Способ определения угла наклона скважины Советский патент 1993 года по МПК G01V1/40 

Фиг.З - контур горизонтального сечения скважины, на котором 13 - собственно контур горизонтального сечения скважины, 14 - вписанная окружность, 15 - положение акустического преобразователя, 16 - центр вписанной окружности, Н - направление на магнитный Север, Ф - угол азимутального отклонения оси скважины.

Фиг.4 - схема проведения измерений угла наклона скважины по глубине, на которой 17,18.19 -значения глубин, на которых определяют наклон скважины, AI, Аз, Аз - значения углов наклона скважины на соответствующих глубинах.

Фиг.5 - контур горизонтального сечения на глубине 17.

Фиг.6 - контур горизонтального сечения скважины на глубине 18.

Фиг.7 - контур горизонтального сечения скважины на глубине 19.

Н - направление на магнитный Север, Ф|- Ф2 - углы азимутального отклонения на соответствующих глубинах 17,18.19.

Фиг.8 - схема -определения угла азимутального отклонения оси скважины на интересующей глубине, на которой Ф - угол азимутального отклонения оси скважины на глубине 19 относительно глубины 17.

Способ осуществляется следующим образом.

В скважину опускают скважинный прибор (фиг.1). Измеряют глубину, на которой находится акустический преобразователь 6, расположенный в дополнительном корпусе 5. Акустический преобразователь возбуждают электрическими сигналами, (фиг.2), вырабатываемыми электронным блоком 3. Акустический преобразователь б создает акустические импульсы в скважинной жидкости, которые распространяются до стенки скважины и отражаются от нее. Отраженные сигналы принимаются акустическим преобразователем 6 и поступают на электронный блок 3 в виде, электрических сигналов. Электронный блок 3 вырабатывает электрические сигналы огибающих отраженных сигналов (10, фиг.2) и передает их на поверхность по кабелю. Узел вращения акустического преобразователя 7 осуществляет вращение акустического преобразователя 6 в горизонтальной плоскости. Тем самым производится сканирование акустическими импульсами стенок скважины в горизонтальной плоскости. По известной скорости распространения акустических импульсов в скважинной жидкости и времени пробега Т от акустического преобразователя 6 до стенки скважины и обратно и определяют расстояние до стенок скважины и строят контур горизонтального сечения скважины на известной глубине (фиг.З). В контур горизонтального сечения вписывают окружность максимального радиуса. Определя ют координаты положения акустического преобразователя и центра вписанной окружности максимального радиуса. Измеряют расстояние между этими точками. Угол отклонения оси скважины от вертикали определяют из соотношения:

А агсгд(Р/Л + М),

(1)

где А - угол отклонения оси скважины от

вертикали;

Р - расстояние между акустическим преобразователем и осью скважины;

Л -длина электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительный корпуса скважинного прибора;

М - длина дополнительного корпуса скважинного прибора.

По данным азимутатора осуществляют азимутальную привязку контура горизонтального сечения скважины к магнитному северу И (фиг.З). Угол азимутального отклонения Ф оси скважины от вертикали измеряют между направлением на магнитный Север и направлением отклонения центра

вписанной окружности от положения акустического преобразователя.

Данные измерений наклона скважины к вертикали в одной точке по глубине, полученные с помощью данного устройства

или какого-либо другого (инклинометра) не дают истинного положения этой точки относительно устья скважины, т.к. вертикальная осью, проходящая через центр скважины на устье и вертикальная ось, относительно хоторой производится измерение на данной глубине, в общем случае могут не совпадать. Пример. Скважинный прибор опускают на устье скважины (фиг.4) таким образом, чтобы основной корпус был центрирован в

скважине. Измеряют глубину, на которой расположен акустический преобразователь в дополнительном корпусе, измеряют угол отклонения оси скважины от вертикали и угол азимутального отклонения на этой глубине.

Перемещают скважинный прибор по глубине на величину (Л + М) (Л - длина электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительный корпуса скважинного

прибора; М -длина дополнительного корпуса скважинного прибора). Производят повторные измерения угла отклонения оси. скважины от вертикали и угла азимутального отклонения. Такие измерения проводят до достижения интересующей глубины.

Угол А отклонения оси скважины на этой глубине от вертикальной оси, проходящей через центр скважины на устье определяют (фиг.8) по аналогичной формуле:

А arctg (П/Пгде П - расстояние в плоскости проекции от центра скважины на устье до центра вписанной окружности на интересующей глубине;

Г - интересующая глубина, на которой расположен акустический преобразователь.

Угол азимутального отклонения оси скважины на интересующей глубине относительно устья находят между направлением на магнитный Север Н (фиг.8) и направлением в плоскости проекции из центра скважины на центр вписанной окружности на интересующей глубине.

Настоящий способ позволяет значительно расширить диапазон измеряемых углов наклона скважины (практически до 90 градусов), что значительно превышает возможности известных способов. Способ применим для использования его в скважинах с диаметром от 0,5 м до нескольких метров, в которых невозможно провести измерения известными способами. Способ позволяет провести измерения не только в условиях прямой видимости ствола скважины, но и при значительных искривлениях скважины.

Повышение точности измерений достигается тем, что используют большую измерительную базу, которая зависит от высоты отвеса (расстояние между точкой крепления электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительный корпуса сважин- ного прибора, к нижнему кончу основного корпуса и акустическим преобразователем, расположенным в дополнительном корпусе). Тем самым, при равных определяемых углах величина отклонения отвеса от вертикали значительно возрастает и, соответственно точность измерения повышается.

Оптимальная высота отвеса в зависимости от конкретных условий измерения в скважине (априорного максимального наклона и диаметра скважины), а также требуемой детальности измерений по глубине определяют из соотношения:

Л - D/2sln(B) - М,

где Л - оптимальная длина электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительный корпуса скважинного прибора; D - диаметр скважины;

Б - априорный максимальный угол наклона скважины к вертикали;

М - длина дополнительного корпуса скважинного прибора.

5Второй фактор повышения точности измерений заключается в том, что продольную ось скважинного прибора (основного корпуса) совмещают с осью скважины посредством центраторов. В известных инкЮ линометрах скважинный прибор в процессе работы ложится на стенку скважины и измеряет отклонение продольной оси прибора от вертикали (при использовании маятника в качестве датчика) или от горизонтальной

15 плоскости (в случае использования жидкостного датчика). Наличие каверн в скважине приводит к тому, что продольная ось инклинометра не совпадает с осью скважины и является источником больших погрешно20 стей измерений.

Использование данного способа позволяет избежать влияния кавернозности стенок скважины на результаты измерений. Формула изобретения

25 Способ определения угла наклона скважины, заключающийся в спуске в последнюю скважинного прибора, включающего азимутатор, корпус и акустический преобразователь, возбуждении акустических сигна30 лов, регистрации отраженных от стенок скважины сигналов и определении контура сечения скважины, о т ли ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности определения угла наклона скважины и увеличения

35 диапазона определения углов, скважинный прибор снабжен дополнительным корпусом, соединенным с основным электрическим кабелем, длину которого определяют из соотношения

40Л (Б)-М.

где Л - длина электрического кабеля, соединяющего основной и дополнительный корпуса скважинного прибора; D - диаметр скважины;

45 Б - априорное максимальное значение угла наклона скважины к вертикали;

М - длина дополнительного корпуса скважинного прибора, при этом основной корпус центрируют в

50 скважине, азимутатор и акустический преобразователь размещают в дополнительном корпусе, по отраженным от стенок скважины акустическим сигналам определяют положение оси скважины, а угол наклона

55 скважины определяют из соотношения:

Aarctg(PAf1 + М),

где А - угол отклонения оси скважины от вертикали;

Р - расстояние между акустическим преобразователем и осью скважины.

Фиг.2

Фиг.З

Риг7

Использование: в области геофизических исследований скважин и предназначено для определения угла наклона скважины. Сущность изобретения: скважинный прибор опускают в скважину. Акустический преобразователь возбуждают электрическими Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и предназначено для определения угла наклона скважины. . Цель изобретения - повышение точности определения угла наклона скважины и, увеличения диапазона определения углов. Реализация способа иллюстрируется фиг.1-3. ФигЛ -схема устройства для измерений угла Наклона скважины, содержащего основной корпус 1, центраторы 2, электрон- ный блок 3 управления, приема и передачи сигналами, вырабатываемыми электронным блоком 3. Акустический преобразователь 6 создает акустические импульсы в скважин- ной жидкости, импульсы распространяются до стенки скважины и отражаются от нее. По известной скорости распространения акустических импульсов в скважинной жидкости и времени пробега Т от акустического преобразователя до стенки скважины и обратно определяют расстояние до стенок скважины и строят контур горизонтального сечения скважины по известной глубине. Определяют координаты положения акустического преобразователя 6 и центра вписанной окружности максимального радиуса. Измеряют расстояние между этими точками. Оп реде- ляют угол отклонения оси скважин ы. При этом азимутатор и акустический преобразователь размещают в дополнительном корпусе, соединенном с основным кабелем, длину которого выбирают исходя из диаметра скважины D, длимы М основного корпуса и априорного значения угла наклона скважины к вертикали Б. Л О/2(Б) - М. 8 ил. электрических сигналов, электрический кабель 4, дополнительный корпус 5, акустический преобразователь 6, узел вращения 7, азимутатор 8. Фиг.2 - схема электрических сигналов, на которой 9 - возбуждающий импульс акустического преобразователя, 10-отраженный сигнал (принимаемый акустическим преобразователем), 11 - синхроимпульс (вырабатываемый блоком 3 и передаваемый по кабелю на поверхность ), 12 - сигнал огибающей отраженного сигнала, Т- время; прихода отраженного сигнала.; (/) С со о XI Јь CJ 4