способ контроля состояния крепи скважины

Формула изобретения

Способ контроля состояния крепи скважины, включающий спуск в обсадную колонну или в насосно-компрессорные трубы (НКТ) скважинного прибора с укороченными мерными рычагами, нижние концы которых при его подъеме с помощью пружин прижимаются к внутренней поверхности колонны или НКТ, а их верхние концы передвигают по реохорде скользящий контакт или сердечник в индукционной катушке, создавая регистрируемое изменение электрического напряжения, пропорциональное расстоянию между нижними концами противоположных мерных рычагов, отличающийся тем, что одновременно регистрируют пропорциональные интенсивности и спектр частот скважинных шумов изменения электрического напряжения от встроенного в корпус скважинного прибора преобразователя акустических колебаний в электрические, жестко связанного с верхними концами мерных рычагов, являющихся волноводами от преобразователя к обсадной колонне и устраняющих искажающее влияние внутриколонной среды на результаты измерения интенсивности и спектра скважинных шумов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к способам, применяемым для геофизических исследований скважин и предназначено для исследования технического состояния их крепи: обсадной колонны и цементного кольца в заколонном пространстве, а также спущенных в скважину насосно-компрессорных труб (НКТ).

Известен способ шумометрии скважин или каратажа акустической эмиссии, предназначенный для определения мест негерметичности обсадной колонны или спущенных в скважину насосно-компрессорных труб (НКТ) и мест негерметичности затрубного или заколонного пространства, а также зон поглощений в скважине, путем спуска в колонну или в НКТ скважинного прибора и регистрации с помощью преобразователя акустических колебаний в электрические (например пьезоэлемента) электрических аналогов интенсивности и частотного спектра шумов, образующихся при движении жидкости или газа через дефекты крепления крепи скважины или НКТ [1]

Данный способ имеет ряд недостатков:

невозможность определения изменений внутреннего диаметра обсадной колонны или НКТ по стволу скважины, в том числе каверн, порывов в теле обсадных труб или НКТ и их муфтовых соединений,

неточность определения дефектов крепи скважин из-за искажающего влияния неоднородности среды в колонне, особенно содержание воздуха или газа.

Наиболее близким к изобретению по достигаемому результату является способ микрокавернометрии (кавернометрии с использованием укороченных мерных рычагов), предназначенный для измерения изменения внутреннего диаметра обсадной колонны (основному элементу крепи скважин) по стволу скважины или ощущенных в скважину насосно-компрессорных труб (НКТ), в том числе для определения местонахождения каверн и порывов в теле обсадных труб или НКТ и их муфтовых соединений.

В известном способе спускают в обсадную колонну или в НКТ скважинный прибор с укороченными мерными рычагами, нижние концы которых с помощью пружин прижимаются к внутренней поверхности колонны, а их верхние концы передвигают скользящий контакт по ресхорде (или сердечник в индукционной катушке), создавая регистрируемое при подъеме скважинного прибора изменение электрического напряжения, пропорциональное расстоянию между нижними концами противоположных мерных рычагов [2]

Однако известный способ недостаточно точен для определения дефектов крепи скважин, так как с его помощью не определяются места негерметичности обсадных колонн и НКТ, затрубного и заколонного пространства, а также интервалы зон поглощений и др.

Задачей изобретения является повышение точности определения технического состояния крепи скважин и НКТ.

Поставленная задача решается тем, что спускают в обсадную колонну или в НКТ скважинный прибор с укороченными мерными рычагами, нижние концы которых при его подъеме с помощью пружин прижимаются к внутренней поверхности колонн или НКТ, а их верхние концы передвигают по ресхорде скользящий контакт (или сердечник в индукционной катушке), создавая регистрируемое на поверхности изменение электрического напряжения, пропорциональное расстоянию между нижними концами противоположных мерных рычагов, одновременно регистрируются пропорциональные интенсивности и спектру частот скважинных шумов изменения электрического напряжения от встроенного в корпус скважинного прибора преобразователя акустических колебаний в электрические, жестко связанного с верхними концами мерных рычагов, являющихся волноводами от преобразователя к обсадной колонне и устраняющих искажающее влияние внутриколонной среды на результаты измерений интенсивности и спектра частот скважинных шумов.

Сущность изобретения заключается в том, что установка в корпус микрокаверномера преобразователя акустических колебаний в электрические для измерения интенсивности и частотного спектра скважинных шумов позволяет одновременно производить микрокавернометрию и шумометрию, измерять изменения диаметра обсадной колонны и определять места негерметичности обсадных колонн или НКТ, затрубного или заколонного пространства, зон поглощения и др. Жесткая связь преобразователя с прижимающимися к внутренней поверхности колонны мерными рычагами позволяет использовать их как волноводы, устраняющие искажающее влияние среды во внутриколонном пространстве и в НКТ на результаты измерений интенсивности и частотного спектра скважинных шумов. Кроме того, применение способа позволяет производить шумометрию в газовой среде внутри колонны или НКТ.

Такое явление объясняется тем, что по стальным мерным рычагам прибора акустические колебания (скважинные шумы) попадают из скважины на преобразователь акустических колебаний в электрические с большей скоростью и значительно меньшим затуханием, чем через заполняющие внутриколонное пространство жидкость и газ.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображена схема применения способа.

В обсадную колонну или НКТ 1 с муфтовыми соединениями 2 на каротажном кабеле 3 спускают скважинный прибор 4 с мерными рычагами 5. При подъеме скважинного прибора мерные рычаги раскрываются таким образом, что их нижние концы с помощью пружин (на фиг. 1 не показаны) прижимаются к внутренней поверхности колонны или НКТ 1. С верхними концами мерных рычагов жестко связаны скользящий по ресхорде 7 контакт 6 и преобразователь акустических колебаний в электрические 8.

Изменение диаметра колонны или НКТ 1 вызывает изменение ширины раскрытия мерных рычагов 2, что, в свою очередь, в результате изменения положения скользящего контакта 6 на ресхорде 7 вызывает изменение измеряемого на ней электрического напряжения, которое передается через кабель на регистрирующее устройство. Но так как мерные рычаги 5 постоянно прижаты к внутренней поверхности колонны или НКТ 1, они являются непрерывными волноводами для жестко связанного с ним преобразователя акустических колебаний в электрические (пьезоэлемента) 8. Поэтому при возникновении в скважине акустических колебаний (шумов) от перетоков жидкости или газа через места негерметичности колонны или НКТ, заколонного или затрубного пространства, эти шумы, независимо от состава и степени однородности среды в колонне или в НКТ, будут передаваться через мерные рычаги 5 к пьезоэлементу 8, создавая в нем изменения электрического напряжения, которые через каротажный кабель передаются на регистрирующее устройство.

Промысловый пример. На фиг. 2, 3 и 4 показаны одновременно зарегистрированные в скважине с межколонным давлением диаграммы микрокавернометрии (фиг. 2) и шумометрии (фиг. 3 и 4).

На диаграмме микрокавернометрии в интервале 844 848 м отмечается разрубленный пакер ПДМ со сквозными нарушениями целостности колонны.

На диаграмме шумометрии повышение интенсивности шума от забоя к устью характеризует заколонный переток газа из продуктивной толщи к поверхности. Аномалии в интервале 110 230 м обусловлены повышением интенсивности шума в местах сужений канала заколонного перетока газа и характеризуют высокую чувствительность и разрешающую способность способа.

Отсюда следует, что по данным одновременной микрокавернометрии и шумометрии уточнено определение технического состояния крепи скважины: определено наличие повреждения обсадной колонны и интервал заколонного перетока скважинного флюида.

Использование способа позволяет повысить точность определения технического состояния крепи скважин или НКТ в них. Применение способа позволит получить экономический эффект только за счет одновременной регистрации микрокавернометрии и шумометрии.