Локатор перфорационных отверстий и соединительных муфт обсадных ферромагнитных труб и способ его использования Российский патент 2020 года по МПК G01N27/82 

Изобретение относится к промысловой геофизике, в частности к устройствам и способам неразрушающего контроля технического состояния обсадных ферромагнитных труб скважин.

Магнитные локаторы муфт и перфорационных отверстий широко используются для определения технического состояния обсадных труб скважины. В качестве датчиков (преобразователей), используемых для определения перфорационных отверстий, выступают магнитные системы с постоянными магнитами или электромагнитами, причем размер башмака магнитопровода датчика должен быть сопоставим с размером перфорационных отверстий; кроме того, необходимо учитывать, что прибор при движении в скважине вращается вокруг продольной оси.

Известен магнитный локатор муфт, авторское свидетельство СССР 1270304 от 15.11.1986, в котором полюсный наконечник устройства выполнен в виде овала с большим радиусом, равным радиусу обсадной трубы, что при движении прибора по трубе приводит к его расположению одним из двух возможных способов, а именно лежа одной из двух поверхностей большего радиуса на стенке трубы. Таким образом, расположение прибора относительно стенок является заранее известным. Недостатком данного изобретения является сложность в изготовлении, а также необходимость использования наконечников разных размеров для обсадных труб разных радиусов. Кроме того, прибор является только локатором муфт и не выявляет перфорационные отверстия.

Известен локатор перфорационных отверстий и соединительных муфт, патент RU 2191365 от 20.10.2002 (ЗАО "Геофизмаш"), принятый за прототип. Он состоит из скважинного прибора и наземной части, соединенных каротажным кабелем. Наземная часть содержит блоки обработки телеметрической информации, поступающей с каротажного кабеля, и компьютер. Скважинный прибор содержит n индукционных преобразователей, подключенных к устройству обработки информации, которое состоит из n/2 дифференциальных усилителей, суммирующего устройства, n+1 аналоговых ключей, контроллера, аналого-цифрового преобразователя, передатчика на наземную каротажную станцию. При этом индукционные преобразователи укреплены посредством немагнитных вставок по диаметру прибора. В данном изобретении локатор перфорационных отверстий и локатор муфт совмещены в единое устройство, а различие объектов происходит посредством аналоговой обработки сигналов.

Однако в работе данного устройства не учитывается вращение прибора вокруг продольной оси при движении и попеременный отрыв и соприкосновение индукционных преобразователей со стенкой обсадной трубы. По этой причине возможно появление ложных сигналов, схожих с сигналами от соединительных муфт и перфорационных отверстий.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности и достоверности индикации перфорационных отверстий посредством выбора наиболее достоверных данных, а именно данных с наиболее приближенных к стенке обсадной трубы преобразователей, при этом выбор преобразователей происходит с помощью данных, полученных от устройства для определения положения прибора относительно скважины; а также повышение точности и достоверности индикации муфт обсадных труб за счет физического разнесения индукционных преобразователей для индикации перфорационных отверстий и индукционного преобразователя для индикации соединительных муфт.

Поставленная задача решается за счет того, что локатор перфорационных отверстий и соединительных муфт обсадных ферромагнитных труб состоит из управляющего микроконтроллера, устройства для определения положения прибора в пространстве (например, гироскопа или акселерометра), локатора перфорационных отверстий и локатора муфт, при этом локатор перфорационных отверстий обсадных ферромагнитных труб содержит n закрепленных по диаметру устройства посредством немагнитных вставок индукционных преобразователей с размерами башмаков магнитопроводов, сопоставимыми с диаметрами перфорационных отверстий; а выбор данных с него происходит с учетом показаний устройства для определения положения прибора в скважине. Локатор муфт содержит один индукционный преобразователь, расположенный в центре прибора и сопоставимый по диаметру с корпусом прибора, что в совокупности значительно снижает его чувствительность по отношению к перфорационным отверстиям вплоть до исключения их влияния.

Работает устройство следующим образом. При спуске устройства в скважину осуществляется локация внутренней поверхности обсадной трубы. Сигнал с каждого индукционного преобразователя локатора перфорационных отверстий поступает на микроконтроллер. Кроме того, микроконтроллер получает данные с индукционного локатора муфт, по которым определяется их наличие.

Отличительной особенностью данного изобретения является то, что, получив данные о пространственном расположении прибора от устройства для определения положения прибора в пространстве, микроконтроллер выберет данные с k из n преобразователей локатора перфорационных отверстий, находящихся вблизи стенки обсадной трубы. По этим данным определяют наличие перфорационных отверстий. Сигналы от остальных индукционных преобразователей, находящихся на некотором расстоянии от стенки обсадной трубы, отбрасываются как недостоверные, так как при вращении прибора в скважине изменение расстояния между башмаками индукционного преобразователя и стенкой обсадной трубы приводит к появлению в индукционном преобразователе сигнала, неотличимого от сигнала, наводимого перфорационным отверстием.

Разработка и изготовление устройств по данному изобретению произведены на предприятии ООО "Геофизмаш", г. Саратов, что доказывает промышленную применимость изобретения. Изделие носит название КЕДР-110П и имеет в составе локатора перфорационных отверстий 8 индукционных преобразователей; при этом сигнал берется с двух ближайших к стенке обсадной трубы преобразователей. В качестве устройства для определения положения прибора в пространстве в изделии используется акселерометр. Данный прибор также используется при шаблонировании скважины до спуска перфоратора за счет своего диаметра (110 мм).

Группа изобретений относится к промысловой геофизике, в частности к устройствам и способам неразрушающего контроля технического состояния обсадных ферромагнитных труб скважин. Локатор перфорационных отверстий и соединительных муфт обсадных ферромагнитных труб состоит из устройства для определения положения прибора в пространстве, управляющего микроконтроллера, индукционного локатора муфт, локатора перфорационных отверстий, при этом локатор муфт содержит один расположенный в центре прибора индукционный преобразователь, сопоставимый по диаметру с корпусом прибора, а локатор перфорационных отверстий содержит n закрепленных по диаметру прибора посредством немагнитных вставок индукционных преобразователей с размерами башмаков магнитопроводов, сопоставимыми с размерами перфорационных отверстий. Технический результат – повышение точности и достоверности индикации перфорационных отверстий обсадных труб. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

1. Локатор перфорационных отверстий и соединительных муфт обсадных ферромагнитных труб, состоящий из устройства для определения положения прибора в пространстве, управляющего микроконтроллера, индукционного локатора муфт, локатора перфорационных отверстий, отличающийся тем, что локатор муфт содержит один расположенный в центре прибора индукционный преобразователь, сопоставимый по диаметру с корпусом прибора, а локатор перфорационных отверстий содержит n закрепленных по диаметру прибора посредством немагнитных вставок индукционных преобразователей с размерами башмаков магнитопроводов, сопоставимыми с размерами перфорационных отверстий.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью использования в качестве шаблона перед спуском перфоратора, диаметр локатора перфорационных отверстий и соединительных муфт обсадных ферромагнитных труб выбирается больше, чем диаметр перфоратора, на необходимую величину.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве устройства для определения положения локатора перфорационных отверстий и соединительных муфт обсадных ферромагнитных труб в пространстве использован акселерометр.

4. Способ локации перфорационных отверстий и соединительных муфт ферромагнитных обсадных труб устройством по любому из пп. 1-3, включающий в себя получение данных с индукционных преобразователей локатора муфт и определение наличия муфт по этим данным, получение данных с индукционных преобразователей локатора перфорационных отверстий и устройства для определения положения прибора в скважине, отличающийся тем, что для определения наличия перфорационных отверстий выбирают данных с k из n преобразователей локатора перфорационных отверстий, которые, согласно данным устройства для определения положения прибора в скважине, находятся вблизи стенки обсадной трубы.