Геофизические методы исследования скважин и скваженная аппаратура

        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)

        В результате, измерение  МЭД гамма-излучения сводится к определению чувствительности канала ГК модуля (коэффициента преобразования), являющейся постоянной величиной для данного экземпляра, и измерению средней частоты следования выходных импульсов этого канала.

        Измерение в процессе каротажа давления промывочной жидкости осуществляется с помощью тензопреобразователя, который представляет собой тензометрический мост и производит непрерывное пропорциональное преобразование воздействующего на него скважинного давления в выходной электрический сигнал (напряжение постоянного тока). Этот аналоговый сигнал по запросу преобразуется в двенадцатиразрядный параллельный двоичный код и передается в наземную часть комплекса «Мега» для дальнейшей обработки.

        Измерение температуры  внутри модуля осуществляется с помощью термопреобразователя (полупроводникового датчика температуры), обеспечивающего непрерывное пропорциональное преобразование температуры окружающей среды в аналоговую величину – напряжение постоянного тока. Указанное напряжение преобразуется в  двенадцатиразрядный параллельный двоичный код и передается в наземную часть комплекса «Мега», где обеспечивает помимо контроля температуры внутри модуля и возможность коррекции показаний тензопреобразователя.