Магнито-оптическое устройство контроля безопасности эксплуатации буровых установок Российский патент 2024 года по МПК G01H9/00 E21B47/135 G01V1/40 

Изобретение относится к скважинной сейсморазведке и, в частности, к обнаружению сейсмических и микросейсмических изменений или сдвига пластов в области буровых работ в толще земного покрова, так и глубинного залегания при помощи магнито-оптических квази-распределенных устройств.

В нефтегазовой промышленности акустические приборы используются для оперативного получения информации о сейсмических проявлениях, возникающих на этапе разведки новых месторождений и на этапе добычи в акватории буровой установки на существующих месторождениях. Данные скважинной сейсморазведки можно использовать для изучения геологического строения и уточнения данных наземной сейсморазведки. Сбор данных с земного покрова или на различных глубинах около буровых уствновок на постоянной основе облегчает добычу из газовых или нефтяных залежей и повышает безопасность буровых работ. Как правило, скважинная сейсморазведка осуществляется путем регистрации сейсмических сигналов при помощи одного или группы сейсмоприемников, расположенных в скважине.

Известен патент РФ 2654973 С12017100451, 17.07.2014 Оптоволоконный датчик для скважинных сейсмических исследований ближайший по технической сущности и принятый за прототип, содержащий: оптоволоконный кабель, опускаемый в скважину, и по меньшей мере одну группу резонаторов, расположенную на оптоволоконном кабеле, при этом каждая группа содержит по меньшей мере один активный элемент, имеющий собственную резонансную частоту в диапазоне частот, измеряемых сейсмоволн. Известное техническое решение не решает задачу контроля вибрационных и механических параметров в земляном шурфе и в комплексе.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания комплексного магнито-оптического картографического устройства позволяющего с большей картографической чувствительностью до 4 пф контролировать механические и вибрационные деформации возникающие в пластах земного покрова на различных глубинах.

Технический результат в устройстве двухкаскадного магнито-оптического устройства достигается тем, что волоконно-оптический эффект использования изменения светового потока и сдвиг его частоты от воздушного воздействия от движения магнита, который находится напротив неподвижного магнита соединенных в герметичном корпусе с расположением в нем друг на против друга с одинаковыми полюсами, с эффектом постоянного отталкивания и тем самым возникающая при этом отталкивающая сила является очень чувствительной к малейшим вибрационным или механическим явлениям, которые передаются на регистрирующую аппаратуру и о чем можно судить об изменениях на ранней стадии их развития возникающих в земном покрове на различных глубинах в вертикальной и горизонтальной плоскости и возможного смещения пластов, что может привести к заклиниванию и возможной деформации буровых систем.

На фиг.1 - представлен продольный разрез двухкаскадного магнито-оптического картографического устройства в горизонтальной плоскости.

Двух каскадное магнито-оптическое картографическое устройство (фиг.1) содержит герметичный цилиндрический корпус 1, в котором расположен и закреплен во внутренней нижней части эллиптически круглый магнит 2 причем + к + с отталкивающим природным эффектом во внутрь корпуса 1, в средней части корпуса 1 над эллиптически круглым магнитом 2 расположен эллиптически круглый магнит 3, при чем с природным отталкивающим эффектом во внутрь эллиптически круглого магнита 2. В верхней части корпуса 1 установлен волоконно-оптический кабель 4 во внутрь с открытым чувствительным световым излучением торцевым участком 5, который является приемником деформационных воздушных волн от движущегося эллиптически круглого магнита 3 от которого передаются чувствительные воздушные волны на торцевой участок 5, и, излучаемые световые волны принимаются как сигналы на устройство итеррогатора 6 и потом расшифровываются в решающем устройстве 7, в котором находится банк данных портретов дефектных событий, назализирующихся и выводящихся на экран компьютера 8 в виде трехмерной картографической модели участка, где произошло смещение и накладывается на эталонный портрет для принятия решения об происходящем событии.

Работает двухкаскадныое магнито-оптическое картографическое устройство следующим образом: магнито-оптические устройства располагаются в картографическом пространстве на глубине по вертикали и по горизонтали в пространстве, что само по себе является усовершенствованным подходом для контроля картографического пространства почвы

При сдвиге почвенного покрова на глубине в корпусе 1 ДКМОК устройства возникает вибрация от смещение круглого плоского магнита 3 относительно круглого плоского магнита 2, так как магнит 3 находится в воздушной подушке в результате природного отталкивающегося эффекта однополюсных круглого плоского магнита 2 с круглым плоским магнитом 3 и торцевым участком 5. Поэтому возникающие при этом воздушные волны мгновенно принимаются как давление воздуха на торцевой участок 5 волоконно-оптического кабеля 4, где передается частота светового потока в итеррогаторе 6 и потом расшифровывается в решающем устройстве 7, в котором находится банк данных портретов дефектных событий и анализируется и выводится на экран компьютера 8 трехмерная картографическая численная модель участка где произошло смещение и накладывается на эталонный портрет для принятия решения об происходящем событии.

Экспериментальные исследования показали, что чувствительность от деформации на торцевом участке 5 волоконно-оптического кабеля созданной воздушной волной при вибрации двухкаскадныого магнито-оптического картографического устройства составляет 3 - 5 пф с изменением частоты светового потока.

Изобретение относится к области контроля земного покрова на различных глубинах при эксплуатации нефтедобывных вышек с помощью устройств. Предложено устройство контроля безопасности эксплуатации буровых установок, содержащее оптоволоконный кабель, причем устройство выполнено магнитооптическим и включает герметичный корпус 1, в котором в нижней его части установлен первый магнит 2 круглой или эллиптической формы. При этом первый магнит 2 установлен отрицательным полюсом ко дну герметичного корпуса 1 и положительным полюсом к положительному полюсу второго магнита 3 круглой или эллиптической формы, расположенного в средней части корпуса 1 над магнитом 2. При этом второй магнит 3 является подвижным за счет отталкивающего эффекта от первого магнита 2. Причем в верхней части корпуса 1 во внутрь также установлен волоконно-оптический кабель 4 с открытым чувствительным к световому излучению торцевым участком 5, который является приемником воздушных волн от движущегося магнита 3, от которого передаются воздушные волны на торцевой участок 5. При этом устройство также содержит интеррогатор 6, вход которого связан с торцевым участком 5 волоконнооптического кабеля 4, а выход с входом решающего устройства 7, в котором анализируются принятые сигналы и находится банк данных портретов дефектных событий. Причем выход решающего устройства 7 связан с компьютером 8, на экран которого выводятся изображения в виде трехмерной модели участка контролируемой буровой установки. Технический результат - повышение чувствительности устройства с обеспечением возможности контролировать механические и вибрационные деформации возникающие в пластах земного покрова на различных глубинах. 1 ил.

Устройство контроля безопасности эксплуатации буровых установок, содержащее оптоволоконный кабель, отличающееся тем, что устройство выполнено магнитооптическим и включает герметичный корпус 1, в котором в нижней его части установлен первый магнит 2 круглой или эллиптической формы, при этом первый магнит 2 установлен отрицательным полюсом ко дну герметичного корпуса 1 и положительным полюсом к положительному полюсу второго магнита 3 круглой или эллиптической формы, расположенного в средней части корпуса 1 над магнитом 2, при этом второй магнит 3 является подвижным за счет отталкивающего эффекта от первого магнита 2, причем в верхней части корпуса 1 во внутрь также установлен волоконно-оптический кабель 4 с открытым чувствительным к световому излучению торцевым участком 5, который является приемником воздушных волн от движущегося магнита 3, от которого передаются воздушные волны на торцевой участок 5, при этом устройство также содержит интеррогатор 6, вход которого связан с торцевым участком 5 волоконнооптического кабеля 4, а выход с входом решающего устройства 7, в котором анализируются принятые сигналы и находится банк данных портретов дефектных событий, причем выход решающего устройства 7 связан с компьютером 8, на экран которого выводятся изображения в виде трехмерной модели участка контролируемой буровой установки.