Скважинный акустический сканер САС-90.

Скважинный акустический сканер (имиджер) высокого разрешения САС-90 (рис. 2.18), работающий на высокочастотных отраженных волнах, является дальнейшим техническим развитием серийных акустических телевизоров CAT-1, CAT-2, САТ-4М, САС-60.

Скважинный акустический сканер САС-90

Рис. 2.18. Скважинный акустический сканер САС-90

Аппаратура САС-90 обладает новыми расширенными функциональными возможностями, поскольку в ней использована современная элементная база электроники и новое программно-методическое обеспечение.

С помощью акустического сканера в обсаженных скважинах решаются следующие задачи:

  • • выявление различных видов перфорации;
  • • определение местоположения перфорационных отверстий в обсадных колоннах;
  • • обнаружение в колоннах различного рода нарушений и дефектов.

Основной частью акустического сканера является вращающийся

ультразвуковой датчик. Частота излучения ультразвуковых импульсов составляет 500 кГц. Ультразвуковые волны, отражаясь от стенки скважины, принимаются тем же датчиком. Датчик вращается со скоростью 6 или 8 об/с (задается оператором) и выполняет 500 измерений за каждый оборот, что обеспечивает высокое разрешение. Например, в обсадной колонне диаметром 168 мм с толщиной стенки 8 мм дискретность измерений составит 1 мм. Такое разрешение обеспечивает точное изображение внутренней стенки скважины. Разрешающая способность по вертикали определяется скоростью протяжки прибора в скважине. Чем меньше скорость, тем больше степень разрешения. Оптимальная скорость составляет 100 м/ч. Скорость вращения датчика выбирается в зависимости от диаметра скважины с помощью программы регистрации. В скважинах диаметром более 200 мм рекомендуется задавать скорость вращения 6 об/с.

Результатами измерений являются амплитуда затухания акустической волны на стенке скважины и время прихода волны, отраженной от стенки. Амплитуда отраженной волны определяется акустическим волновым сопротивлением стенки скважины (акустический импеданс) и коэффициентом поглощения ультразвуковой волны в скважинной жидкости. Измеренное время прихода ультразвуковой волны с момента формирования импульса излучения до момента прихода обратно, после отражения от внутренней стенки скважины, позволяет вычислить ее внутренний профиль. Стоит отметить, что время прихода отраженных ультразвуковых волн существенно зависит от температуры, давления и плотности скважинной жидкости. Для учета этих влияний аппаратура САС-90 оснащена встроенным датчиком измерения скорости ультразвука в жидкости, который размещен на внешней части корпуса прибора. Используя вычисленное значение скорости ультразвука в жидкости, возможно построение внутреннего профиля скважины с точностью ±1,5 мм.

Внутри акустического сканера располагается встроенный модуль непрерывного инклинометра для измерения азимута, зенитного угла и угла ориентации корпуса прибора. Значения этих углов позволяют привести видеоизображение внутренней стенки скважины к северному меридиану. Для привязки к разрезу скважины используется канал гамма-каротажа, измеряющий естественное гамма-излучение.

Любой геофизический метод имеет свои ограничения в применении. Не является исключением и метод акустического видеокаротажа на отраженных волнах.

Одним из таких ограничений является состав скважинной жидкости, которая не должна содержать шлама, мелкодисперсных присадок типа барита, механических частиц и пузырьков газа. Плотность скважинной жидкости должна быть не более 1,2 г/см3. Угол наклона скважины не должен превышать 28°. Превышение предельного значения угла наклона скважины может привести к расцентровке, то есть к отклонению оси прибора от оси скважины. Расцентровка приводит к появлению на визуализируемых развертках амплитудного и временного каналов стенок скважины вертикальных полос более темного цвета, что ухудшает качество материала.

Расцентровка также может быть связана с техническим состоянием применяемых центраторов рессорного типа.

Методика применения аппаратуры САС-90 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.

Аппаратура САС-90 используется совместно с каротажным регистратором типа «ГЕКТОР» или «ВУЛКАН».

Цифровой регистратор «ГЕКТОР» предназначен для цифровой записи данных ГИС в память бортового компьютера с одновременным визуальным оперативным контролем качества записанной информации.

Регистратор является специализированным устройством сбора данных, поступающих на его вход в аналоговом или цифровом виде, их первичной обработки и вывода с помощью плоттера в виде диаграмм в масштабе и форме, заданными пользователем.

Регистратор работает со всеми типами 1-, 2- и 3-жильных приборов.

Модульный принцип построения регистратора позволяет обрабатывать сигналы параллельно несколькими модулями.

В аппаратуре САС-90 для передачи цифровых данных в наземный регистратор применена адаптивная телеметрия, которая производит настройку скорости передачи данных под любой тип каротажного кабеля.

На практике иногда из-за недостаточной пропускной способности каротажного кабеля часть полученных данных пропадает.

Для исключения этих потерь полученные данные в процессе каротажа за каждый оборот датчика записываются во встроенную энергонезависимую флэш-память скважинного прибора, что повышает надежность аппаратуры САС-90.

При интерпретации материалов полученных с помощью САС-90 характер дефекта колонны можно определить по характеру ультразвуковых колебаний, которые указывают на отражающую способность поверхности. Далее имеется возможность пересчитать отражающую способность в акустический радиус и по изменению радиуса определить, имеем мы дело с трещиной, отверстием, коррозией или смещением колонны.

Для контроля и оценки качества точечно-щелевой перфорации, по данным амплитудного канала САС-90 можно построить 2D и 3D изображения стенок колонны (рис. 2.19).

Схематическое изображение выработок стенки трубы по данным САС-90, выполненных при точечно-щелевой перфорации

Рис. 2.19. Схематическое изображение выработок стенки трубы по данным САС-90, выполненных при точечно-щелевой перфорации: а - вид с внутренней поверхности трубы; б - вид с внешней поверхности трубы; в - срез по линии а-а

Ниже приведены фрагменты результатов исследований в колонне диаметром 168 мм с толщиной стенки 8 мм. В колонне сделаны имитаторы дефектов. Были просверлены сквозные круглые отверстия диаметром 6, 10, 20, 30, 50 мм, а также прорезаны газосваркой прямоугольные щели размером 50x10,60x20, 80x30, 100x40, 150x60, 100x300 мм.

Отверстия и прямоугольные щели в колонне заварены с наружной стороны стальными листами.

На рисунке 2.20 приведена диаграмма в интервале круглых отверстий (на всех диаграммах приведенные глубины условны).

Пример записи аппаратуры САС-90 в интервале искусственно созданных круглых дефектов

Рис. 2.20. Пример записи аппаратуры САС-90 в интервале искусственно созданных круглых дефектов

На диаграмме видно, что отверстие диаметром 6 мм не выявляется (это может быть связано с нелинейной скоростью перемещения прибора). Отверстие диаметром 10 мм уверенно выделяется на амплитудном канале. Отверстия диаметром 20, 30 и 50 мм также уверенно выделяются на регистрируемых аппаратурой каналах записи.

На рисунке 2.21 приведена диаграмма в интервале прямоугольных имитаторов дефектов.

Пример записи аппаратуры САС-90 в интервале искусственно созданных прямоугольных дефектов

Рис. 2.21. Пример записи аппаратуры САС-90 в интервале искусственно созданных прямоугольных дефектов

Прямоугольные дефекты всех размеров уверенно определяются, как на амплитудном, так и на временном каналах. Хорошо видна геометрическая форма дефектов. Используя программно-методическое обеспечение, можно рассчитать геометрические размеры дефектов.

Аппаратура САС-90 является эффективным средством для выявления зон перфорации. В качестве примера на рис. 2.22 приведены результаты исследований в зоне сверлящей перфорации.

Пример сверлящей перфорации, визуализируемой САС-90

Рис. 2.22. Пример сверлящей перфорации, визуализируемой САС-90

Перфорационные отверстия отчетливо видны на амплитудном и временном каналах, в виде горизонтальных черточек.

При исследованиях внутренней поверхности скважин часто наблюдаются на видеограммах полосы с ухудшением отражающих свойств внутренней поверхности обсадной колонны, которые связаны с технологией изготовления труб, а не с движением инструмента при спуско-подъемных операциях.

На муфтовых соединениях четко видны разрывы и смещения данных полос относительно друг друга (рис. 2.23).

Пример выделения полос, связанных с технологией изготовления труб

Рис. 2.23. Пример выделения полос, связанных с технологией изготовления труб

Основываясь на положительном опыте применения технологий на контрольно-поверочной скважине, можно констатировать, что отечественные технологии ГИС высокого разрешения, позволяют проводить техническое диагностирование скважин на значительно более высоком уровне. Информативность и объем данных, которые предоставляют эти технологии, достаточны для расчета остаточной прочности эксплуатационной колонны и прогноза дальнейшей безопасной эксплуатации скважины.

Выводы

Акустическая цементометрия на отраженных волнах предназначена для сканирования и растрового изображения стенки обсадной колонны и дефектов колонны и цементного камня по интенсивности волн, отраженных от внутренней стенки колонны, стенки скважины и дефектов колонны и камня. Измерительный преобразователь сканера АК-цементометрии представляет собой совмещённый излучатель - приёмник упругих колебаний.

На больших глубинах основную информацию предоставляют скорости распространения продольной и поперечной волн, значения которых используют для расчёта упругих параметров колонны и горных пород и определения градиентов их изменения с глубиной. На малых глубинах интервалы напряжённого состояния обсадной колонны обусловлены её обжатием глинами, переходящими в подвижное состояние при поступлении в них избыточной воды. Интервалы обжатия характеризуются большим затуханием упругой волны, распространяющейся в обсадной колонне, вследствие обжатия колонны породами и оттока энергии этой волны в породы, а также большим затуханием волн, регистрируемых через колонну в породах.

ФКД дает информацию о кинематических особенностях всех типов волн, а также используется для контроля правильного срабатывания вычислительных блоков наземных приборов АКЦ.

Скважинный акустический телевизор CAT предназначен для получения изображения стенки скважины методом ультразвуковой эхо-локации.

Вопросы для самоконтроля

  • 1. Что представляет собой измерительный преобразователь сканера АК-цементометрии?
  • 2. Что представляет собой фазокорреляционная диаграмма?
  • 3. Для чего предназначен скважинный акустический телевизор CAT?
  • 4. От каких факторов зависит отражение акустической энергии от стенки скважины в CAT?
  • 5. Что является основной частью акустического сканера САС-90?
  • 6. От чего зависит амплитуда отраженной волны регистрируемая в САС-90?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >