авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Совершенствование аппаратуры акустического телевизора и разработка методики исследования технического состояния скважин

-- [ Страница 2 ] --

где: - длина волны; Спл – скорость распространения звука в материале пьезоэлемента; dпр - диаметр пластинки; f – частота, - половинный угол раскрытия главного лепестка диаграммы направленности, в котором излучается почти вся энергия, сосредоточенная на площади поверхности преобразователя при ненаправленной системе излучения.

Отсюда следует, что чем меньше длина волны () или наоборот, чем выше частота излучения (fиз), тем меньше угол 1 и острее диаграмма направленности.

Рис.1. Разрешающая способность метода отражённых волн при частоте 1МГц и 0,5МГц.

1, 0,5 - растворы телесных углов на частоте 1,0 и 0,5 мегагерц;

а и а1 - соответственно расчётный и рабочий диаметры дефектов при частоте 1МГц;

а 0,5 - расчётный диаметр дефекта при частоте 0,5МГц

1 – вращающийся вал электродвигателя; 2 – акустический преобразователь; 3– оболочка контейнера; 4,5 – лучи падающей и отраженной волн; 6 – образующая колонны.

В действительности, реальный размер дефекта будет меньше расчетного, потому что направления боковых лучей падающей волны (см. рис.1) существенно отличаются от направления нормали. В результате этого отражения от данных лучей не попадут на поверхность преобразователя, т.е. реальный угол 1, при котором обеспечивается нормальное падение и отражение упругой волны, будет меньше угла 1. При этом снизится величина рабочего диаметра (от «а» до «а1»), что приведет к повышению чувствительности к малым дефектам в обсадной колонне. При частоте посылочных импульсов 1 МГц разрешающая способность аппаратуры выше, чем при частоте 500 кГц. Установлено, что при использовании датчика 1 МГц возможно выявление дефектов размером 3,6 мм в диаметре.

В данной главе впервые проведено математическое моделирование влияния на метод отражённых волн таких параметров как скорость перемещения прибора, влияние плотности промывочной жидкости, диаметра скважины, газового фактора. Получена взаимосвязь между скоростью движения акустического преобразователя и его диаграммой направленности. Обоснован выбор частоты акустического преобразователя аппаратуры САТ-4М для исследования интервалов дефектов обсадных колонн и интервалов вторичного вскрытия пластов с заданной точностью. Проанализировано влияние на метод отражённых волн других наиболее типичных дефектов, основные из которых следующие.

а) Несквозные выработки в обсадной колонне, обусловленные либо производством труб, либо выработкой поверхностей колонны при ремонтных работах. Возникающие при этом углубления, вероятно, заполнены глиной (грязью) или мазутом. Как те, так и другие включения существенно поглощают амплитуды падающей и отраженной волн. В результате этого, подобные виды дефектов на диаграмме скважинного акустического телевизора выделяются черным и серо-черным фоном.

б) Наличие ржавчины на стенках колонны так же, как и несквозные перфорационные отверстия, отмечается на диаграмме от серо-черного до черного фона.

Указанные два дефекта уверенно определяются по сопоставлению амплитудного и временного каналов записи аппаратуры САТ-4М.

в) Муфтовое соединение, как и сплошная горизонтальная трещина, отмечается на диаграммах скважинного акустического телевизора одинаково – поглощением амплитуды падающей и отражённой волны. Вследствие этого данные виды дефектов будут отражаться на записях скважинного акустического телевизора черным и серо-черным фоном.

г) Различные сквозные разрывы в колонне поглощают амплитуду падающей и отражённой волны, следовательно, будет наблюдаться и отсутствие времени прихода ультразвукового пучка обратно в преобразователь. Такие места обсадных труб будут характеризоваться аналогично трещинам и муфтовым соединениям.

д) Асфальтено - смолистые образования на внутренней стенке эксплуатационной колонны также вызывают поглощение амплитуды падающей и отражённой волны. Вследствие этого данные виды дефектов будут отражаться на записях скважинного акустического телевизора черным и серо-черным фоном.

е) Парафиновые образования на внутренней стенке эксплуатационной колонны характеризуются по-разному. Если в скважине не проводились всевозможные методы интенсификации добычи нефти (в первую очередь - нагрев), то парафин на внутренней стенке колонны не отличается высоким

волновым сопротивлением от жидкости в скважине и имеет тенденцию незначительно поглощать амплитуду падающей и отражённой волн. В этом случае парафиновые образования на внутренней стенке будут не видны, либо будут отмечаться серым фоном. Если же в скважине проводился нагрев, то волновое и оптическое сопротивление его резко возрастает и, в результате этого, парафиновые образования будут иметь на записях скважинного акустического телевизора черные и серо-черные тона.

Третья глава посвящена совершенствованию аппаратуры скважинного акустического телевизора и разработке методики исследования методом отраженных волн применительно к условиям обсаженных скважин.

В качестве ультразвукового излучателя выбран пьезокерамический элемент в виде круглой пластины диаметром полмиллиметра, работающий на частоте 1 МГц, вращающийся перпендикулярно к оси прибора со скоростью 4 об/сек.

Настройку аппаратуры предложено проводить в отрезке трубы диаметром 146 мм и длиной 3400 мм, заполненной водой.

В результате физического моделирования различных видов дефектов (трещин, сквозных отверстий различных форм, размеров, расположений) получены обьективные данные разрешающей способности аппаратуры САТ-4М по обнаружению различных нарушений эксплуатационной колонны.

Методика применения аппаратуры САТ-4М в обсаженном стволе скважины для выявления дефектов и нарушений эксплуатационных колонн, интервалов вторичного вскрытия пластов разработана на основе макетов перфорированных колонн и опытно-методических и экспериментальных работ, выполненных на контрольно-поверочных скважинах и скважинах нефтегазодобывающих управлений.

На основе результатов этих работ установлены границы применения аппаратуры по следующим критериям:

  1. отображение поверхности скважины со сложным профилем сечения на изображении скважинного акустического телевизора;
  2. отображение поверхности скважины при эксцентричном положении скважинного прибора и определение предельного угола наклона скважины;
  3. влияние наклона оси скважинного прибора относительно оси скважины;
  4. влияние температуры промывочной жидкости на качество записи материалов исследований по методу отражённых волн;
  5. влияние плотности промывочной жидкости на качество записи изображений по методу отражённых волн;
  6. влияние скорости проведения каротажа на качество получаемых изображений по методу отражённых волн.

Кроме этого, рекомендован масштаб выдачи на бумажных носителях материала метода отражённых волн для выявления интервалов перфорации: общий - 1:50 и детальный (в зависимости от задачи исследования) – 1:20 (при скорости записи 100-120 м/час), 1:10 (при скорости записи 70-90 м/час).

В практических условиях на конкретной скважине подтверждена возможность разрешающей способности метода отражённых волн, реализованной в аппаратуре САТ-4М по выявлению интервала сверлящей перфорации.

В четвёртой главе приведены результаты внедрения разработанной аппаратуры САТ-4М и методики её применения для исследования обсаженных скважин с целью поиска мест и интервалов нарушения эксплуатационных колонн, в том числе и вторичного вскрытия пластов.

Разработанная аппаратура в настоящее время серийно выпускается АО НПФ «Геофизика», являясь основной аппаратурой, реализовавшей метод отражённых волн для оценки контроля технического состояния скважин.

На основе реального скважинного материала САТ-4М сформулированы методические рекомендации по его интерпретации для различных геолого-технических условий в скважине. Подтверждена необходимость дополнительного канала записи в приборе, фиксирующего время прихода отражённого от стенки скважины ультразвукового импульса с учетом данных по времени пробега его в среде промывочной жидкости. Данный канал (так называемый временной канал записи) позволяет идентифицировать коррозию на внутренних стенках труб и отличить ее, например, от раковины. Кроме этого, этот канал регистрации позволяет определить и реальное состояние при вторичном вскрытии продуктивного пласта любым типом перфорации, в том числе, и сверлящей. Указанный тип перфорации приведён на рис.2. Хорошо видны просверленные в эксплуатационной колонне отверстия на амплитудном канале записи (затемнённые участки) и их подтверждения на временном (белые участки на красном фоне).

Обоснован и практически применён комплекс ГИС для решения конкретных задач исследования (смятие колонн, перфорация, порыв колонны и т.д.), в который вошли следующие геофизические методы: локатор муфт, гамма каротаж, скважинный трубный профилемер, канал записи толщиномера аппаратуры гамма-гамма цементометрии и электромагнитный дефектоскоп.

Усовершенствованная аппаратура САТ-4М нашла широкое применение во многих геофизических предприятиях России (Башкортостан, Татарстан, Пермская, Оренбургская и Тюменская области, Ханты-Мансийский автономный округ), а также внедрена в некоторых странах Ближнего зарубежья (Беларусь, Казахстан). С её помощью исследованы около двухсот скважин.

Программно-методическое обеспечение для контроля технического состояния скважин аппаратурой САТ-4М поставлено во все вышеуказанные регионы и успешно эксплуатируется в настоящее время. Кроме этого, данное методическое обеспечение вошло составной частью в новую комплексную компьютерную программу «Гектор» для регистрации и обработки геофизических данных, выпускаемую АО НПФ «Геофизика».

" width="900" >

Рис.2. Пример идентификации сверлящей перфорации аппаратурой САТ-4М в скважине №1423

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На макетах перфорированных труб изучены количественные связи между регистрируемыми характеристиками метода отражённых волн и дефектами эксплуатационных колонн. Оценено влияние на разрешающую способность метода скорости проведения исследования (до 150 м\ч) и расцентровки аппаратуры (до 7 мм).

2. В результате проведенного математического и физического моделирования регистрации метода скважинного акустического телевизора для различных технических условий в обсаженной скважине определена область применения метода отраженных волн (оценено влияние температуры – до 150 градусов и плотности промывочной жидкости – до 1300 кг/м3, разгазирования, угла наклона скважины – до 15 градусов и др.).

3. В зависимости от свойств промывочной жидкости обоснована и определена частота ультразвукового акустического исследования, необходимая для выявления дефектов колонн и интервалов вторичного вскрытия пластов.

4. На основе проведённых исследований разработана и внедрена новая модификация скважинного акустического телевизора (САТ-4М) с возможностью регистрации по 254 точкам измерения внутреннего радиуса эксплуатационной колонны. Аппаратура САТ-4М имеет возможность выявлять дефекты колонн и контролировать качество вторичного вскрытия пластов с учётом изменения акустических свойств промывочной жидкости с глубиной. Указанная аппаратура внедрена в производственных организациях России и ближнего зарубежья.

5. Разработана методика исследования и обработки данных, получаемых методом отражённых волн в комплексе с другими геофизическими методами (ЛМ, Тлщ СГДТ, ПТС, ЭМДС) в обсаженном стволе. Алгоритм обработки данных скважинного акустического телевизора включен в обрабатывающий комплекс геофизической программы «Гектор» и опробован при интерпретации в геофизических организациях России и странах ближнего зарубежья (ОАО «Когалымнефтегеофизика», ОАО «Башнефтегеофизика», АО «Компания ГИС» (Казахстан) и др.).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

Журналы рекомендованные ВАК.

1. Булгаков А.А., Терехов О.В., Мантров А.В. Области применения скважинного акустического телевизора // НТВ «Каротажник», 2002. - №98. – С.95-101.

Статьи в других журналах и материалы конференций.

2. Стрелков В.И., Терехов О.В. Возможности аппаратуры САТ в исследовании технического состояния скважин // Мат-лы всеросс. науч.-практ. конф «Газ.Нефть Технологии - 2007». – Уфа, 2007. – С. 72-77.

3. Терехов О.В. Место метода отраженных волн (аппаратура САТ) в комплексе ПГИ // Сб. статей асп. ОАО НПФ «Геофизика» «Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти», 2005.- №2. – С.104-109.

4. Терехов О.В. Алгоритм обработки данных САТ в программе «Гектор» // Сб. статей асп. ОАО НПФ «Геофизика» «Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти», 2005.- №2. – С.109-112.

5. Терехов О.В. Оценка дефектов в металлической колонне методом отраженных волн // Сб. статей асп. ОАО НПФ «Геофизика» «Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти», 2007.- №4. – С. 38-41.

6. Терехов О.В. Выделение трещин породы методом отражённых волн // Сб. статей асп. ОАО НПФ «Геофизика» «Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти», 2007.- №4. – С.42- 45.

Терехов Олег Викторович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АППАРАТУРЫ АКУСТИЧЕСКОГО ТЕЛЕВИЗОРА И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СКВАЖИН

25.00.10 Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.