Устройство для контроля газонефтеводопроявлений в скважине Советский патент 1983 года по МПК E21B47/00 E21B47/12 

Изобретение относится к бурению скважин,а именно к устройствам для контроля гаэонефтеводопроявлений в буровом растворе в процессе проводки скважин. Известно устройство, основанное на возбуждении гидравлических импул сов на забое скважины в процессе циркуляции промывочной жидкости и на измерении сдвига во времени между сигналами, принимаемыми в нагнетательной линии и в затрубном прост ранстве на дневной поверхности 13 Однако данное устройство осуществляет контроль за газопроявлени ми только при наличии циркуляции пр мывочной жидкости, тогда как зачастую поступление газа в ствол скважи ны наблюдается при спускоподъемных операциях и остановках, когда цирку ляция отсутствует, фиксирует наличи газа только при высокой концентраци его в жидкости, ввиду незначительны временных сдвигов при малой концент рации газа, при этом гидравлический излучатель импульсов сложен по конс рукции и недолговечен в работе. Известна также аппаратура для об наружения притока флюида в стволе скважины во время вращательного бурения , включающая преобразователи,. расположенные в непосредственной близи от долота, предназначенные для генерации акустических импульсов , которые распространяются внутри бурильной колонны и Б кольцевом пространстве, а также для приема .акустических волн рассеянных внутри бурильной колонны и в затрубном пространстве,схему питания преобразо вателей, схему для определения разности отраженных и рассеянных акустических волн внутри бурильной колонны и в кольцевом пространстве и получения разностного сигнала, сред ства для передачи и приема разностного сигнала на устье скважины 2. Недостатками данной аппаратуры являются ограниченная область применения (используется только при бурении, когда имеется.циркуляция промывочной жидкости в скважине), сложность и недолговечность конструкции, при этом позволяет оценить только качественно поступление плас тового флюида в ствол скважины. Целью изобретения является определение типа и количественного содержания пластового флюида в буровом растворе. Указанная цель достигается тем, что устройство для контроля газонефтеводопроявлений в скважине, содержащее широкополостной.излучатель и приемник упругих колебаний, выход которого подключен к входу фильтров, на выходе которых подключены усилители и последовательно блок отображения информации, оно снабжено дополнительными широкополосным излучателем и приемником упругих колебаний, генератором зондирующих импульсов, блоком измерения амплитуды упругих колебаний в высоком диапазоне частот, блоком иЗ мерения временного сдвига, блоками измерения коэффициента затухания высокочастотного и низкочастотного сигналов, блоком измерения амплитуды упругих колебаний в низком диапазоне частот, триггером Шмитта, блоком совпадения, блоком регистрации временного сдвига, блоком вычисления количественного содержания пластового флюида в промывочной жидкости, при этом выходы приемников упругих колебаний через фиЛь тры соответственно подключены к входам усилителей, выход одного из которых через последовательно связанные блок измерения амплитуды упругих колеба1 1й. в низком диапазоне частот и блок измерения коэффициента затухания низкочастотного сигнала подключен к входу триггера Ц митта, а выход другого усилителя подключен соответственно к блоку измерения временного сдвига, связанному с блоком совпадения, и к блоку измерения амплитуды упругих колебаний в высоком диапазоне частот, подключенном через блок измерения коэффициента затухания высокочастотного сигнала к блоку совпадения, выход которого подключен к входу регистра, а выход последнего через блок вычисления количественного содержания пластового флюида в промывочной жидкости связан с блоком отображения информации . На чертеже показана функциональная схема устройства для контроля газонефтеводопроявлений. Устройство состоит из широкополосных излучателей 1 и 2 упругих колебаний, соединенных с генератором 3 зондирующих импульсов при помощи проводного канала 4 связи и соответственно диаметрально расположенных широкополосных приемников 5 и б упругих колебаний, установленных на изоляторах 7 и 8, закрепленных на первой снизу трубе 9 обсадной колонны, имекяцих связь соответственно через фильтры 10 низких частот, фильтр 11 высоких частот, усилители 12 и 13, блок 14 измерения амплитуды упругих колебаний в низком диапазоне частот, блок 15 измерения амплитуды упругих.колебаний в высоком диапазоне частот, блок 16 измерения коэффициента затухания низкочастотного сигнала, блок 17 измерения коэффициента затухания высокочастотного сигнала, блок 18 измерения времейного сдвига и триггер Шмитта с,блоком 20.совпадения, выход которого подключен через регистратор 21 к блоку 22 вычисления количественно содержания пластового флюида в промывочной жидкости и блоку 23 отобра женин информации. Устройство работает следующим об разом. В процессе углубления скважины ниже башмака промежуточной колонны при помощи излучателей 1 и 2 в затрубном пространстве обсадйой колонны возбуждаются упругие колебания, которые принимаются соответственно приемниками 5 и 6, при этом длина волны излучения устанавливаете кра ной радиусу потока промывочной жидкости. Упругие колебания, принятыезот излучателя приемником, передаются по каналу связи на дневную поверхность, где, пройдя через фильтр 10 низких частот, усиливаются усилителем и передаются в блок 14, где производится измерение амплитуды упругих колебаний в низком диапазоне частот A(W,,), затем в блоке производится измерение коэффициента затухания низкочастотного сигнала 1 А U дТйцУ где Ац - амплитуда упругих колебаний принятых от излучателя приемником} A(W) - амплитуда упругих колебаНИИ в низком диапазоне частот излучателя. В случае, когда о(и на выходе превысит 3 аданный порог срабатывани (при наличии газа, нефти,или пласто вой воды), включается триггер Шмитт 19, на выходе которого появляетс% напряжение, пропорциональное oi-. Одновременно упругие колебания, при нятые от излучателя приемником, передаются по каналу 4 связи на дневную поверхность, где, пройдя через фильтр 11 высоких частот, усиливают ся усилителем и передаются в блоки где измеряется амплитуда упругих колебаний в высоком диапазоне часто А (Wg) и производится измерение вре менного сдвига bt tJ - t время прихода упругих колебаний к приемнику; ty, - время излучения упругих колебаний излучателем. После измерения А(Wo) сигнал пер дается в блок 16, где измеряется ко эффициент затухания низкочастотного сигнала A4WB) где A, - амплитуда упругих колебаний принятых от излучателя Приемником; А (Wg) - амплитуда упругих колебаний в высоком диапазоне частот излучателя. Измерение величины йЦо. и н одновременно передаются в блок 20 совпадения, где дается разрешение на запуск блока регистрации величин At и dLe , после чего в блоке производится вычисление процентного содержания зарегистрированного пластового флюида в промывочной жидкости, в блоке осуществляется непрерывное отобра-. жение информации (например, с помощью многоканального самописца). На основе экспериментальных данных установлено, что при наличии газовых включений в буровом растворе измеренные величины -utjcl и oLy, значительно увеличиваются, причем темп их увеличения прямо пропорционален увеличению процентного содержания газа в данном буровом растворе . При наличии нефти или пласто-вой воды величины &t,olg и cL, изменяются в меньшей степени, но комплексное их измерение в сочетании с низкой погрешностью замеров позволяет судить о процентном содержании иефти или пластовой воды в буровом раст воре. По сравнению с известными техническими решениями оперативного конт- , роля за газонефтеводопроявлвн}€ями в процессе проводки скважины, предложенное устройство позволяет заблаговременно фиксировать наличие пластового флюида в стволе скважины, его тип и количественное содержание при проведении любых работ (бурение, спускоподъемные операции, геофизические исследования и др.), что позволяет получит исчерпывающую информацию о начале проявления и оперативно принять решение для его ликвидации при любом способе бурения. Используя предлагаемое устройство для контроля газоиефтеводрпроявлений при проводке скважин появляется возможность предотвратить выброс с иаименьшими затратами. При бурении скважин глубиной 4500 м с применением предложенного устройства в случае возникновения газонефтепроявления экономия на его ликвидацию складывается из сокращения времени на приготовление и замену бурового раствора (120 ч), экономии от предотвращения потери Сурового раствора (250 м ). При стоимости часа работы буровой установки Уралмаш-ЗД 60 руб. и стоимости 1 м бурового раствора 100 py(i

экономический эффект составит 27200 руб.

Наибольший эффект от предложенного устройства будет получен в случае

бурения глубоких и сверхглубоких : скважин на равновесии с применением буровых установок любых типов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГАЗОНЕФТЕВОДОПРОЯВЛЕНИЙ -В СКВАЖИНЕ, содержащее ишрокополосной излучатель и . .приемник упругих колебаний, выход которого подключен к входу фильтрбв, на выхбде которых подключены усилители и последовательно блок отображения информации, о т ли ч а кщ е е с я тем, что, с целью опр делёния типа и качественного содер. жания пластового флюида в буровом растворе, оно снабжено дополнительными широкополосным излучателем и приемником упругих колебаний, генератором зондирующих импульсов, блоком измерения плитуды упругих колебаний в высоком диапазоне частот, блоком измерения временного сдвига, блоками измерения коэффициента за:тухания высокочастотного и низкочастотного сигналов, блоком измерения амплитуды упругих колебаний в низком диапазоне частот, триггером ВЬштта, блоком совпадения, блоком регистрации времен 1ого сдвига, блоком вы-, числения количественного содержания пластового флюида в промывочной жидкости, при этом выходы приемников упругих колебаний через фильтры-соответственно подключены к входам усилителей, выход одного Из которых через последовательно связанные блок, измерения амплитуды упругих.колебаний в низком диапазоне частот и блок измерения коэффициента затухаНия 9 низкочастотного сигнала подключен триггера Шмитта, а выход даугого усилителя подключен соответственно к блоку измерения вре-. менного сдвига, связанному с блоком совпгшения, и к блоку измерения амплитуды упругих колебаний в высоком диапазоне, частот, подключенном через блок измерения коэффициента затухания высокочастотного сигнала к блоку совпадения, выход которого подключен к входу регистра, а выход последнего через блок вычислеСО Oi ния количественного содержания пластового флюида в промывочной жидкости связан с блоком отображения формации. ; , . ч

П

п

N

8