Толстикова Е.С.
АППАРАТУРА СКАНИРУЮЩЕЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ЦЕМЕНТОМЕТРИИ *
Аннотация:
в данной статье рассматривается скважинная аппаратура и средства регистрации параметров сканирующей акустики
Ключевые слова:
аппаратура, акустика, приборы, цементометрия, исследование, обсадные колонны, скважина
УДК 550.8.07
Толстикова Е.С.
студент 3-ого курса факультета геологии и геофизики нефти и газа
Российский государственный геологоразведочный университет
имени Серго Орджоникидзе (МГРИ)
(Россия, г. Москва)
АППАРАТУРА СКАНИРУЮЩЕЙ
АКУСТИЧЕСКОЙ ЦЕМЕНТОМЕТРИИ
Аннотация: в данной статье рассматривается скважинная аппаратура и средства регистрации параметров сканирующей акустики.
Ключевые слова: аппаратура, акустика, приборы, цементометрия, исследование, обсадные колонны, скважина.
К техническим средствам выполнения контроля цементирования относятся скважинная аппаратура и средства регистрации данных. Аппаратура гамма-гамма толщинометрии и дефектоскопии представлена приборами СГДТ-П, СГДТ-100А, СГДТ 7-8; гамма-гамма цементометрия обсаженных скважин выполняется приборами ЦМ (3-4), ЦМ (8-10), ЦМ (8-12), ЦМ (8-16).
В производственных геофизических предприятиях России для АКЦ наиболее широко применяются специальные виды акустической аппаратуры: приборы ряда УЗБА, приборы ряда МАК, АКЦ-НВ-48, ПАРУС, АК-4, АК-42, АК-Т (в том числе, однозондовые приборы типа АКЦ), а также акустические приборы широкого назначения: СПАК, АКШ, АКВ-1 и т.д. К сканирующей акустической аппаратуре относится модуль МАК-9-СК, МАК-9-СКУ, МАК-4-СКА.
Акустическое сканирование обсаженных скважин является необходимым методом оценки качества цементирования обсадных колонн. Недостаточное внимание к этому важному и полезному способу контроля технического состояния нефтяных скважин в России можно объяснить только отсутствием до последнего времени отечественных разработок технических средств его реализации. Современное состояние дел с пьезоэлектрическими материалами, цифровыми электронными устройствами и развитие теории метода позволили реализовать данный тип аппаратуры.
Разработаны приборы интегрально-сканирующего акустического цементомера для изучения технического состояния обсадных колонн в вертикальных и наклонно-направленных скважинах, а также приборы работающие в автономном режиме для исследования сильно пологих и горизонтальных участков ствола скважины.
Применение приборов интегрально-сканирующего акустического цементомера обеспечивает расчет следующих параметров:
Применение приборов интегрально-сканирующего акустического цементомера обеспечивает решение ряда задач:
Прибор интегрально-сканирующего акустического цементомера МАК-9-СК предназначен для регистрации интегральным зондом И11.0П10.5П2 стандартной акустической цементометрии, а 8-секторный двухэлементный акустический зонд И( 1-8)0,4 П(1-8) позволяет одновременно получать данные АК-сканирования (амплитуды и времена распространения головных продольных волн по 8 секторам обсадной колонны на длине зонда). МАК-9-СК является модульной аппаратурой.
Область применения: обсаженные скважины, оборудованные колонной с внешним диаметром от 140 до 178 мм.
Модуль МАК-4-СКА предназначен для контроля качества цементирования обсадных колонн в интегрально-сканирующем режиме.
Область применения - геофизические исследования с целью определения оценки качества цементирования в автономном режиме наклонных и горизонтальных обсаженных скважин с внутренним диаметром обсадной колонны от 89 до 154 мм и интенсивностью набора кривизны не более 3 градусов на 10 м, путем доставки геофизических приборов с помощью насосно-компрессорных труб (НКТ) и «скважинного трактора».
Модуль МАК-9-СКУ предназначен для контроля качества цементирования обсадных колонн в интегрально-сканирующем режиме.
Область применения – исследование обсаженных скважин диаметром от 146 до 178 мм, заполненных негазирующей жидкостью. Модуль эксплуатируется в составе автономного аппаратурно-методического комплекса. Модуль данного уровня разработан впервые.
Применяемые средства регистрации определяются способом получения конечных параметров обработки (амплитуд волн по колонне и породе Ак и Ап, коэффициента затухания волны по колонне aк, времени пробега и интервального времени волны по породе Тп и DTп). Существует два способа их получения:
Первый способ заключается в вычислении указанных выше параметров непосредственно при скважинных исследованиях. Вычисления производятся посредством специальной наземной панели АКЦ и требуют высокой профессиональной подготовки геофизиков-операторов и весьма существенных затрат времени на выбор интервала настройки параметров записи, на выбор режимов записи и пробные записи. При этом остается вероятность неудачного выбора характеристик регистрации данных АКЦ, в том числе, из-за невозможности учета скважинных условий (например, уменьшение времени регистрации волны по колонне с увеличением гидростатического давления). Способ устаревший и, тем не менее, на некоторых предприятиях он еще применяется.
Второй способ, современный, он заключается в регистрации полного волнового сигнала и последующей обработке его в базовых условиях с целью построения всех необходимых параметров АКЦ. При этом геофизик-обработчик имеет перед собой характеристику сигнала по всему интервалу исследования и может настроить параметры обработки наилучшим образом.
Любая современная каротажная лаборатория имеет в своем составе компьютерную станцию с регистратором волновых сигналов, поэтому проблем в цифровой регистрации волнового сигнала сейчас как таковых нет.
Но надо учитывать, что точность определений измерительных параметров, и, соответственно, достоверность заключения повышается при использовании наименьшего шага дискретизации по времени (dT) волнового сигнала ВС. В пределе достаточен шаг=1мкс. Если dT > 1мкс, следует использовать аппроксимацию значений ВС в точках экстремумов и перехода сигнала через 0. Для более точных определений времен пробега по колонне (DТк, Тк1, Тк2) их значения должны определяться с точностью 1 мкс.
Также желательно учесть, что при определенных условиях для углубленной оценки качества цементирования колонн (в частности, в интервалах детальных исследований) может использоваться полная энергия волнового сигнала. В этом случае окно регистрации должно охватывать область полного затухания ВС и, по практическому опыту применения этой методики должно быть не менее 4 мс на каждый зонд.
Для получения удовлетворительных характеристик коэффициентов затухания волн по колонне aк, амплитуд Ак1 и Ак2 и ослаблений Dk1, Dk2 для записи ВС должны применяться регистраторы не менее чем с 12-разрядным аналого-цифровым преобразованием сигнала (включая знаковый разряд).
АЦП УПр модуля интегрально-сканирующего акустического цементомера МАК-9-СК преобразовывает аналоговый сигнал в 12-разрядный цифровой код, который записывается в окне 2 мс в память контроллера. Затем полученный пакет данных выдается с частотой в 4 раза ниже частоты записи на ЦАП. Таким образом, аналоговый сигнал, полученный на выходе ЦАП имеет частотную характеристику в 4 раза меньшую, чем исходный зарегистрированный сигнал. Это обеспечивает его передачу через каротажный кабель и ввод в регистратор.
В блоке приемном находится плата акселерометра с цифровым выходом. Информация о положении прибора относительно апсидальной плоскости передается через плату Манчестера по кабелю в каротажную станцию для записи.
Программное обеспечение для регистрации информации со скважинного прибора МАК-9-СК выполнено в оболочке Windows. Программа предназначена для регистрации информации в процессе каротажа скважины в режиме реального времени, первичной обработки и отображения на экране монитора в виде волновых картин и сохранения с целью дальнейшей обработки и интерпретации полученных данных. Программа регистрации обеспечивает:
После этого регистратор осуществляет формирование последовательности управляющих команд в коде «Манчестер-2» и обеспечивает прием, поступающих по 1 и 2 жилам каротажного кабеля, сигналов модуля, преобразование их в цифровой вид и передачу в ПЭВМ для обработки, записи и визуализации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Tolstikova E.S.
3rd year student of the Faculty of Geology
and Geophysics of Oil and Gas
Sergo Ordzhonikidze Russian State Geological Exploration University
(Moscow, Russia)
SCANNING ACOUSTIC CEMENTOMETRY EQUIPMENT
Abstract: this article discusses downhole equipment and means of recording parameters of scanning acoustics.
Keywords: equipment, acoustics, instruments, cementometry, research, casing strings, borehole.
Номер журнала Вестник науки №1 (58) том 3
Ссылка для цитирования:
Толстикова Е.С. АППАРАТУРА СКАНИРУЮЩЕЙ АКУСТИЧЕСКОЙ ЦЕМЕНТОМЕТРИИ // Вестник науки №1 (58) том 3. С. 377 - 383. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/7057 (дата обращения: 16.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+