прикрепленный к преобразователю с помощью про межуточного виброввода, при этом выход виброввода вьшолнен в виде концентратора упругих колебаний, например экспоненциального. На фиг. 1 изображена конструкци  скважинного зонда каротажной аппаратуры с однощупо вой вибрационной головкой, в которой L-образный виброщуп закреплен цанговым зажимом на фиг. 2 - сечение А-А скважинного прибора на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант конструкции многощуповой вибрационной головки с четырьм  Z-образными виброщупами; на фиг. 4 сечение Б-Б вибрационной головки на фиг. 3; на фиг. 5 - вариант креплени  Z-образного виброщупа в многощуповой вибрационной го . ловке, с помощью вкладыша и винтов; на фиг. 6 - сечение В-В на фиг. 5; на фиг. 7 - вариант креплени  L-образного виброщупа в многощуповой вибрационной головке и после-довательность положений виброщупа при изменении направлени  движени  скважинного прибора; на фиг. 8 - блок-схема устройства. Устройство содержит скважинный зонд 1 и наземный блок 2, соединенные кабелем 3Скважинный зо1Ш 1 содержит упругий L-образный щуп 4, закрепленный цанговым зажимом 5 на входном конце виброввода 6. На выходном т конце виброввода 6, выполненном в виде концентратора упругих колебаний, закреплендатчик вибраций 7, соединенный проводами с входом предварительного усилител  8, к выходу которого подключен кабель 3. Дл  устранени  помех от трени  охранного корпуса 9 и кабел  3 о стенку скважины охранный корпус 9 отделен от головки кабельного ввода 10 акустическим изол тором 11 и снабжен двум  комплектами центраторов 12. Дл  компенсации смещени  скйажинного прибора 1 с оси скважины от несимметричного воздействи  упругого виброщупа 4 усы центраторов 12 расположены неравномерно по образующей мест их креплени . Акустический изол тор 11 и усы центраторов 12 изготовлены из эластичных не провод щих вибрации материалов и по конструкции аналогичны используемым в скважинных приборах акустического каротажа. Наземный блок 2 содержит усилитель J3, анализатор вибраций 14 и регистратор 15. Анализатор вибраций 14, в зависимости от требований к детальности исследований, содержит полосовые фильтры, амплитудные селекторы и т.п В описываемом варианте каротажной аппаратуры анализатор вибраций 14 содержит только фильтры верхних и нижних частот. Устройство работает следующим образом. При спуске скважинного зонда 1 в скважину 16 щуп 4 находитс  в положении 17 (см. фиг. 7). В начале подъема скважинного прибора 1 щуп 4 свободным концом упираетс  в неровность стенки скважины 16 и кратковременно занимает положение 18, а затем переходит в рабочее положение 19. L или Z-образна  форма щупов 4 обеспечивает смену направлени  движени  скважинного прибора 1 без повреждени  щупов 4, что позвол ет обойтись без устройств блокировки щупа 4 (отведение его конца от стенки скважины 16) на врем  спуска. При движении конец щупа 4 поджат к стенке скважины 16 и вибрирует на ее структурных неровност х, отчего в нем возбуждаютс  упругие колебани  вибраций, которые передаютс  на виброввод 6 и по его концентратору поступают на датчик вибраций 7. Последний преобразует упрзтие колебани  вибраций в электрические сигналы вибраций, поступающие через предварительный усилитель 8 и кабель 3 на усилитель 13. С выхода усилител  .13 сигналы вибраций подаютс  на регистратор 15 и анализатор вибраций 14, который раздел ет сигналы вибраций на высокочастотные и низкочастотные составл ющие , также поступающие на регистратор 15. Сигналы вибраций и результаты их 576 анализа воспроизвод тс  регистратором 15 на общем носителе 20 в виде исходной 21., низкочастотной 22 и высокочастотной 23 виброграмм При движении щупа 4 по различным породам характер его вибраций также будет различным. При посто нной скорости движени  щупа 4 размер неровностей определ ет частоту вибраций , а твердость породы определ ет амплитуду вибраций. Так, при равномерном движении виброщупа 4 в скважине 16 на участках твердых пород 24 в исходной виброграмме 21 преобладают высокочастотные составл ющие приблизительно одинаковых амплитуд, так как поверхность разбуI ренной твердой породы 24 покрыта мелкими, твердыми и близкими по размерам неровност ми . На участке твердых трещиноватых пород 25 исходна  21 виброграмма имеет сложный частотный и амплитудный состав. Низкочастотные вибрации большой амплитуды обусловлены трещинами , при пересечении которых конец виброщупа 4 испытывает , сильные удары об их противоположные кра . Высокочастотные вибрации обусловлены мелкими неровност ми на стенке скважины, на которых конец щупа 4 вибрирует более равномерно. На участке м гких пород 25 исходна  21 ви рограмма содержит низкочастотные составл ющие малых амплитуд, так как неровности м гких пород 25 конец щупа 4 легко сминает и частично проникает в породу, что дополнител но демпфирует вибрации. Показанный на вибро граммах одиночный сигнал повышенной амплитуды обусловлен вибрацией щупа 4 на отдельном твердом включении в м гкую породу 26. Указанные особенности вибраций щупа 4 на структурных неровност х стенки скважины 16 особенно четко выдел ютс , если исходна  21 виброграмма подвергаетс  дополнительному анализу по параметрам вибраций. На чертеже показаны результаты частотного анализа исходной виброграммы 21, разделением ее на низкочастотные 22 и высокочастотные 2 составл ющие . Аналогичные виброграммы регистрируютс  каротажной аппаратурой при перемещении сква жинного зонда 1 внутри труб, которыми обору дована скважина, например обсадных 27 или насосных. При этом на участке технически исправных труб в виброграммах преобладают вы- сокочастотные составл ющие небольших амплитуд , обусловленные технологией изготовлени  труб. На участке труб, подверженных коррозии , - низкочастотные составл ющие больших ам плитуд. На участке с отложением парафинов плавные низкочастотные составл ющие малых амплитуд, а на стыках труб - отдельные низкочастотные выбросы больших амплитуд. . В общем случае, предпочтительной  вл етс  однощупова  конструкци  вибрационной головки , так как регистрируемые от нее виброграммы легче интерпретировать. Однако в некоторых случа х с помоц ю многошуповой вибрационной головки можно получить более полную и достоверную информацию, например, при исследовании трещиноватых зон. Прн многощуповой конструкции виброщупы могут быть изготовлены как L так и Z-образной формы. Крепление каждого щупа 4 на входном конце виброввода 6 в этом случае рационально осуществл ть при помощи вкладыщей 28 и вннтов 29 (см. фиг. 6), обеспечивающих быструю смену щупов. Технико-зкономнческие результаты, которые могут быть достигнуты при использовании -изоб- ретени , определ ютс  высокой разрешающей способностью (обеспечивающей выделение самых тонких пропластков), возможностью оцен-. ки технического состо ни  обсадных и насосных труб, высокой производительностью, простотой конструкции и схем, а также возможностью использовани  серийных устройств. ормула изобретени  1.Скважинный зонд каротажной аппаратуры, содержащий чувствительный элемент в виде щупа и преобразователь с предварительным; уснлителем , отличающийс  тем, что, с целью повышени  разрешающей способности при производстве работ в скважине, щуп вьшолнен в виде упругого элемента, а в качестве преобразовател  применен датчик вибраций, к которому жестко прикреплен одним концом щуп. 2.Зонд по п. 1, отличающийс  тем, что щуп прикреплен к преобразователю с помощью промежуточного виброввода. 3.Зонд по пп. 1 и2, отличающийс   тем, что выход виброввода выполнен в виде концентратора упругих колебаний, например экспоненциального. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Булатова Ж. М., Волкова Е. А., Дубров Е. Ф. Акустический каротаж. Л., Недра, 1970, с. 99-105. 2. Современные достижени  в методике и технике разведочной геофизики. Обзоры зарубежной литературы, сери  - Нефтегазова  геологи  и геофизика. - М.; ВНИИОЭНГ, 1970, с. 92-96. 3. Справочник геофизика, т. 2, М., Гостопиздат , 1961, с. 334, рис. 138 (прототип).

Фиг. 2

Фиг.1

Фиг.З

В- в

Claims (3)

1. Формула изобретения

   1. Скважинный зонд каротажной аппаратуры, содержащий чувствительный элемент в виде щупа и преобразователь с предварительным: усилителем, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности при производстве работ в скважине, щуп выполнен в виде упругого элемента, а в качестве преобразователя применен датчик вибраций, к которому жестко прикреплен одним концом щуп.
2. 2. Зонд поп. 1, отличающийся тем, что щуп прикреплен к преобразователю с помощью промежуточного виброввода.
3. 3. Зонд по пп. 1 и 2, отличающийс я тем, что выход виброввода выполнен в виде концентратора упругих колебаний, например экспоненциального.