Система контроля технического состояния действующих скважин

Полезная модель относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использована при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Техническим результатом, получаемым от внедрения полезной модели, является повышение информационных и точностных характеристик системы. Существо полезной модели заключается в том, что на контролируемых скважинах устанавливают с возможностью акустического контакта датчики акустической эмиссии (ДАЭ). Информация с ДАЭ направляется по радиоканалам на диспетчерский пункт, где принимается решение о техническом состоянии контролируемых скважин. При приеме информации о наличии развивающегося эффекта в скважине, последнюю подвергают дополнительным исследованиям с помощью аппаратуры геофизического каротажа, выполненного в виде комплекса спектрометрического радиоактивного каротажа. Данные исследования позволяют не только определить место развивающегося дефекта скважины, но и выяснить причины возникновения дефекта. (1 н.п. и 1 з.п. ф-лы; 2 ил.).

Полезная модель относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использована при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

Известна система контроля технического состояния скважин /Патент РФ 117970, кл. Е21В 47/007, G01V 1/16, 2011/.

Данная система принята за прототип.

В прототипе система контроля технического состояния действующих скважин содержит датчики акустической эмиссии, установленные на верхних торцах колонн контролируемых скважин с возможностью акустического контакта с колоннами, блоки вторичной и регистрирующей аппаратуры, радиомодемы и диспетчерский пункт с радиомодемом и многоканальным регистратором, при этом выходы датчиков акустической эмиссии связаны со входами соответствующих блоков вторичной и регистрирующей аппаратуры, выходы которых через соответствующие радиомодемы связаны по радиоканалам с радиомодемом диспетчерского пункта, причем выход радиомодема диспетчерского пункта подключен к многоканальному регистратору.

В известной модели датчики акустической эмиссии расположены не только на верхних торцах скважин, но и внутри колонны исследуемых скважин. Последнее обстоятельство позволяет оценить место расположения развития дефекта в скважине между соседними датчиками. Однако точное определение места развития дефекта в скважине в прототипе не представляется возможным. При этом уменьшение пространственного шага между датчиками для повышения точности контроля расположения дефекта, наталкиваются на удорожание системы и трудности извлечения из колонны вышедших из строя датчиков. Это является первым недостатком системы.

Вторым недостатком прототипа является невозможность с его помощью определить характер и причины появления дефектов скважины (плохое качество цементирования, влияние коррозии, особенности литологического разреза и т.п.).

Техническим результатом, получаемым от внедрения полезной модели, является устранение недостатков прототипа, то есть повышение информационных и точностных возможностей системы.

Данный технический результат достигается за счет того, что в известной системе контроля технического состояния действующих скважин, содержащей датчики акустической эмиссии, установленные на верхних торцах колонн контролируемых скважин с возможностью акустического контакта с колоннами, блоки вторичной регистрирующей аппаратуры, радиомодемы и диспетчерский пункт с радиомодемом и многоканальным регистратором, при этом выходы датчиков акустической эмиссии связаны со входами соответствующих блоков вторичной и регистрирующей аппаратуры, выходы которых через соответствующие радиомодемы связаны по радиоканалам с радиомодемом диспетчерского пункта, причем выход радиомодема диспетчерского пункта подключен к многоканальному регистратору, каждая контролируемая скважина дополнительно снабжена аппаратурой геофизического каротажа.

Аппаратура геофизического каротажа выполнена в виде скважинного комплекса спектрометрического радиоактивного каротажа.

Полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема системы контроля технического состояния действующих скважин, на фиг.2 - диаграмма, поясняющая работу системы.

Система содержит контролируемые скважины 1₁...1_n, на колоннах которых с возможностью акустического контакта установлены датчики 2 ₁...2_n акустической эмиссии (ДАЭ 2). Выходы ДАЭ 2 подключены ко входам многоканальных блоков 3₁ ...3_n вторичной и регистрирующей аппаратуры (БВРА 3), выполненных, например, в виде соответствующих последовательно соединенных усилителей, аналого-цифровых преобразователей и компьютеров.

Выходы БВРА 3 через соответствующие мультиплексоры (на чертеже не показаны) соединены с управляющими входами соответствующих радиомодемов 4₁...4_n.

Каждый из радиомодемов 4₁...4_n по радиоканалам связан с диспетчерским пунктом 5, на котором расположен центральный компьютер.

Радиосвязь контролируемых скважин 1 может быть заменена кабельной связью. БВРА 3 могут быть установлены в едином диспетчерском пункте 5 (на чертеже данный вариант не приведен).

ДАЭ 2 расположены на верхних торцах колонн исследуемых скважин 1. В этом случае производить обслуживание, замену и ремонт используемых ДАЭ 2 особенно удобно.

Но для случаев, когда необходимо определение места появления дефекта в колонне, ДАЭ 2 располагают на боковых стенках колонн контролируемых скважин 1, например, с равномерно пространственным шагом.

Особенностью системы является наличие в исследовательском комплексе каждой скважины дополнительной аппаратуры геофизического каротажа.

Аппаратура состоит из традиционных для каротажных систем скважинного прибора 6, каротажного кабеля 7, спуско-подъемного устройства 8 и геофизической лаборатории 9.

В общем случае геофизический каротаж, проводимый с помощью аппаратуры 6...9, может быть любым: электрическим, электромагнитным, магнитным, электрохимическим, сейсмическим, акустическим, барометрическим, термическим, гравитационным и т.д.

Однако наиболее информативным в данном случае оказался спектрометрический радиоактивный каротаж.

Системы контроля технического состояния действующих скважин работает следующим образом.

При появлении в колоннах скважин 1₁...1_n элементов объема, испытывающих изменения напряженного состояния, появляются сигналы акустической эмиссии в виде колебаний поверхности образца. Эти сигналы воспринимаются ДАЭ 2 и могут служить «предвестниками» появления дефектов в скважине, например, для раннего распознавания трещин в колоннах / «Ультразвук» Маленькая энциклопедия. Гл. ред. И.П.Голльмина. Изд-во «Сов. энц». М. 1979, с.391-393/.

Выходные сигналы с ДАЭ 2, установленных на колоннах скважин 1 с развивающимися дефектами, направляются через БВРА 3 на управляемые входы соответствующих радиомодемов 4, которые по радиоканалу переправляют сигналы на диспетчерский пункт 5.

В диспетчерском пункте принимается решение о техническом состоянии скважины.

При этом если техническое состояние какой-либо скважины вызывает опасение, то именно для этой действующей скважины проводится более дорогостоящие каротажные исследования, например, с помощью комплекса радиоактивного спектрометрического каротажа (КРСК), который реализует исследования действующих скважин с помощью спектрометрических ядерно-физических методов (ЯФМ).

Данные методы позволяют провести мониторинг состояния цементного камня в скважине без вывода последней из эксплуатации.

Так на фиг.2 представлены результаты определений качества цементажа с помощью КРСК.

Исследования выполнены через насосно-компрессорную трубу (НКТ) в газонаполненном стволе скважины и без НКТ - в водонаполненном (т.е. в работающей и заглушенной скважинах). Полученные данные хорошо коррелируют между собой.

Таким образом, результаты определения степени заполнения заколонного пространства цементным камнем можно использовать для экспресс-анализа состояния цементного камня при мониторинге работающей скважины.

Спектрометрические ЯФМ позволяют также повысить достоверность геолого-геофизической информации; определить характер насыщения коллекторов; «нейтронную» водонасыщенную пористость горных пород; получить объемную литологическую модель и модель глинистых отложений; оценить нейтронные и гамма-лучевые параметры переноса излучения, характеризующие ядерные свойства излучаемых горных пород, в том числе - плотность горных пород.

Таким образом применение дополнительных каротажных исследований позволит не только точно определить место расположения развивающегося дефекта в скважине, но и выяснить причины, приводящие к появлению этого дефекта. Причем все исследования проводятся без глушения действующей скважины.

1. Система контроля технического состояния действующих скважин, содержащая датчики акустической эмиссии, установленные на верхних торцах колонн контролируемых скважин с возможностью акустического контакта с колоннами, блоки вторичной регистрирующей аппаратуры, радиомодемы и диспетчерский пункт с радиомодемом и многоканальным регистратором, при этом выходы датчиков акустической эмиссии связаны со входами соответствующих блоков вторичной и регистрирующей аппаратуры, выходы которых через соответствующие радиомодемы связаны по радиоканалам с радиомодемом диспетчерского пункта, причем выход радиомодема диспетчерского пункта подключен к многоканальному регистратору, отличающаяся тем, что каждая контролируемая скважина дополнительно снабжена аппаратурой геофизического каротажа.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что аппаратура геофизического каротажа выполнена в виде скважинного комплекса спектрометрического радиоактивного каротажа.