WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В кандидатской диссертации Жуланова И.Н. приводится методика выделения сложно построенной зоны коллекторов (структура коллектора, зона трещиноватости, интервалы желобообразования и т.д.) и упоминается возможность применения скважинного акустического телевизора в интервалах обсаженных колонн. Однако, как показали работы на скважинах, тот прибор, который использовался до недавнего времени (с одним амплитудным каналом записи), не может однозначно идентифицировать перфорационные отверстия. Аппаратура скважинного акустического телевизора, как было сказано выше, имела только один канал записи, который регистрировал уменьшение амплитуды сигнала ультразвукового пучка на стенках скважины. Этих данных, как правильно отмечено в работе Жуланова И.Н., вполне достаточно для уверенного определения сложно построенных зон коллекторов при исследованиях в открытом стволе скважин, но явно недостаточно для определения мест дефекта колонн, так как затухание амплитуды ультразвукового пучка может быть связано не только с нарушением обсадной колонны, но и с ржавчиной или асфальтено-смолисто-парафиновыми образованиями на внутренних стенках скважины.

В последние годы в связи с повышением требований по экологической безопасности окружающей среды, вовлечением в разработку месторождений маломощных нефтенасыщенных интервалов, появилась необходимость в создании новой аппаратуры, методики исследований и способа обработки материала по методу отражённых волн для обнаружения мест дефектов колонн.

Максимальное разрешение по выявлению разнообразных дефектов эксплуатационных колонн зависит от нескольких факторов, каковыми являются:

а) тип ультразвукового датчика;

б) скорость движения прибора;

в) угол наклона скважины;

д) диаметр скважины;

е) наличие и величина газового фактора.

Потребность в решении этих вопросов очевидна, поэтому разработка новой аппаратуры по методу отражённых волн, методики исследований и обработки полученных материалов для выявления дефектов колонн по методу отражённых волн является актуальной задачей.

Для получения более полной и достоверной информации о состоянии внутренней поверхности стенок скважины необходимо комплексировать данные, полученные аппаратурой скважинного акустического телевизора, с другими геофизическими методами и выполнять исследования одновременно.

Поэтому актуальной задачей также является разработка методики комплексной интерпретации получаемых данных.

Во второй главе приведено обоснование выбора частоты для ультразвукового датчика, отмечены взаимосвязи между скоростями движения акустического преобразователя и его диаграммой направленности. Проведена оценка возможности выделения дефектов в металлической колонне. Отмечено влияние промывочных жидкостей на амплитуду отражённого ультразвукового сигнала и волновое сопротивление.

Свойства изучаемых сред в данном методе получают с помощью коэффициентов преломления и отражения, особенно важен коэффициент R, являющийся основным измерительным параметром в геофизической аппаратуре - акустических телевизорах типа САТ. Параметр R=Апад/Аотр (отношение амплитуды падающей волны к амплитуде отраженной волны) вычисляется автоматически при непрерывном вращении пьезоэлемента в горизонтальной плоскости и при движении скважинного прибора вдоль оси скважины.

В приборах на отражённых волнах направленность пьезокерамического преобразователя, равно как и любого другого, играет особую, можно сказать, главенствующую роль. По диаграммам направленности акустические преобразователи по способу излучения и приема разделяются на ненаправленные, промежуточные и остронаправленные.

В методе отраженных волн, когда решается задача выделения мелких дефектов в колонне (трещины, перфорационные отверстия и др.) и на стенке скважины, ненаправленная система излучения-приема не приемлема, т.к. падающая волна захватывает (облучает) на границе раздела двух сред площадь, соизмеримую или больше площади акустического преобразователя (dпр=2см). Естественно, и отраженный сигнал, достигающий преобразователя, будет иметь ту же площадь. Легко представить величину отраженного сигнала, если площадь сквозного отверстия в колонне равна или больше площади преобразователя. В этом случае вся энергия падающей волны пройдет через отверстие. Амплитуда отраженной волны, а, следовательно, и коэффициент отражения, будут иметь нулевой уровень, отмеченный на диаграмме скважинного акустического телевизора в виде черной точки. Очевидно, уменьшение площади дефекта приведет к появлению амплитуды отраженной волны, малые значения которой (до 0,4-0,5 от максимальной амплитуды) еще можно соотнести с наличием дефекта.

Согласно трудам Л. Бергмана («Ультразвук»), можно привести выражение для оценки остроты диаграммы направленности круглой пластинки радиусом Rпр:

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».

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»