Геофизические методы исследования скважин и скважинная аппаратура

20.2.  МЕГА-К

Назначение

 

1. Аппаратура скважинная “МЕГА-КОНТРОЛЬ” (далее - аппаратура) предназначена для проведения термогидродинамических исследований в действующих скважинах в процессе контроля за разработкой нефтегазовых месторождений и служит для измерения, индикации, контроля и передачи на поверхность в виде кодоимпульсных сигналов  следующих физических параметров:

 

-температуры, 

-давления,

-магнитной неоднородности обсадной  колонны,

-мощности экспозиционной дозы  гамма-излучения,

-объемного влагосодержания скважинного  флюида,

-удельной проводимости скважинного  флюида,

-изменения скорости движения скважинной жидкости,

-изменения уровня акустического  шума

-объемного расхода жидкости.

 

2. Область  применения  -  проведение геофизических  исследований состава жидкости  при пробной эксплуатации в  нефтяных и газовых геологоразведочных  скважинах и при контроле разработки месторождений в эксплуатационных скважинах со спуском в насосно-компрессорные трубы диаметром от 50 мм и выше; геофизические исследования  в процессе испытания и контроля обсаженных скважин.

 

3. Условия эксплуатации:

окружающая среда:                                 вода, нефть, газ;

температура окружающей среды:             от 5 до 120 ^оС;

наибольшее гидростатическое давление     60 МПа.

 

4. Аппаратура допускает использование  как сборок блоков (ИНТЕРВАЛ + СОСТАВ + РАСХОД; ИНТЕРВАЛ + РАСХОД), так и отдельных блоков, входящих в ее состав, в автономном варианте.

 

5. Аппаратура скважинная “МЕГА-КОНТРОЛЬ”, или её блоки, используемые автономно, должны эксплуатироваться совместно с регистрирующей программно-управляемой каротажной станцией "МЕГА", поставляемой ЗАО ПГО "Тюменьпромгеофизика” в составе геофизической компьютеризированной лаборатории и каротажного подъемника ПКС-5 ГОСТ25785-83, снабженного одножильным геофизическим кабелем типа   КГ1-30-180-1 по ТУ 16. К64-01-88  длиной до 5000 м или аналогичными вышеуказанным.

 

6. Взаимодействие аппаратуры с другими изделиями

 

Аппаратура предусматривает подключение других конструктивно и электрически совмещенных скважинных приборов оснащенных телеметрией системы “МЕГА-КОНТРОЛЬ”. При этом блок  «РАСХОД» в сборке должен быть только конечными.

Аппаратура или её блоки, используемые автономно, допускают работу с наземным программно – аппаратным комплексом «ОНИКС».

 

 Устройство аппаратуры

 

       Комплексный скважинный прибор МЕГА-К содержит 9 различных датчиков и состоит из трех модулей:

 

1. Модуль “Интервал”

 

-датчик термометра

-датчик давления

-локатор муфт

-датчик уровня естественного гамма-излучения

 

2. Модуль “Состав”

 

-датчик термокондуктивного дебитомера

-резистивиметр

-датчик влагомера

-датчик уровня акустического шума

 

3. Модуль “Поток”

 

-механический расходомер. 

 

Каждый модуль комплекса МЕГА - К снабжен телеметрическим блоком и представляет собой самостоятельный прибор, обеспечивающий преобразование и передачу одного или нескольких физических параметров. Модули соединяются друг с другом с помощью унифицированного стыковочного узла, обеспечивающего механические и электрические соединения модулей. При включении питания модули объединяются в единую телеметрическую сеть.

При необходимости каждый модуль может использоваться как отдельный прибор.

В конструкцию аппаратуры заложен  блочный принцип построения узлов  механики и электронных схем.

Аппаратура представляет собой  три блока (РАСХОД, СОСТАВ, ИНТЕРВАЛ), допускающих их сборку в различном  сочетании и любой последовательности, электрически соединенных центральной транзитной жилой кабеля, кроме блока РАСХОД, который в любом варианте сборки является конечным.

 Каждый блок аппаратуры представляет  собой цилиндрический корпус  с установленными в нём датчиками и отверстием под транзитную жилу ЦЖК, нижняя часть которого содержит одноштырьковую  розетку и элементы присоединения к унифицированному переходному межблочному мосту. К верхней части корпуса закреплены узлы электроники, датчики, не требующие прямого контакта со скважинным флюидом, и одноштырьковая розетка для обеспечения транзитного соединения ЦЖК со схемами остальных блоков. Узлы электроники и датчики защищены цилиндрическим охранным кожухом с посадочными местами под герметичное соединение с корпусом и унифицированным переходным межблочным мостом.

Конструктивной отличительной  особенностью блока РАСХОД является отсутствие транзитного пропуска ЦЖК  через блок, что определяет его  место в сборке как конечное.

В аппаратуре “МЕГА-КОНТРОЛЬ” используется унифицированный переходной межблочный мост с подпружиненными контактами, обеспечивающий герметичность сочленяемых блоков и позволяющий изолировать каждый блок сборки аппаратуры “МЕГА-КОНТРОЛЬ” при аварийной ситуации, а также позволяющий применять унифицированную присоединительную приборную головку.

В унифицированной присоединительной  приборной головке (также как  и в унифицированном переходном межблочном мосте) установлены герметичные  электрические вводы, позволяющие  изолировать сборку аппаратуры “МЕГА-КОНТРОЛЬ”  при аварийной ситуации от случайного проникновения скважинного флюида через кабельную головку.

           Аппаратура  в полном составе сборки блоков  имеет объединенное питание, подаваемое  по кабелю и объединённую информационную сеть, сформированную на той же жиле кабеля. При включении питания аппаратуры все блоки объединяются в единую телеметрическую сеть.

         Все блоки,  входящие в состав сборки, при включении питания переходят в режим поочерёдной передачи данных автоматически. Сборка может состоять и из одного блока.

 За каждым информационным  или служебным каналом в сборке  блоков аппаратуры закреплен  определённый номер в пределах  от 0 до 31.

        Подразумевается,  что в блоках, предназначенных  для совместной работы, не должно  быть повторяющихся номеров каналов.

          В каждом блоке сборки аппаратуры  установлена плата телеметрической  системы (TS). Плата осуществляет:

-преобразование напряжения на  приборной головке 35 В  в  напряжение питания + 12 В и +5 В;

-прием и селекцию кодоимпульсных  сигналов, поступающих по кабелю;

-преобразование  входных и служебных сигналов  в выходной код и формирование  в кабеле кодоимпульсных сигналов.

         Функции  по преобразованию, обработке и  формированию сигналов возложены  на микропроцессор. Этот же микропроцессор  формирует служебные сигналы:

-напряжение питания на входе  блока сборки аппаратуры;

-температура внутри блока сборки  аппаратуры.

        Для каждого типа блока сборки  аппаратуры в микропроцессор  записывается собственная программа. 

20.3. Мега-Р

 

 Назначение

 

Аппаратурный комплекс Мега-Р предназначен для исследований нефтяных и газовых скважин методами  радиоактивного и акустического каротажа за один спуско-подъем. Используются методы двухзондовой модификации нейтрон-нейтронного каротажа по тепловым нейтронам (2ННК-Т), гамма-каротажа с одновременной локацией муфтовых соединений обсадной колонны, измерение давления промывочной жидкости в скважине и обеспечением контроля температуры внутри модуля и значения электрического  напряжения его питания в процессе каротажа.

Комплекс МЕГА-Р обеспечивает проведение исследований в скважинах диаметром от 110 до 300 мм при температуре окружающий среды до 120 С и гидростатическом давлении до 80 МПа с каротажной компьютеризированной станцией «МЕГА» и грузонесущим трехжильным геофизическим кабелем длиной до 7000 м.

 

Базовый комплекс состоит  из следующих модулей (приборов):

ГМЛ - модуль гамма каротажа с датчиком давления и локатора муфт,  обеспечивающий измерение мощности экспозиционной дозы естественного гамма-излучения горных пород и гидростатического давления в скважине, а также локацию муфтовых соединений обсадной колонны и выделение интервалов перфорации;

 

2ННК-М -  модуль двухзондового нейтрон-нейтронного каротажа, обеспечивающий измерение водонасыщенной пористости (объемного влагосодержания) горных пород, слагающих разрез скважины.

 

АК-М - модуль акустического широкополосного каротажа, обеспечивающий определение  кинематических и динамических параметров горных пород, слагающих разрез скважины, а также оценку качества цементирования.

Обеспечивается возможность использования всех приборов (модулей) сборки МЕГА-Р в автономном ( одиночном )  режиме в качестве самостоятельных скважинных приборов.

Данные по аппаратуре

ГМЛ-М

Модуль ГМЛ-М предназначен для работы, как в составе комплекса

Мега-Р, так и в автономном режиме, при исследовании скважин  диаметром от 110 мм на месторождениях нефти и газа методом гамма-каротажа с одновременной локацией муфтовых соединений обсадной колонны, измерением давления промывочной жидкости в  скважине и обеспечением контроля температуры внутри модуля и значения электрического напряжения его питания в процессе каротажа.

Модуль ГМЛ обеспечивает проведение измерений в скважинах, заполненных  водной промывочной жидкостью с  содержанием NaCl от десятых долей процента до минерализации, соответствующей насыщению, NaOH – до 20%, нефти – до 10% и водородным показателем (рН) от 7 до 10, при верхних значениях температуры окружающей среды 120^оС и гидростатического давления 80 Мпа.

Модуль эксплуатируется со следующими изделиями:

- програмно-управляемой каротажной  станцией «Мега»:

- кабелем грузонесущим геофизическим  марки КГ3-60-180-1 длиной до 7000 м.

В комплексе с указанными изделиями  модуль ГМЛ-М обеспечивает измерение  мощности экспозиционной дозы (МЭД) естественного гамма-излучения горных пород и значение давления промывочной жидкости в интервале исследования скважины, контроль температуры внутри модуля и значения питающего напряжения, а также локацию муфтовых соединений обсадной колонны, выделение перфорированных интервалов, возможность взаимной увязки и привязки по глубине результатов различных методов ГИС и контроля продвижения модуля (сборки) в скважине.

Технические данные

 

Диапазон измерения МЭД  естественного гамма-излучения, обеспечиваемый каждым из каналов ГК (ГК1 и ГК2) модуля – от 2 до 250 мкР/ч.

Диапазон измерения давления промывочной  жидкости, обеспечиваемый каналом манометра  модуля – от 0,01 до 80 Мпа.

Канал термометра модуля обеспечивает контроль температуры внутри модуля в диапазоне температур рабочих условий применения.

Чувствительность каналов ГК1 и  ГК2 модуля ГМЛ-М по гамма- излучению  источника Ra²²⁶ в точке верхнего значения диапазона измерения не менее 600 имп/мин на 1 мкР/ч.

Питание модуля осуществляется постоянным электрическим напряжением от соответствующего источника, входящего в состав оборудования каротажной лаборатории Мега.

Номинальное значение питающего напряжения на входе модуля составляет 40+-2 В. Сила электрического тока питания модуля – не более 170 мА.

Мощность потребляемая прибором не более 7,2 Вт.

Верхнее значение гидростатического  давления рабочих условий применения для модуля – 80 Мпа.

Диапазон рабочих температур окружающей среды – от минус 10 д плюс 120^оС.

Число информационных каналов модуля ГМЛ – семь: два канала гамма-каротажа (каналы ГК1 и ГК2), каналы манометра (М), контроля питающего напряжения (U), локатора муфт (ЛМ), и калибровки термометра.

Отношение сигнал/помеха канала ЛМ –  не менее 4.

Время установления рабочего режима – не более 30 мин. Продолжительность непрерывной работы в нормальных климатических условиях 8 ч, при температуре окружающей среды 120^оС – 3 ч.

Регистрация гамма-излучения осуществляется блоком детектирования ГК, содержащим два сцинтилляционных детектора (по одному в каналах ГК1 и ГК2), каждый из которых состоит из фотоумножителя ФЭУ-74А и кристалла NaJ(Tl) размерами 40*80 мм.

Наружный диаметр модуля не более 90 мм.

Длина модуля не более 2700 мм.

Масса модуля не более 80 кг.

Принцип работы

 

Принцип измерения МЭД, реализованный в модуле, основан на преобразовании регистрируемых блоком детектирования гамма-квантов, обусловленных естественной радиоактивностью горных пород, в электрические сигналы, средняя частота следования которых в интервале измерения связана с МЭД гамма излучения в этом интервале функциональной зависимостью:

N=B*S,  (12)

          где N – средняя частота следования импульсов, 1/с;

                 B – МЭД гамма-излучения;

      S – чувствительность канала ГК модуля ГМЛ, кг(А.с)