АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕМНЫХ ПОЛОСТЕЙ В ОКОЛОСКВАЖИННОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПЕРФОРИРОВАННОЙ СКВАЖИНЫ Российский патент 2001 года по МПК G01V1/40 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения объемов внутренних труднодоступных и заглубленных полостей. Изобретение предназначается в первую очередь для использования в нефтегазодобывающей промышленности для определения глубины, объема и мест расположения перфорационных полостей и каналов, образующихся в околоствольном пространстве скважины, например, после проведения на скважине щелевой гидропескоструйной перфорации (ЩГПП).

По авторскому свидетельству СССР N 346588, М.Кл. G 01 F 17/00, G 01 F 23/28 (заявлено 02.10.1970 г., опубликовано 28.07.1972 г. БИ N 23) известно изобретение под названием "Акустический способ определения количества вещества в замкнутом сосуде", которое принимаем за аналог. Способ по аналогу позволяет определить внутренний объем объекта путем создания звуковых полей и измерения времени реверберации с последующим вычислением по формуле, связывающей объем объекта со временем реверберации, коэффициентом звукопоглощения и площадью поверхностей.

Недостатком такого способа определения внутреннего объема является то, что необходимо знать геометрические размеры объекта (все площади и объемы), а также звукопоглощающие свойства внутренних поверхностей объекта с целью его тарирования.

Наиболее близким (прототипом) к заявленному техническому решению по совокупности существенных признаков из числа известных акустических способов определения параметров объемных полостей является изобретение по авторскому свидетельству СССР N 792078, М.Кл³ G 01 F 17/00 (заявлено 27.04.79 г., опубликовано 30.12.80 г., БИ N 48) под названием "Акустический способ определения внутреннего объема объекта".

В способе по прототипу для определения внутреннего объема объекта создают звуковые поля и производят измерение параметров (времени) реверберации. При этом звуковые поля создают с помощью одного и того же источника, последовательно размещаемого в исследуемом и контрольном объектах, измеряют уровни звукового давления в диффузных зонах созданных звуковых полей и вычисляют объем исследуемого объекта по формуле, связывающей объемы исследуемого и контрольного объектов, усредненное время реверберации соответственно в исследуемом и контрольном объектах и уровни средних квадратов звукового давления в диффузных зонах звуковых полей в исследуемом и контрольном объектах.

Однако способ по прототипу нельзя использовать для определения параметров объемных полостей в околоскважинном пространстве перфорированной скважины, так как практически невозможно, как это необходимо для использования в способе по прототипу, разместить источник звукового поля в исследуемом объекте, т.е. в полостях и каналах околоствольного пространства скважины, образующихся после проведения, например, щелевой пескоструйной перфорации скважины.

Кроме того способ по прототипу требует дополнительных затрат времени и средств на создание контрольного объекта, необходимого для реализации известного способа.

Основной целью заявляемого изобретения является достижение нового технического результата, а именно - обеспечение возможности с высокой степенью точности определения параметров объемных полостей и их расположения в околоскважинном пространстве за счет получения достоверных данных о глубине каналов и полостей перфорации, их объеме и уровне достигнутой связи скважины с пластом и в ее околоствольном пространстве.

Еще одной целью изобретения является упрощение способа.

Указанные цели изобретения достигаются тем, что в известном акустическом способе определение параметров объемных полостей, включающем создание звуковых полей и измерение параметров реверберации, для определения параметров объемных полостей в околоскважинном пространстве перфорированной скважины нами введены нижеследующие новые существенные операции, а именно: в скважине до и после ее перфорации по всему интервалу перфорации проводят волновой акустический каротаж с цифровой регистрацией полного волнового сигнала, затем вычисляют средние значения всех цифровых отсчетов в окнах регистрации полных волновых сигналов на каждый шаг квантования по глубине до и после перфорации скважины, по вычисленным значениям строят каротажные кривые средних амплитуд волновых сигналов, после чего по сравнительной оценке степени снижения амплитуд после перфорации судят о глубине, объеме и месте положения образованных при перфорации полостей.

Указанные выше новые существенные операции являются отличительными признаками предлагаемого изобретения по отношению к известному по прототипу способу.

Из общедоступных источников патентной и научно-технической информации нам не известны акустические способы определения параметров объемных полостей в околоскважинном пространстве перфорированной скважины, в которых были бы использованы введенные нами новые существенные отличительные операции, обеспечивающие предлагаемому способу получение нового технического результата, изложенного в целях заявляемого изобретения.

Так благодаря тому, что нами предложено до и после перфорации скважины проводить волновой акустический каротаж с цифровой регистрацией полного волнового сигнала, то этим обеспечивается возможность использовать эффект рассеяния полной энергии волнового сигнала на нарушениях сплошности и однородности пород, связанных как с нарушениями структуры пород (трещины, кавернозность), так и с неоднородностью по литологии.

Вычисление средних значений всех цифровых отсчетов в окнах регистрации полных волновых сигналов на каждый шаг квантования по глубине до и после перфорации скважины и построение по ним каротажных кривых средних амплитуд волновых сигналов позволяет по степени снижения амплитуд после перфорации скважины достоверно судить о глубине, объеме и месте положения полостей и каналов, образованных при перфорации скважины.

Пример реализации заявляемого способа.

Заявляемый способ был неоднократно испытан в промысловых условиях на нефтедобывающих и нагнетательных скважинах при проведении на них щелевой гидропескоструйной перфорации для оценки ее качества и эффективности.

Так при оценке качества щелевой гидропескоструйной перфорации, проведенной на добывающей скважине в интервале 2162- 2191 м, согласно заявляемому изобретению были выполнены следующие операции. Перед проведением ЩГПП в предполагаемом интервале перфорации провели акустический каротаж с цифровой регистрацией волнового сигнала (ВС) в окне 4 мс и более. Использовали при этом стандартные скважинные приборы (типа МАК и др.) с зондами не более 2 м. Волновой сигнал обрабатывали, т.е. вычисляли средние значения всех цифровых отсчетов ВС в окне регистрации (4 мс) на каждой точке записи по глубине во всем интервале исследования. При этом получали первую кривую средних значений амплитуд ВС по интервалу. После проведения ЩГПП провели повторные измерения с вычислением второй кривой средних значений амплитуд. Сравнение этих 2-х кривых определило степень падения амплитуд в интервале перфорации. Относительное изменение амплитуд дало возможность оценить глубину, объем полостей, их местоположение, степень связи скважины с пластом и, соответственно, оценить качество перфорации.

При резке щелей в двух плоскостях (4 отверстия на сечение) и глубине полостей до 40 см амплитуды пали примерно в три раза. Эффект падения амплитуд связан с рассеянием и отражением продольных и поперечных волн на поверхностях полостей и падением амплитуд гидроволн за счет связи скважины с полостями перфорации. Наибольший вклад в этот эффект дают гидроволны, так как их относительная доля в энергии ВС порядка 70 - 80%.

В результате осуществления описанного выше комплекса операций по контролю за качеством ЩГПП разработчики технологии щелевых перфораторов получили достоверную информацию, позволившую существенно усовершенствовать как перфораторы, так и технологию резки, что повысило качество вскрытия пластов и, соответственно, объемы получаемых при освоении скважин притоков нефти. Применение технологии вскрытия пластов методом ЩГПП позволило увеличить дебиты по скважинам в 5-50 раз и вовлечь в разработку недренируемые пласты.

Использование: в нефтедобывающей промышленности, в первую очередь для оценки качества щелевой гидропескоструйной перфорации скважин, проводимой для повышения дебитов скважин и вовлечения в разработку недренируемых пластов. Сущность: в скважине до и после ее перфорации по всему интервалу перфорации проводят волновой акустический каротаж с цифровой регистрацией полного волнового сигнала. Вычисляют средние значения всех цифровых отсчетов в окнах регистрации полных волновых сигналов на каждый шаг квантования по глубине до и после перфорации скважин. По вычисленным значениям строят каротажные кривые средних амплитуд волновых сигналов. По сравнительной оценке степени снижения амплитуд после перфорации судят о глубине, объеме и месте положения образованных при перфорации полостей. Технический результат: создание возможности получать достоверную информацию о глубине каналов и полостей перфорации, их объеме и расположении в околоствольном пространстве скважины и упрощение способа.

Акустический способ определения параметров внутреннего объема объекта, включающий создание звуковых полей и измерение параметров реверберации, отличающийся тем, что при определении объемов полостей, их местоположения и их связей в околоскважинном пространстве скважины после проведения перфорации скважины, например щелевой гидропескоструйной перфорации, в скважине до и после ее перфорации по всему интервалу перфорации проводят волновой акустический каротаж с цифровой регистрацией полного волнового сигнала, затем вычисляют средние значения всех цифровых отсчетов в окнах регистрации полных волновых сигналов на каждый шаг квантования по глубине до и после перфорации скважины, по вычисленным значениям строят каротажные кривые средних амплитуд волновых сигналов, после чего по сравнительной оценке степени снижения амплитуд после перфорации судят о глубине, объеме и месте положения образованных при перфорации полостей.