Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования (варианты) Российский патент 2019 года по МПК G01V13/00 

Изобретения относятся к области метрологического обеспечения скважинной геофизической аппаратуры и могут быть использованы для калибровки скважинной аппаратуры при поиске, разведке и эксплуатации месторождений нефти и газа.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения по первому варианту является устройство для калибровки скважинной аппаратуры плотностного и литоплотностного гамма-гамма каротажа в виде насыщенной модели пласта, содержащее цилиндрический корпус, заполненный породой и пересеченный скважиной в виде тонкостенной стеклопластиковой трубы, расположенной вдоль его продольной оси и заканчивающейся зумпфом, при этом в корпусе радиально установлены, по крайней мере, две вертикальные перегородки, герметично соединенные со стенкой корпуса, его днищем и стеклопластиковой трубой, образуя изолированные друг от друга контейнеры, каждый из которых заполнен материалом породы с заданными плотностью ρ и эффективным атомным номером Zэф (см. патент на изобретение RU 2539050, G01V 13/00, G01V 5/12, 10.01.2015).

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения по второму варианту является калибровочная установка скважинной аппаратуры по определению технического состояния скважин гамма-гамма методом, содержащая набор обсадных труб с цементным кольцом и заданными дефектами конструкции, отличающаяся тем, что она содержит блок, воспроизводящий свойства породы, расположенный на горизонтальном основании, вдоль вертикальной оси блока выполнен сквозной канал, блок, воспроизводящий свойства породы, выполнен из двух равных подвижных частей, снабженных механизмами для возвратно-поступательного перемещения частей относительно друг друга по горизонтальному основанию, а вертикальная плоскость их раздела проходит по диаметру канала, внутренний диаметр канала равен внешнему диаметру цементного кольца на обсадных трубах, при этом каждая из обсадных труб состоит из трех отрезков, последовательно соединенных между собой, а цементное кольцо расположено вдоль центрального отрезка и окружено герметичным корпусом (см. патент на изобретение RU 2436949, Е21В 47/00, G01V 13/00, G01V 5/12, 20.12.2011).

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения по третьему варианту является устройство для калибровки скважинной аппаратуры, выполненное в виде монолитного блока из мрамора, вдоль вертикальной оси которого выполнена скважина, снабженная зумпфом, отличающееся тем, что в теле монолитного блока параллельно его вертикальной оси и концентрично ей выполнены сквозные каналы, все или частично заполненные водородосодержащим материалом, а именно: каналы заполнены капролоновыми стержнями одинакового и/или разного сечения, все каналы или некоторые из них заполнены водой, при этом каналы снабжены снизу вентилями (см. патент на изобретение RU 2423731, G01V 13/00, Е21В 47/00, 10.07.2011).

Упомянутые технические решения предназначены для калибровки геофизических приборов определяющих свойства геологической среды в околоскважинном пространстве.

Недостатком упомянутых технических решений является то, что они обеспечивают имитацию только свойств геологической среды, окружающей скважину и не позволяют создавать модельные геологические границы расположенные на некотором удалении от скважины, необходимые для калибровки регистрирующих их геофизических приборов.

Задача, решаемая посредством заявленных изобретений, заключается в создании устройства, позволяющего производить калибровку скважинного прибора для зондирования.

Техническим результатом заявленных изобретений является повышение точности калибровки скважинного прибора для зондирования околоскважинного пространства сверхкороткими электромагнитными импульсами, за счет обеспечения возможности калибровки скважинных приборов, предназначенных для выделения геологических границ, не пересекающих ствол скважины, в том числе моделирования распространения сверхкоротких электромагнитных импульсов во всем многообразии возможных геологических ситуаций.

Технический результат обеспечивается тем, что устройство калибровки скважинного прибора для зондирования (первый вариант) включает корпус, в котором размещена труба, имитирующая ствол скважины, выполненная с возможностью перемещения в ней корпуса приемо-передающего блока скважинного прибора для зондирования анизотропного околоскважинного пространства сверхкороткими электромагнитными импульсами, причем корпус и труба, имитирующая скважину, выполнены из радиопрозрачных материалов, при этом корпус заполнен материалами, имитирующими геологические породы анизотропного околоскважинного пространства и моделирующими горизонтально-слоистую геологическую среду, причем упомянутые материалы засыпаны в корпус в несколько слоев, каждый из слоев засыпан под углом, который имитирует угол падения пластов по отношению к скважине.

Технический результат обеспечивается тем, что устройство калибровки скважинного прибора для зондирования (второй вариант), включает корпус или каркас, в котором закреплена труба из радиопрозрачного материала, имитирующая ствол скважины, выполненная с возможностью перемещения в ней корпуса приемо-передающего блока скважинного прибора для зондирования анизотропного околоскважинного пространства сверхкороткими электромагнитными импульсами, при этом содержит отражающие границы, выполненные из материала, имеющего коэффициент отражения сверхкоротких электромагнитных импульсов, характерных для реальных геологических границ, при этом отражающие границы выполнены гладкими и/или шероховатыми, расположены параллельно друг другу и закреплены подвижно с обеспечением возможности их вращения относительно оси трубы, имитирующей скважину.

В устройстве калибровки скважинного прибора для зондирования (второй вариант) между отражающими границами или перед ними могут быть размещены предметы, имитирующие неоднородности массива породы.

Технический результат обеспечивается тем, что устройство калибровки скважинного прибора для зондирования (третий вариант), включает корпус, в котором размещена труба из радиопрозрачного материала, имитирующая ствол скважины, выполненная с возможностью перемещения в ней корпуса приемо-передающего блока скважинного прибора для зондирования анизотропного околоскважинного пространства сверхкороткими электромагнитными импульсами, при этом устройство содержит установленные в корпусе сотовые листы с ячейками, при этом ячейки в различных областях сотового листа заполнены одной жидкостью или часть ячеек - одной жидкостью, а часть - другой или другими жидкостями, при этом жидкость, заполняющая ячейки позволяет имитировать электромагнитные свойства, характерные для реальных геологических сред, а так же их неоднородность и анизотропию.

Конструктивные элементы всех устройств по всем трем вариантам выполнения, в том числе создающие его внешние границы, выполнены из радиопрозрачных материалов для исключения существенных искажений результатов экспериментов.

Заявленные изобретения поясняются чертежами.

На фиг. 1 представлено устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по первому варианту выполнения.

На фиг. 2 представлено устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по второму варианту выполнения.

На фиг. 3 представлена устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по третьему варианту выполнения.

Для обеспечения возможности моделирования распространения сверхкоротких электромагнитных импульсов в анизотропном околоскважинном пространстве, во всем многообразии возможных геологических ситуаций физической модели геологической среды устройство калибровки скважинного прибора для зондирования выполнено в трех вариантах.

Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по первому варианту имитирует набор типовых геологических конфигураций, максимально точно имитирующих электромагнитные свойства реальных геологических объектов в вертикальной, наклонной и горизонтальной скважине в слоистой геологической среде.

Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по второму варианту предназначено для моделирования геологических границ пластов с различной геометрией и имитирует вертикальную, наклонную и горизонтальную скважину в слоистой геологической среде.

Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по третьему варианту выполнения предназначено для имитации геологической среды сложного строения, состоящей из разных пород, либо пористой породы, насыщенной различными флюидами, и имитирует вертикальную скважину в слоистой геологической среде.

Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по первому варианту (фиг. 1) имеет ниже следующие особенности конструкции.

Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по первому варианту содержит корпус 1, который представляет собой плоские элементы, из радиопрозрачного материала, скрепленные крепежами 2. Внутри корпуса 1 располагается труба 3, имитирующая ствол скважины. Труба 3 может быть расположена под различными углами к модельным геологическим границам и выполнена с возможностью перемещения в ней корпуса калибруемого приемо-передающего блока скважинного прибора 4 для зондирования для зондирования анизотропного околоскважинного пространства сверхкороткими электромагнитными импульсами, снабженного кабелями 5 питания и связи. Труба 3 выполнена из радиопрозрачного материала, например, из полимерного материала.

Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по первому варианту имитирует границу раздела между первой исследуемой средой 6 и второй исследуемой средой 7.

Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по второму варианту (фиг. 2) имеет ниже следующие особенности конструкции.

Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по второму варианту содержит трубу 3, которая имитирует ствол скважины.

Труба 3 выполнена с возможностью перемещения в ней корпуса калибруемого приемо-передающего блока скважинного прибора 4 для зондирования анизотропного околоскважинного пространства сверхкороткими электромагнитными импульсами, снабженного кабелями 5 питания и связи. Труба 3 и выполнена из радиопрозрачного материала, например, из полимерного материала.

Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по второму варианту может иметь корпус 1 или каркас для крепления трубы 3.

В случае снабжения упомянутого устройства корпусом 1 он выполняется из радиопрозрачного материала.

Наличие корпуса в упомянутом устройстве не обязательно, т.к. в стенде отсутствует наполнитель, что обеспечивает минимальное затухание волн в «межграничном» пространстве и уменьшение влияния данного фактора на результаты испытаний.

Для физического моделирования различной геометрии залегания пластов (углов наклона) используются отражающие границы 8, установленные параллельно друг другу на расстоянии 0,1-2 метра, с возможностью изменения расстояния между ними путем передвижения по оси, на которой они расположены. Отражающие границы выполнены из материала, имеющего коэффициент отражения сверхкоротких электромагнитных импульсов, характерных для реальных геологических границ и могут иметь различную, в том числе сложную, геометрическую форму и неоднородность поверхности.

Для оценки имитации различных условий залегания пластов (углов наклона) отражающие границы 8 закреплены на шарнирах, позволяющих вращаться относительно оси трубы 3, имитирующей скважину в диапазоне от 0 до 60°.

Отражающие границы 8 выполнены гладкими и/или шероховатыми и расположены параллельно друг другу. Для моделирования шероховатой поверхности пластов предусмотрена замена гладких пластин на пилообразные. Шероховатые границы выполнены в четырех исполнениях с неровностями амплитудой 1; 3; 6 и 10 см.

Для имитации неоднородности массива породы (рапы и т.п.) в устройство между отражающими границами 8 или перед ними дополнительно может устанавливаться объект неправильной формы обтянутый фольгой (или полость, наполненная сильно минерализованной жидкостью).

Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по третьему варианту (фиг. 3) имеет ниже следующие особенности конструкции.

Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по третьему варианту содержит корпус 1, который представляет собой плоские элементы из радиопрозрачного материала, скрепленные крепежами 2.

Внутри корпуса размещена труба 3, имитирующая ствол скважины. Труба 3 выполнена с возможностью перемещения в ней корпуса калибруемого приемо-передающего блока скважинного прибора 4 для зондирования анизотропного околоскважинного пространства сверхкороткими электромагнитными импульсами, снабженного кабелями 5 питания и связи. Труба 3 может быть расположена под различными углами к модельным геологическим границам и выполнена из радиопрозрачного материала, например, из полимерного материала.

Внутри корпуса размещены вертикальные сотовые листы 9, имеющие ячейки. Сотовые листы могут быть выполнены из поликарбоната. Ячейки в различных областях сотового листа заполнены одной жидкостью или часть ячеек одной жидкостью, а часть - другой или другими жидкостями. Жидкость, которой заполнена каждая ячейка, и материал, из которого изготовлены сотовые листы, подбираются таким образом, чтобы их эффективные (усредненные) электромагнитные свойства соответствовали таковым реальных геологических сред. Выбор размера ячеек скелета диктуется условиями, при которых электромагнитное поле в рассмотренной периодической структуре будет таким же, как в однородной среде с некоторыми эффективными параметрами.

Все сотовые листы 9 изолированы, тем самым исключены токи смещения и проводимости. Сотовые листы 9 своей в нижней части 10 герметизированы.

Корпус заполняется материалом, имитирующим геологическую среду в околоскважинном пространстве до первой модельной границы, например, сухим песком 11

Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования по первому варианту (фиг. 1) используется для выполнения работ следующим образом.

Устройство по первому варианту выполнения имитирует вертикальную, наклонную и горизонтальную скважину в слоистой геологической среде.

Корпус 1 заполняют материалами, имитирующими породы, при этом упомянутые материалы засыпаются в корпус в несколько слоев, моделируя горизонтально-слоистую геологическую среду.

В устройстве по первому варианту выполнения возможна имитация границы раздела исследуемых сред, при этом в упомянутом устройстве можно имитировать границу ненасыщенного пласта-коллектора (песка) и флюидоупора (глины), газонефтяного контакта (сухой песок и песок, смоченный нефтью), водонефтяного контакта (песок, смоченный нефтью и песок, смоченный минерализованной водой), а также другие варианты.

Корпус 1 возможно заполнить, например, следующими исследуемыми средами:

- при имитации границу пласта-коллектора и флюидоупора корпус 1 заполняют песком, имитирующим пласт-коллектор и глиной, имитирующей флюидоупор;

- при имитации газонефтяного контакта корпус 1 наполняют песком, при этом песок, наполняющий нижнюю половину короба, смачивают нефтью, а верхняя половина песка остается сухой;

- при имитации имитируют водонефтяной контакт: корпус 1 наполняют песком, при этом, песок, наполняющий нижнюю половину короба, смочен минерализованной водой, верхняя половина смочена нефтью;

- при имитации границы соль-гипс одну половину короба стенда наполняют кристаллизованной солью сцементированной путем выпаривания насыщенного раствора соли, а вторую половину короба заполняют гипсом, полученным путем заливания в короб жидкого гипса с последующим его затвердеванием;

- при имитации границы глина-гипс одну половину короба наполняют рыхлой глиной, которая после засыпки подверглась послойной укатке и прессовке, а вторую половину короба заполняют гипсом, полученным путем заливания в короб жидкого гипса с последующим его затвердеванием.

Труба 3 заполняется буровым раствором. Калибруемый приемопередающий блок скважинного прибора 4 для зондирования помещают в трубу 3, имитирующую ствол скважины.

Скважинный прибор 4 для зондирования вводят в рабочий режим, после чего информация по кабелям 5 поступает на компьютер.

Исследования проводятся при определенном наборе углов, а именно: задается произвольный угол падения пластов по отношения к скважине.

В устройстве по первому варианту выполнения обеспечивается имитация пластов с различными физическими свойствами и мощностями и различным порядком их напластования.

Полученная информация обрабатывается на компьютере и по ее результатам осуществляется калибровка скважинного прибора 4 для зондирования.

Устройство для калибровки скважинного прибора для зондирования по второму варианту (фиг. 2) выполнения используется для выполнения работ следующим образом.

Труба 3 заполняется буровым раствором. Калибруемый приемопередающий блок скважинного прибора 4 для зондирования помещают в трубу 3, имитирующую ствол скважины.

Скважинный прибор 4 для зондирования вводят в рабочий режим, после чего информация по кабелям 5 поступает на компьютер.

Полученная информация обрабатывается на компьютере и по ее результатам осуществляется калибровка скважинного прибора 4 для зондирования.

Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования анизотропного околоскважинного пространства сверхкороткими электромагнитными импульсами по третьему варианту (фиг. 3) используется для выполнения работает следующим образом.

В сотовые листы 9 заливается жидкость, например, соленая вода, масло или глицерин.

В ячейки можно заливать жидкости с различными электромагнитными свойствами. Ячейки в различных областях сотового листа 9 могут быть заполнены одной жидкостью или часть ячеек - одной жидкостью, а часть - другой или другими жидкостями, при этом жидкость, которой заполнена каждая ячейка, и материал, из которого изготовлены сотовые листы 9, имеет диэлектрическую проницаемость, соответствующую диэлектрической проницаемости среды анизотропного околоскважинного пространства.

При заливе в ячейки расположенные в различных областях сотовых листов 9 разных жидкостей происходит изменение диэлектрической проницаемости, тем самым появляется возможность моделирования различных видов геологических пород. Можно, например, ячейки заполнить солевым раствором различной концентрации.

Корпус 1 заполнен материалом, имитирующим геологическую среду в околоскважинном пространстве, например, заполнен сухим песком 11 (фиг. 3).

Труба 3 заполняется буровым раствором. Калибруемый приемопередающий блок скважинного прибора 4 для зондирования, помещают в трубу 3, имитирующую ствол скважины.

Скважинный прибор 4 для зондирования вводят в рабочий режим, после чего информация по кабелям 5 поступает на компьютер.

Полученная информация обрабатывается на компьютере и по ее результатам осуществляется калибровка скважинного прибора 4 для зондирования.

Заявленные изобретения обеспечивают возможность калибровки скважинных приборов, предназначенных для выделения геологических границ, не пересекающих ствол скважины, в том числе моделирования распространения сверхкоротких электромагнитных импульсов во всем многообразия возможных геологических ситуаций.

Изобретения относятся к области метрологического обеспечения скважинной геофизической аппаратуры и могут быть использованы для калибровки скважинной аппаратуры, предназначенной для исследования анизотропного околоскважинного пространства, выявления и геометризации не пересекающих ствол скважины геологических границ. Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования включает корпус, в котором размещена труба из радиопрозрачного материала, имитирующая ствол скважины, выполненная с возможностью перемещения в ней корпуса приемо-передающего блока скважинного прибора для зондирования. По первому варианту выполнения корпус заполнен материалами, имитирующими геологические породы, которые засыпаны в корпус в несколько слоев, которые могут располагаться под различными углами к скважине, в том числе не пересекая ее. По второму варианту устройство содержит отражающие границы, выполненные из материала, имеющего коэффициент отражения сверхкоротких электромагнитных импульсов, характерных для реальных геологических границ. Отражающие границы выполнены гладкими и/или шероховатыми и закреплены подвижно. Устройство по третьему варианту выполнения содержит установленные в корпусе сотовые листы с ячейками. Жидкость, заполняющая соты, позволяет имитировать электромагнитные свойства, характерные для реальных геологических сред, а также их неоднородность и анизотропию. Технический результат - обеспечение возможности калибровки скважинных приборов, предназначенных для выделения геологических границ, не пересекающих ствол скважины, в том числе моделирования распространения сверхкоротких электромагнитных импульсов во всем многообразии возможных геологических ситуаций. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования, включающее корпус, в котором размещена труба, имитирующая ствол скважины, выполненная с возможностью перемещения в ней корпуса приемо-передающего блока скважинного прибора для зондирования анизотропного околоскважинного пространства сверхкороткими электромагнитными импульсами, причем корпус и труба, имитирующая скважину, выполнены из радиопрозрачных материалов, отличающееся тем, что корпус заполнен материалами, имитирующими геологические породы анизотропного околоскважинного пространства и моделирующими горизонтально-слоистую геологическую среду, причем упомянутые материалы засыпаны в корпус в несколько слоев, каждый из слоев засыпан под углом, который имитирует угол падения пластов по отношению к скважине.

2. Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования, включающее корпус или каркас, в котором закреплена труба из радиопрозрачного материала, имитирующая ствол скважины, выполненная с возможностью перемещения в ней корпуса приемо-передающего блока скважинного прибора для зондирования анизотропного околоскважинного пространства сверхкороткими электромагнитными импульсами, отличающееся тем, что оно содержит отражающие границы, выполненные из материала, имеющего коэффициент отражения сверхкоротких электромагнитных импульсов, характерных для реальных геологических границ, при этом отражающие границы выполнены гладкими и/или шероховатыми, расположены последовательно друг за другом и закреплены подвижно с обеспечением возможности их вращения относительно оси трубы, имитирующей скважину.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что между отражающими границами или перед ними размещены предметы, имитирующие неоднородности массива породы.

4. Устройство калибровки скважинного прибора для зондирования, включающее корпус, в котором размещена труба из радиопрозрачного материала, имитирующая ствол скважины, выполненная с возможностью перемещения в ней корпуса приемо-передающего блока скважинного прибора для зондирования анизотропного околоскважинного пространства сверхкороткими электромагнитными импульсами, отличающееся тем, что оно содержит установленные в корпусе сотовые листы с ячейками, при этом ячейки в различных областях сотового листа заполнены одной жидкостью или часть ячеек - одной жидкостью, а часть - другой или другими жидкостями, при этом жидкость, заполняющая ячейки, позволяет имитировать электромагнитные свойства, характерные для реальных геологических сред, а также их неоднородность и анизотропию.