Контроль технического состояния обсадной колонны методом электромагнитной дефектоскопии

 

Техническая характеристика геофизической аппаратуры ЭМДС-ТМ-42У приведена ниже:

Диапазон изучения толщины стенок трубы, мм……………………………….3–12

Основная погрешность определения толщины стенки трубы, мм:

для одноколонных конструкций……………………………………………...0,5

для многоколонных конструкций…………………………………………….1,5

Минимальная протяженность дефекта типа трещины:

вдоль оси трубы, мм……………………………………………………………75

поперек оси трубы………………………………………1/3 длины окружности

Диаметр изучаемых труб, мм………………………………………………...63–324

Максимальное гидростатическое давление, МПа……………………………......60

Максимальная рабочая температура, оС………………………………………...100

Абсолютная погрешность измерения температуры, оС…………………………...1

Порог чувствительности, оС……………………………………………………..0,01

Постоянная времени при измерении температуры жидкости, сек …………….0,5

Кабель………………………………………………………………….одножильный

Габариты, мм:

наземный пульт……………………………………………………..290х260х100

диаметр скважинного прибора………………………………………………...42

длина скважинного прибора………………………………………………...1700

 

Аппаратура ЭМДС-ТМ-42У состоит из скважинного прибора и наземного пульта.

Скважинный прибор, представляет собой сложное устройство, состоящее из следующих типов схем: предусилители, усилители, коммутатор сигнала, генераторы двухполярных импульсов, делитель, интегратор, аналого-цифровой преобразователь (далее АЦП) и микроконтроллер, который управляет все работой прибора с помощью аналоговых ключей, принимает информацию с АЦП, производит ее простую обработку и выдает на кабель в последовательном коде.

Также прибор содержит блок питания (высокочастотный преобразователь), преобразующий напряжение +140В, поступающее по кабелю, в напряжения +12В, -12В (для питания микросхем) и три независимых источника +7В для питания генераторных катушек зондов.

На зондовом устройстве расположены генераторные и приемные (измерительные) катушки зондов, на которых отдаются и принимаются импульсы проходя через обсадную колонну. Сами зонды подразделяются на:

1. Зонд А – большой осевой зонд;
2. Зонд В – поперечный зонд;
3. Зонд С – малый осевой зонд.

В скважинный прибор включены датчик температуры и датчик локатора муфт. Датчик температуры позволяет определить герметичность обсадной колонны, исследуются тепловые аномалии, обусловленные термодинамическими эффектами при движении флюидов в пласте и стволе скважины. Локатор муфт предназначен для определения местоположения муфтовых и замковых соединений труб, магнитных меток и других магнитных аномалий в колонне и позволяют по ним устанавливать спускаемый на кабеле аппарат на требуемой глубине, а также следить за его движением. 

Наземный пульт позволяет управлять прибором в процессе исследования с устья скважины и принимает цифровую информацию, с выводом ее на компьютер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5 Функциональная  схема

 

Функциональная схема электромагнитного дефектоскопа-толщиномера ЭМДС-ТМ-42У приведена на рисунке 1.4. Рассмотрим принцип его работы.

С наземного пульта по кабелю подается напряжение 140В на высокочастотный преобразователь, где оно преобразуется в напряжение 12В для питания электронных схем и микросхем. Далее напряжение поступает по кабелю на микроконтроллер, который управляет всей работой прибора с помощью аналоговых ключей. Микроконтроллер подает сигнал на включение генераторов двухполярных импульсов, которые питаются (каждый генератор) от независимых источников питания – аккумуляторных батарей напряжением +7В.

Три независимые схемы генераторов двухполярных импульсов периодически подают импульсы чередующейся полярности на низкоомные генераторные катушки зондов, причем импульсы разделяются паузами, во время которых и производятся замеры. С генераторных катушек зондов А, В, С импульсы проходя через объект исследования – обсадную колонну, принимаются на приемных (измерительных) катушках зондов А, В, С. С приемных катушек зондов импульсы представляются экспоненциально спадающими, то есть постепенно ослабевшими, поэтому они сначала поступают на предусилители и далее на усилители, которые индивидуальны для каждого зонда.

С усилителей разных зондов импульсы поступают на коммутатор, где они распределяются и далее передаются по общей цепи. Коммутатор, как и все остальные электронные ключи, управляются микроконтроллером. В соответствии с программой, заложенной в микроконтроллер, он в нужные моменты времени подключает один из зондов к последующему общему тракту.

С коммутатора сигнал передается на управляемый микроконтроллером делитель, и далее на усилитель с большим коэффициентом усиления. После очередного усиления сигнала, он поступает на интегратор, где происходит его преобразование. Преобразованный сигнал далее поступает на аналого-цифровой преобразователь АЦП, где он проходит оцифровку. С АЦП считывание оцифрованных данных происходит с помощью порта микроконтроллера.

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.4 – Функциональная схема электромагнитного дефектоскопа-толщиномера ЭМДС-ТМ-42У

 

 

 

 

Микроконтроллер, после приема информации с АЦП, производит ее простую обработку и выдает на кабель в последовательном коде. Далее цифровая информация поступает на высокочастотный преобразователь, причем передача цифровой информации ведется по той же жиле кабеля, что используется для питания прибора. Внутри высокочастотного преобразователя имеется развязка силовой и информационной цепей.

С высокочастотного преобразователя цифровая информация поступает по кабелю на наземный пульт и далее выводится на компьютер.

В скважинном приборе расположены датчик температуры и датчик локатора муфт. Полученная информация от них поступает на АЦП, отцифровывается и далее по кабелю поступает на наземный пульт и выводится на компьютер.

Полный цикл работы прибора занимает 480 миллисекунд, из них два периода «генераторных», в которых измерительные зонды запитываются мощным импульсом тока, и два «измерительных». Каждый из этих четырех периодов занимает 120 миллисекунд. В «генераторные» периоды потребление прибора резко возрастает. В среднем прибор потребляет ток 140 миллиампер при напряжении 130–140 Вольт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6 Пример проведения исследования

 

Подготовка к проведению геофизических исследований начинается на базе конторы (экспедиции) с момента получения «Наряда на производство геофизических работ». В заказ-наряде должны содержаться следующие сведения:

1) данные по скважине, предоставляемые заказчиком;

2) комплекс и методика исследований.

До получения заказ-наряда скважинная аппаратура ЭМДС-ТМ-42У должна пройти проверку работоспособности на базе в следующей последовательности:

1. Подсоединить скважинный прибор  к кабельному наконечнику каротажной  станции (достаточно одной жилы). С помощью тестера убедиться  в наличии цепи питания скважинного прибора. Подсоединить коллекторный кабель к пульту.

2. Поместить скважинный  прибор в отрезок стальной  трубы.

3. Подключить кабели метки глубин и магнитной метки от наземного пульта ЭМДС-ТМ-42У к соответствующим разъемам каротажной станции.

4. Соединить выход пульта ЭМДС-ТМ-42У с входом последовательного порта компьютера.

5. Воткнуть вилку сетевого  шнура от пульта в сеть 220В. Включить наземный пульт тумблером  «ПИТАНИЕ-ВКЛ». Стрелочный индикатор  отметит появление тока питания  скважинного прибора.

6. Подключить вход осциллографа  к контрольной точке ОП (уровень  опорного напряжения), замерить уровень  осциллографом. Затем подключить  осциллограф к контрольной точке  СИГН. С помощью регулятора «Усиление»  установить амплитуду импульсов, приходящих из скважинного прибора, на 30-50% больше уровня опорного  напряжения. В дальнейшем, при использовании  другого каротажного подъемника, настройку усиления произвести  заново.

7. При нормальной работе  прибора красная лампочка светодиода  на передней панели пульта  периодически вспыхивает, отмечая  приход очередного блока информации  от скважинного прибора в пульт  и его обработку в пульте. Зеленая  лампочка (признак паритета) горит  непрерывно (при включенном имитаторе  меток глубины или приходе  меток глубины в процессе каротажа).

8. Включить компьютер. Запустить  программу каротажа. Заполнить таблицу  исходных данных, заносимых в  заголовок файла (при проверке  можно их всех пропускать, нажимая  клавишу Tab). После заполнения таблицы в ее нижней части слово ОК будет обрамлено рамкой. Нажать клавишу Enter. Таблица потухнет, а слово СТАРТ будет заменено на слово СТОП. Компьютер готов к приему информации.

9. Включить имитатор меток  глубины каротажной станции или  имитатор меток глубины на  панели пульта. По экрану компьютера  поползут три кривые, соответствующие величине сигналов в трех каналах, а сбоку будут высвечиваться числа – значения глубины и отсчеты в 25 каналах. Номера трех кривых, выводимых на экран, а также пределы колебания кривых оператор выбирает с помощью стрелки и может изменять их в процессе каротажа.

10. Не выключая аппаратуру, медленно вытащить прибор из  трубы. Нажать клавишу СТОП, регистрация  кривых остановится. Проследить  спад показаний по всем трем зондам.

11. Выключить аппаратуру  и компьютер.

Перед выездом на скважину, начальник партии уточняет объем работ, знакомится с результатами выполненных ранее геофизических исследований, проверяет комплектность скважинных приборов ЭМДС-ТМ-42У (должно быть 2 прибора, в случае отказа одного прибора при исследовании скважин, используется другой прибор или аналог близкий к ЭМДС-ТМ-42У), проверяет результаты градуировки приборов, состояние оборудования и кабеля, наличие материалов, необходимых для выполнения работ, уточняет маршрут следования к месту работ.

Геофизическое оборудование и аппаратура транспортируются к месту работ и возвращаются на базу. Основной вид транспорта – автомобили высокой проходимости, которые при любых погодных условиях, в любое время суток должны своевременно прибыть к месту работы и сохранить оборудование и аппаратуру в исправном состоянии.

Получив «Акт готовности скважины к производству геофизических работ», начальник партии дает распоряжение о начале работ. Работы выполняются в следующей последовательности:

1. Подсоединить скважинный  прибор к кабелю, выполнить соединение  с наземным пультом и с разъемами меток глубины и магнитных меток станции, подключить выход пульта к компьютеру.

2. Включить аппаратуру ЭМДС-ТМ-42У и компьютер, запустить программу каротажа, включить имитатор меток глубины, убедиться в нормальной работе аппаратуры. Выключить имитатор меток глубины.

3. Спустить прибор в  скважину. Запустить программу каротажа, установив начальную глубину  равной нулю и контролировать  работу аппаратуры, например, вызывая на экран кривые каналов зонд А, зонд В, зонд С. При приближении к забою снизить скорость спуска до 400–600м/ч во избежание резкого удара прибора о забой.

4. На забое заново запустить  программу каротажа, заполнить таблицу  и начать подъем с записью. Вывести на экран кривые всех трех зондов.

5. Запомнить глубину аномалий  кривых, где можно предположить  дефекты колонны, с целью последующей  детализации.

6. Рекомендуемая основная скорость каротажа 450м/ч, шаг дискретизации по глубине 5см. При детализации скорость каротажа 150–200м/ч, шаг дискретизации по глубине 1–2см.

7. Как правило, каротаж  необходимо проводить с присоединенными центраторами. При исследовании газонаполненных скважин с НКТ диаметром 67, 73 или 89мм для гарантии безаварийной работы центраторы отсоединяются. При этом качество записи по интервалам с НКТ ухудшается, но остается удовлетворительным. В интервале ниже воронки НКТ в колонне качество записи без центраторов существенно ухудшается из-за болтанки прибора. Рекомендуется проводить каротаж в этих интервалах с пониженной скоростью 200–300м/ч для уменьшения колебаний прибора.

8. Повторный каротаж для  оценки воспроизводимости рекомендуется проводить на интервале 50–100м в нижней части скважины или в наиболее интересных интервалах.

9. По окончании подъема  щелкнуть левой кнопкой мыши  на кнопке «STOP», при этом надпись STOP исчезнет, движение кривых на экране и обновление чисел в таблице справа прекратится. Выйти из программы каротажа, начать просмотр записанных кривых и предварительную интерпретацию данных.

После окончания исследований прибор извлекается из скважины. Заполняется акт о выполненных работах, который подписывается представителем заказчика.  

По прибытии на базу окончательно оформляют заказ-наряд, акт о выполненных работах и другие документы, согласно технического регламента. После этого весь полученный материал сдают в интерпретационное подразделение промыслово-геофизического предприятия, проверяют состояние станции, аппаратуры и оборудования, производят их эталонирование, калибровку, наладку и ремонт.