устройство для определения заколонных перетоков в скважине

Формула изобретения

Устройство для определения заколонных перетоков в скважине, содержащее датчик ИК-излучения, оптическую систему, стабилизатор температуры чувствительного элемента, блок усиления и преобразования сигнала информации, регистрирующий прибор на поверхности, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено модулятором теплового потока, электронным блоком стабилизации частоты вращения модулятора, электронным блоком терморегулирования и термостабилизации чувствительного элемента, при этом стабилизатор температуры чувствительного элемента выполнен в виде термостата, в котором размещены датчик ИК-излучения и модулятор теплового потока, и снабжен нагревателем и входным окном, прозрачным для ИК-излучения, при этом в термостате устанавливают и поддерживают температуру на уровне верхнего предела измеряемой величины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для определения заколонных перетоков в скважине выше гидростатического уровня.

Известно устройство для исследования теплового поля скважины, включающее датчик инфракрасного (ИК) излучения, оптическую систему, модулятор сигнала, блок усиления и преобразования сигнала информации и регистрирующий прибор на поверхности (см. а.с. СССР 203587, МПК Е 21 b 47/06).

Недостатком устройства является то, что в процессе измерения температуры в разрезе скважины информационный сигнал образуется как отклик на разностную температуру

Т=Тоб.-Тмод.-Тч.э.

где Тоб. - температура измеряемого объекта;

Тмод. - температура лопасти модулятора;

Тч.э. - температура чувствительного элемента.

Отсутствие системы термостабилизации датчика ИК излучения и модулятора приводит к погрешности, пропорциональной изменению температуры устройства, то есть недостоверным оценкам результатов измерения.

Наиболее близким устройством к заявляемому является устройство для исследования теплового поля скважины, включающее датчик ИК излучения, оптическую систему, стабилизатор температуры чувствительного элемента, блок усиления и преобразования сигнала информации и регистрирующий прибор на поверхности (см. заявку №2001106294/03 от 2001.03.05). Однако эксплуатация данного устройства трудоемка за счет применения жидкого азота, время эксплуатации прибора ограничено временем выкипания жидкого азота, что приводит к необходимости перезаправки устройства в процессе измерения и требует больших временных затрат.

Предлагаемое изобретение решает задачу определения заколонных перетоков в скважине выше гидростатического уровня путем неконтактного непрерывного измерения величины инфракрасного излучения поверхности стенки скважины.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в сокращении времени проведения операции измерения с одновременным снижением затрат.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для определения заколонных перетоков в скважине, содержащее датчик ИК излучения, оптическую систему, стабилизатор температуры чувствительного элемента, блок усиления и преобразования сигнала информации, регистрирующий прибор на поверхности, дополнительно снабжено модулятором теплового потока, электронным блоком стабилизации частоты вращения модулятора, электронным блоком терморегулирования и термостабилизации чувствительного элемента, при этом стабилизатор температуры чувствительного элемента выполнен в виде термостата, в котором размещены датчик ИК излучения и модулятор теплового потока, и снабжен нагревателем, входным окном, прозрачным для ИК излучения, при этом в термостате устанавливают и поддерживают температуру на уровне верхнего предела измеряемой величины.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой представлена блок-схема измерительного устройства, и фиг.2, на которой представлена термограмма, полученная при использовании заявляемого устройства.

Заявляемое устройство содержит геофизический кабель 1, спускаемое устройство 2, регистрирующий прибор, находящийся на поверхности 3, нагреватель 4, стабилизатор температуры чувствительного элемента 5, блок регулирования и термостабилизации 6, чувствительный элемент 7 датчика ИК излучения 8, модулятор 9, блок стабилизации частоты прерывания ИК излучения 10, оптическую систему 11, входное окно стабилизатора 12, блок усиления и преобразования сигнала 13.

Устройство работает следующим образом.

Спускаемое устройство 2 соединяют геофизическим кабелем 1 с регистрирующим прибором 3, находящимся на поверхности. При подаче электропитания начинают функционировать блоки, входящие в устройство. В частности, нагреватель 4 стабилизатора 5 с помощью блока терморегулирования и термостабилизации 6 выводит температуру стабилизатора 5 на верхний предел измеряемой температуры, что обеспечивает заданный диапазон измеряемых величин. Находящиеся в стабилизаторе чувствительный элемент 7 датчика ИК излучения 8 и модулятор 9 приобретают одинаковую температуру, которая поддерживается на заданном уровне в процессе всего измерения. Колебания температуры термостабилизатора являются аппаратурным шумом и должны быть существенно ниже минимально разрешаемой разности температур, определяемой заявляемым устройством. Одновременно блок стабилизации частоты прерывания модулятора 10 выводит частоту модулятора на заданную величину. Далее измерительное устройство спускают в скважину с постоянной скоростью. ИК излучение внутренней поверхности скважины проходит через оптическую систему 11 устройства, прерывается модулятором 9, проходит через входное окно 12 стабилизатора 5 и попадает на чувствительный элемент 7 датчика ИК излучения 8. Чувствительный элемент 7 датчика ИК излучения 8 преобразует излучение в электрический сигнал, который передается на вход блока усиления и преобразования сигнала 13, в этом блоке аналоговый сигнал усиливается и преобразуется в последовательный цифровой код. Этот код поступает по геофизическому кабелю 1 в регистрирующий прибор 3, находящийся на поверхности. В регистрирующем приборе 3 он обрабатывается по заданной программе и выдается пользователю в виде термограммы. Пользователь термограммы при наличии отклонения термограммы от стандартного геотерма судит о присутствии заколонного перетока (см. фиг.2), и при определении равенства сигнала на различных глубинах (точки 1 и 2 на фиг.2) судит о расположении заколонного перетока.

Поскольку процесс измерения ведется с частотой отсчетов не менее 4-10^-3 с, то это обстоятельство при средней скорости спуска устройства 0,4 м/с позволяет определить положение и протяженность заколонного перетока с высокой степенью точности. При использовании устройства для бесконтактного измерения заколонных перетоков не требуется проведения предварительных технологических работ по подготовке скважины к измерению. На точность замеров не влияют местные дефекты поверхности скважины, поскольку их угловые размеры много меньше угла поля зрения используемого устройства, время непрерывной работы устройства не ограничивается его конструктивными особенностями.