SU987548A1 - Способ акустической профилеметрии скважин - Google Patents

Способ акустической профилеметрии скважин Download PDF

Info

Publication number
SU987548A1
SU987548A1 SU803226479A SU3226479A SU987548A1 SU 987548 A1 SU987548 A1 SU 987548A1 SU 803226479 A SU803226479 A SU 803226479A SU 3226479 A SU3226479 A SU 3226479A SU 987548 A1 SU987548 A1 SU 987548A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
well
ultrasound
scanning
acoustic
information
Prior art date
Application number
SU803226479A
Other languages
English (en)
Inventor
Алик Усманович Ишмухаметов
Иван Герасимович Жувагин
Александр Андреевич Красильников
Вячеслав Иванович Стрелков
Радиф Галиевич Гумеров
Валерий Васильевич Шершнев
Аркадий Иванович Шутемов
Original Assignee
Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики filed Critical Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики
Priority to SU803226479A priority Critical patent/SU987548A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU987548A1 publication Critical patent/SU987548A1/ru

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

1
Изобретение относитс  к области промыслово-геофизических исследований в скважинах и предназначено дл  изучени  технического .состо ни  колонны обсадных труб и открытого ствола скважины.
Известные способы акустических измерений дальностей эхо-методом основаны на определении интервального времени распространени  упругих колебаний между моментами излучени  и приема ультразвукового импульса. По известной скорости распространени  ультразвука в среде акустического ;тракта временные интервалы пересчитывают в дальности.
Так, в известном способе, осно;ванном на сканировании ультразвуковыми импульсами стенки заполненной жидкостью скважины, измер ют времена распространени  ультразвука от излучател  до отражающих участков сканируемой поверхности и., полага  извест НОЙ скорость распространени  ультразвука , вычисл ют искомые дальности , в том числе средние значени  диаметров скважины в выбранных секторах наблюдаемых ее сечени х и регистрируют полученные результаты изме-. рений в виде диаграмм горизонтальных или вертикальных профилей сечени  ij.
Указанный способ обладает невысо10 кой точностью измерени  дальностей, котора  обусловлена предположением, что скорость ультразвука в промывочной жидкости известна в интервале исследований. Поскольку значени 
15 скорости обычно неизвестны и завис т от составе промывочнхэй жидкости, а также термобарических условий в скважине , постольку известный способ не может быть использован при количе20 ственной интерпретации получаемых результатов.

Claims (1)

  1. Наиболее близким к предлагаемому изобретению  вл етс  способ измере9 ни  диаметра скважиньк (профилеметрии скважин), основанный на сканировании ультразвуком стенки заполненной жидкостью скважины и измерении времени Т распространени  ультразвука до i-ых отражающих уча.стков поверхности стенки, а, также определеНИИ скорости ультразвука в скважинной жидкости по времени ДТ прохождени  ультразвуком фиксированного рассто ни ми между двум  акустическими преобразовател ми (или отражател ми ) , расположенными на известных рассто ни х L, и L от. неподвижного излучател  датчика скорости. По известной скорости ультразвука в жидкости .временные интервалы пересчитываютс  в дальности, которые используют дл  построени  профилеграмм (или кавернограмм) ствола скважины . Указанный способ обладает следую щими недостатками. Акустический трак по сканирующего излучател  до стенки скважины представл ет собой трехслойную среду, состо щую из масла, заполн ющего отсек с акустическим датчиком резины, изолирующей его от скважинной среды и промывочной жидкости. Поэтому измер емые времена распространени  эхо-сигналов в неодно1эодной среде сложным образом завис т от акустических параметров упом нутых сред, а также термобарических условий в скважине. При условии , когда акустический путь ультра звука в масле и резине оказываетс  соизмеримым с длиной акустического пути в промывочной жидкости, исполь зование скорости ультразвука в промы вочной жидкости дл  вычислени  акустического пути эхо-сигналов привод к большим погрешност м и неоднознач ной интерпретации результатов измерений . Например, при исследовании большинства .скважин, бур щихс  на нефть и газ, с номинальными диаметрами 125-300 мм, используютоскважин ные приборы с наружным диаметром око ло 100 мм. Длина акустического пути в этих случа х, от скважинного прибора до стенки скважины может соста вить 125-200 мм. Обычно, из соображений эксплуатационной надежности, толщину резиновой трубы выбирают ра ной -5 мм, а слой масла между преобразователем и,резиной в зависимости от конструкции акустического да чика может составить 5-10 мм при размещении преобразовател  по оси скважинного прибора или вблизи резиновой трубы соответственно. Из сказанного следует, что скорость ультразвука в акустическом тракте сканирующего преобразовател  может значительно отличатьс  от скорости в промывочной жидкости, особенно при исследовани х скважин малого диаметра . Поэтому известный способ позвол ет судить лишь о форме наблюдаемых сечений (или диаметров) скважины и не может быть использован дл  однозначной количественной оценки его размеров и наблюдаемых нарушений. Кроме того, известный способ обладает большой информативной избыточностью передаваемых и регистрируемых сообщений о временах распространени х- эхо-сигналов, обусловленной формированием первичнойинформации ненормализованной структуры, ограничивающей возможность его комплексировани  с другими геофизическими Методами исследований, например с акустическим видеокаротажом, при котором резко возрастают требовани  обогащени  передаваемой информации. Возникновение избыточности легко пон ть при представлении сообщени  Т I в виде двух составл ющих: , (О где Т посто нна  составл юща , характеризующа  рассто ние от излучател  до цилиндрической поверхности скважины с нормальным диаметром (в дальнейшем номинальным профилем сечени ); переменна  составл юща , характеризующа  дефекты номинального профил  сечени . Поскольку величина Tj несет информацию о номинальном диаметре скважины , значение которого, обычно, известно , она  вл етс  избыточной в сообщении Tj , так как не добавл ет информации . К недостаткам способа следует также отнести отсутствие метрологического обеспечени  и средств контрол  результатов измерений, снижающих эффективность способа при исследовани х технического состо ни  ствола скважины. Цель изобретени  - повышение томности и метрологическое обеспемение измерений. Поставленна  цель достигаетс  Тем, что согласно способу акустической профилеметрии скважин, основанному на сканировании ультразвуком стенки заполненной жидкостью .скважины и измерении времени J расг пространени  ультразвука до i-x отражающих участков поверхности стенки , а также на определении скорости ультразвука в скважинной жидкости по времени ДТ прохождени  ультразву ком фиксированного рассто ни  Д1 меж ДУ двум  акустическими преобразовател ми . (или отражател ми)j расположенными на известных рассто ни х L/f и неподвижного излучател  датчика скорости, размещают оба преобразовател  на одинаковых рассто ни х от оболочки скважинного прибора , устанавливают значение L-j равным рассто нию от сканирующего излучател  до условной цилиндрической поверхности скважины номинального диаметра , измер ют интервальные времена Д.,-Тц пробега ультразвуком зазоров по i-й направлени м сканировани  Между номинальным и фактическими диаметрами скважины, форми руют сигналы временных меток дальности с периодом следовани  ДТ, и Т,, и используют их как масштабные единицы , дальностей дл  калибровки аппаратуры , установки масштаба записи - информации, разметки профилеграммы, измерени  зазоров АХ в единицах дЧ. а также контрол  результатов измерений . На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. В акустическом Отсеке 1, изолированном от промывочной жидкости 2 резиновой трубкой 3 и заполненном маслом i размещают вращающийс  воКРУГ оси скважинного прибора 5 ультразвуковой преобразователь 6, сканирующий стенку 7 скважины, и неп движный преобразователь 8 датчика скорости , облучающий через зеркало 9 отра жатели 10 и 11, причем длины L и Lj акустических путей от излучател  до отражателей могут устанавливатьс  п ред спуском прибора в скважину. Оба преобразовател  работают в совмещенном режиме (передача-прием) и расположены на равных рассто ни х от . резиновой трубки 3. Поэтому на равных участках акустических трактов от преобразователей 6 и 8 интерваль- . ные времена распространени  ультразвука также одинаковы. .Использу .это условие, устанавливают длину акустического пути L, равной акустическому пути Хц от сканирующего преобразовател  6 до условной цилиндрической поверхности 12, образованной скважиной с номинальным диаметром и принимают, что интервальные времена Тц и Т| между моментами излучени  зондирующих импульсов преобразовател ми 6 и 8 и приема эхо-сиг;Налов , отраженных от поверхностей :12 и отражател  11 соответственно, равны между собой, . .По1этому интервальные времена Т сигналов дальностей между моментом излучени  сканирующего импульса и моментом приема его от i-ro отражающего участка стенки 7 скважины можно представить в виде гдеЛТ - врем  прохождени  ультразвуком зазора Д X между поверхностью 12 и стенкой 7 (туда и обратно). Использование эталонной дальности , а также идентичностей акустических трактов на этих участках акустического пути позвол ет представить искомые дальности X в виде двух слагаемых %.ь,,дт,-, (ъ) где скорость ультразвука в жидкости , независ щих от вариации скорости ультразвука в масле и резине. Поэтому данный способ позвол ет повысить точность профилеметрии .и однозначно судить как о форме, так и размерах наблюдаемых сечений скважины и нарушений ее ствола, а также расшир ет область его использовани , например метрологического обеспечени  профилеметрии. Из чертежа следует , что благодар  размещению преобра зователей на одинаковых рассто ни х от резиновой оболочки скважинного .прибора и идентичности акустических рред на этих участках (по их составу и прот женности), времена распространени  ультразв-ука на равных рассто ни х от излучающих плоскостей преобразователей равны друг другу. Принима  Lg равным известному рассто нию Х, от сканирующего пре- . образовател  до условной цилиндрической поверхности скважины номинального диаметра, с учетом сказанного , можно записать, что ,, С4; где Т и Т, - времена пробега ультра звуком рассто ний Хи и L/2. соответственно. Поэтому времена распространени  ультразвуковых импульсов от сканирующего излучател  до i-х отражающих участков стенки скважины можно представить в вида . где Д.Т - интервальное врем  пробега ультразвуком зазоров по i-M направлени м сканирова ни  между номинальным и фа тически наблюдаемым профил ми сечений скважины. Уравнение (З) с учетом (4) соответствует уравнению.дальностей х;--Хн -дх ,-, U) где Х - искомые знамени  дальностей от излучател  до i-x отража ющих участков породы, значени  зазоров по i-м направлени м сканировани  меж ду номинальным и наблюдаемым профил ми сечени  сква ЖИН1Ы. Из выражени  Сб ) видно, что представление информации Xj в виде двух слагаемых, из которых одно можно имитировать при определенных уелоВИЯХ известным рассто нием L, а вто рое - зазором между номинальным и наблюдаемым профил ми сечени  сква жины, позвол ет в принципе исключит вли ние вариации скорости ультразву ка в промежуточных средах скважинно го прибора на результаты измерений дальностей,, По вычитании из (6) величины априорной информации L получим с уче том С5) уравнени.е дальностей со сн  той избыточностью . дх. ) .представл ющее собой существенную часть информации (6. Эту информацию могут использовать буровые и ге физические службы при подсчете . цемента, необходимого дл  запол нени  пространства между обсадной колонной и породой при проведении тампонажных работ, оценке технического состо ни  ствола скважины, а также дл  коррекции искажений геофизической информации, обусловленных изменени ми геометрии сечени  скважины в функции глубины соответственно . Метрологическое обеспечение акустической профилеметрии по предлага-емому способу основано на возможности использовани  при выполнении Т(эебовани  выражени  С) известного способа сравнени  измер емого параметра с эталоном. На участке акустического пути Х в качестве такого эталона используют известное интервальное врем  Т, . величину которого принимают посто нной в течение времени полного оборота сканирующего преобразовател . Каждый раз, начина  с момента излучени  зондирующего импульса, сравнивают текущее значение времени распространение Т- с известным временем Т| и. при выполнении услови  формируют маркерный импульс Тц, соответствующий моменту прохождени  ультразвуком упом нутой поверхности, а также моменту начала отсчета 0 интервального времени Л . На участках акустического пути в качестве эталона принимаем интервальное врем  ДТ, величину которого также принимают посто нной в течение упом нутого времени обэора наблюдаемого данного сечени  скважины . , (О) Из соотношени  ДЬ - i.Tb полученного после преобразовани  ( , вытекает очевидна  возможность количественной оценки зазоров ДХ, в единицах Д1 путем сравнени  текущей информации ЛТ;; с эталоном дТ. Например, когда величина дТ,- принимает значени  О, Д ,Д2ДТ1, абсолютные значени  зазоров равны дальност м О, L, 2&U . .. Физически разделение акустического пути Х, на два участка и использование двух эталонов сравнени  вызвано неоднородностью сред на этих участках (Хц иДХ1) средние скорости ультразвука в которых (л и ATj) могут существенно отличатьс  друг от друга . Поэтому подобное измерение может быть обеспечено только в случае , когда сравниваемые сигналы Т и Тц, ДТ; и дТ измерены в средах , имеющих одинаковую среднюю ско рость ультразвука. Так, сравниваемые интервальные времена (8) измерены в однородной среде (скважинной жидкости), а равенство средних скоростей в многослойной среде на равных участках обеспечено приве денными конструктивными требовани м к идентичности слоев и их прот женност м . Указанное соотношение (8) исполь зуют дл  калибровки профилемеррв при помощи поверочного устройства, представл ющего собой трубу, внутренн   поверхность которой имеет, например, две соосно расположенные цилиндрические поверхности, различающиес  диаметрами на величину 2AL Принима  трубу меньшего диаметра в качестве условной цилиндрической поверхности скважины номинального д аметра с известным паспортным значе нием рассто ни  Хц , а трубу большого диаметра в качестве иммитатора каверны с известным паспортным значением рассто ни  Х ста на вливают рассто ни  AL датчика ск рости профилемера равными соответственно и провод т измерени  профилей .-сечени  внутренних поверх ностей труб согласно данно,му способ Если при измерении зазора трубы меньшего диаметра окажетс , что измеренные интервальные времена Т.. и Х ДТ равны нулю соответственно, то установка отражающей мишени на рассто нии L проведена правильно. При измерении зазоров в трубе большего диаметра должно выполн тьс  тр бование ДТ T . При несоответствии указанных требований провод т соответствующую переустановку мишеней, добива сь указанных требований. Аналогичную калибровку можно проводить на поверочном устройстве, имеющем большее число упом нутых соосных цилиндрических полостей Из соотношени  ( В ) также вытекает возможность определени  зазоров (в единицах Д1) путем простого считывани  информации ДТ,| по шкале эта лонных значений Д.Т при представлении профилеграммы в виде совокупности векторов ДТ, совмещенных по i-M направлени м сканировани  и началам отсчетов интервальных времен со шкалой эталонных значений А Tj. Синтез такого изображени  осуществл ют известными способами, использу  дл  этого электроннопучевые средства представлени  информации и регистрации изображени  с экрана электроннолучевой трубки. Например, при координатном представлении профилеграммы в декартовой системе координат изображени  информации и масштабной сетки с шагом ДТ, формируют в виде множества вертикальных точечно-столбиковых символов, размещенных на горизонтальной шкале i-x направлений сканировани , и шкалового растра в виде горизонтальных линий с шагом по вертикали , пропорциональным величине сигнала ДТ(. При отображении такой композиции в едином масштабеи выполНении услови  совмещени ; изображений и дТ по началам отсчетов интервальных времен на всех i-x направлени х сканировани , значени  зазоров (в единицах ди) равны величинам точечно-столбиковых символов в единицах ДТ. При этом обща  нулева  лини  начал отсчетов интервальных времен ( иДТ1.0) в соответствии с условием выражени  С 4), соответствует точному местоположению слеДа сечени  упом нутой цилиндрической поверхности скважины плоскостью сканировани . Подобный способ отображени  профилеграммы зазоров, а также шкалы дальностей с ценой шага, точно, равной акустической бaзeДL датчика GKO рости, используют дл  калибровки профилемера, оперативного контрол  профилеметрии на скважине и выбора (установки).масштаба записи. При технической реализации способа используют известные способь передачи информации от скважинного прибора и наземной измерительной , измерени  интервальных времен, хранени  и регистрации результатов измерени  этих времен, а также координатного отображени  информации на экране электроннолучевого индикатора . В скважинном приборе формируют сигналы S{ О О 5ц, , соответствующие моментам начала кругового обзора сканирующим пр.еобразователем , излучени  и приема ультразвуковых , импульсов, отраженных |иишени ми и i-ми,отражающими участ ,11 ками стенки скважины соответственно . Эти сигналы передают на поверхность методом разделени  во времени: медленно мен ющуюс  информацию а ь и 51,2 передают один раз в на-у чале кругового обзора, а быстро мен ющуюс  SQ и..5 с частотой посылок сканирующих импульсов. В наземной панели измер ют ин тервальные времена Тц, Т д и ДТ и регистрируют их, в сопровождении с сигналами sjf и кода глубина и получают массивы, содержащие полную информацию дл  построени  профи леграммы зазоров, калибровки профилемера и контрол  результатов измерений . В качестве примера рассмотрим реализацию, возможности оперативной профилеметрии и контрол  в процессе каротажа, использу  известные способы и устройства электроннолучевых средств представлени  информации в декартовой системе координат. По служебным сигналам SQ у танав ливают электроннолучевой индикатор (эли) в исходное положение, при котором электронный луч фиксируют на левом нижнем участке экрана. Начина  с этого момента, каждый раз по сигналу маркерного импульса осуществл ют равномерное горизонтальное шаговое развертывание луча ЭЛИ с фиксацией его положени  и подсветкой I в момент остановки, в результате которого образуетс  горизонтальный точечный растр i-x позиций , соответствующих i-м направле ни м сканировани  . Эта лими , физически представл юща  след сечени  условной Цилиндрической поверхности плоскостью сканировани ,  вл етс  геометрическим местом точек нулевых значений интервальных времен и ATi . В моменты фиксации i-x позиций осуществл ют развертывание электрон ного луча по вертикали и одновременно формируют сигналы меток дальностей с периодом .следовани  ДТ,, которые используют дл  подсветки лу ча ЭЛИ в моменты времени пдТ, {гд п - числа натурального р да), форми ру  тем самым точечный шкаловый рас на котором аналогичным образом фиксируют соответствующее i-й позиции сканировани  значение интервального времени ЛТ4. 8 После прихода каждого очередного маркерного импульса Т,,. последовательность формировани  шкалового. растра и отображени  информации ДТ. повтор ют др прихода сигнала S. После отображени  всего информационного массива, прин того за врем  полного оборота преобразовател  на экране ЭЛИ будет представлена композици  двумерного изображени  шкалового растра в виде р да горизонтальных линий с шагом между ними , равнымAL, совмещенного по 5-М напра.влени м сканировани , началам отсчетов интервальных времен и масштабу отображени  с контурным изображением профилеграмм зазоров, Означени  которых (в единицах AL) по -м направлени м сканировани  получают простым считыванием информации шка е значений Л Tj . Подобное представление упом нутого массива информации  вл етс  эффективным, и удобным средством контрол  измерений, масштабировани  профилеграмм, а также калибровки профилемеров. Таким образом, предлагаемый способ использовани  размерных и временных параметров датчика скорости позвол ет значительно увеличить точность измерений, а также решить задачу метрологического обеспечени  акустической профилеметрии в сква-жинах . Формула изобретени  Способ акустической профилеметрии скважин, основанный на сканировании ультразвуком стенки заполненной жидкостью скважины и измерений времени Т распространени  ультразвука до i-x отражающих участков поверхности стенки, а также на определении скорости ультразвука в скважинной жидкости по времени ATjj прохождени  ультразвуком фиксированного рассто ни  Д1 Между двум  акустическими- преобразовател ми (или отражател ми), расположенными на изв естных рассто ни х Ц и Lv2 от неподвижного излучател  датчика скорости, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и метрологического обеспечени  измерений, размещают оба преобразовател  на.одинаг ковых рассто ни х от оболочки скважинного прибора, устанавливают зна
SU803226479A 1980-12-29 1980-12-29 Способ акустической профилеметрии скважин SU987548A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU803226479A SU987548A1 (ru) 1980-12-29 1980-12-29 Способ акустической профилеметрии скважин

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU803226479A SU987548A1 (ru) 1980-12-29 1980-12-29 Способ акустической профилеметрии скважин

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU987548A1 true SU987548A1 (ru) 1983-01-07

Family

ID=20935104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU803226479A SU987548A1 (ru) 1980-12-29 1980-12-29 Способ акустической профилеметрии скважин

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU987548A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9447651B2 (en) 2010-08-31 2016-09-20 Welltec A/S Sealing system
RU2660400C1 (ru) * 2017-07-13 2018-07-06 Публичное акционерное общество "Газпром" Способ определения формы и размеров каверны подземных хранилищ газа, создаваемых в отложениях каменной соли, и звуколокатор для реализации способа

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9447651B2 (en) 2010-08-31 2016-09-20 Welltec A/S Sealing system
RU2660400C1 (ru) * 2017-07-13 2018-07-06 Публичное акционерное общество "Газпром" Способ определения формы и размеров каверны подземных хранилищ газа, создаваемых в отложениях каменной соли, и звуколокатор для реализации способа

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1283201C (en) System for acoustically determining the quality of the cement bond in a cased borehole
US4661933A (en) Method and apparatus for acoustically measuring the transverse dimensions of a borehole
US5644550A (en) Method for logging behind casing
BR112016016503B1 (pt) Método para caracterização do estado físico de uma barreira instalada em um furo perfurado que atravessa a formação
CN106950288B (zh) 一种基于多频超声扫描的孔内空区探测装置及方法
RU2000120614A (ru) Способ и устройство для ультразвукового формирования изображения обсаженной скважины
WO1996007875A1 (en) Ultrasonic probes for use in monitoring fluid in tanks
JP3719740B2 (ja) 超音波を用いた非破壊試験方法及び装置
SU987548A1 (ru) Способ акустической профилеметрии скважин
CN108709605A (zh) 基于多次回波检测的外贴式超声波液位检测系统
RU2402791C2 (ru) Способ определения количественных параметров пласта методом отраженных волн
AU2018335481B2 (en) Method for combining the results of ultrasound and x-ray and neutron cement evaluation logs through modality merging
US4992994A (en) Borehole televiewer for fracture detection and cement evaluation
JP3814347B2 (ja) 流体量測定システム
CN106501285A (zh) 无损检测预应力管道的压浆密实度的设备及检测方法
RU2461021C2 (ru) Устройство для определения поправок к глубинам, измеренным эхолотом при съемке рельефа дна акватории
US20190025450A1 (en) Method for using voxelated x-ray data to adaptively modify ultrasound inversion model geometry during cement evaluation
EP0075997A2 (en) Well logging device
Klieber et al. A calibration-free inversion algorithm for evaluating cement quality behind highly contrasting steel pipe
US3174128A (en) Combined depth monitoring and seismic surveying apparatus
CN115929280A (zh) 一种地热测井用超声波传感器的标定/校准装置及方法
US3500950A (en) Radiation method and apparatus for mapping the surface characteristics of an object
CN112098514B (zh) 基于点线体三层次定量判断预应力管道灌浆情况的方法
Fangqi et al. An experiment of the actual vertical resolution of the sub-bottom profiler in an anechoic tank
CN209197860U (zh) 自修正超声波测量装置