Волновой способ

ВОЛНОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИН СКВАЖИН

Волновой способ определения глубин скважин состоит в измерении времени распространения волны той или иной физической породы от устья скважины до забоя (или обратно). Произведение полученного времени на скорость распространения волны в среде дает искомую глубину скважины.
Наиболее разработанным является акустический метод, использующий упругие колебания, проходящие через колонну труб в горные породы.
Способ определения координат забоя скважины при турбинном бурении заключается в следующем. В процессе бурения горных пород возникают упругие колебания долота, распространяющиеся в окружающей среде. Эти колебания модулируют путем подачи в систему промывки скважин импульсов давления с заданными амплитудами и временными параметрами посредством насоса с клапаном и изменения осевой нагрузки на долото за счет разгрузки колонны на забое. Интервал следования импульсов должен быть не менее времени распространения сигнала от точки возбуждения их до наиболее удаленного приемника колебаний. Длительность импульса и его амплитуда выбираются из амплитудно-частотных свойств разреза и глубины скважины. Промодулированные колебания регистрируются приемниками колебаний, положение которых в принятой системе координат известно. При достижении максимального уровня модуляции колебаний измеряют время распространения колебаний от забоя до приемников по известным значениям длины колонны, скорости звука в промывочной жидкости, фиксированным моментам посылок модулирующих импульсов давления, создаваемых на устье скважины, и моментам их приема. Затем по измеренному времени распространения сигналов от забоя до приемников колебаний и известной скорости распространения звука в горных породах определяют расстояния от забоя до приемников колебаний, после чего определяют координаты забоя.
Другой способ определения координат генерации упругих волн в Земле, первую очередь забоя бурящихся скважин, осуществляется как в процессе бурения, так и при наращивании труб использованием бурильной колонны, наполненной промывочной жидкостью и спущенной до забоя скважины. Ударные волны возбуждаются в бурильной колонне или над вертлюгом посредством импульса давления, полученного взрывом твердого или газообразного материала, либо другими средствами. Ударная волна высокого давления образуется в камере, размещенной в верхней части бурильной колонны и открытой внутрь бурильных труб. То есть тем самым связанной с поверхностью жидкости. Ударная волна по столбу промывочной жидкости доходит до бурильного инструмента, а далее распространяется в затрубном пространстве и в горных породах. На поверхности Земли для регистрации волн, прошедших через породы, устанавливается ряд датчиков. Время прохождения волн через породы определяется из времени фиксации их на поверхности и времени прохождения до забоя, определяемого по отраженной волне, возвратившейся на устье по промывочной жидкости в затрубном пространстве или по трубам.
Помимо акустического предложен также оптический способ определения глубин. Схема, реализующая данный способ, включает в себя отражатель (зеркало) оптических сигналов в скважинном приборе или вблизи его, электрооптический каротажный кабель, блок возбуждения сигналов с боковой поверхности кабеля, коллектор на барабане лебедки подъемника, приспособленный для приема, ввода оптических сигналов, дополнительный оптический кабель и блок, состоящий из передающей и приемной систем, а также систему обработки данных.
В кабель от лазера поступает сигнал наносекундной длительности, который отражается в скважине и возвращается на поверхность. По времени его прохождения определяют длину всего кабеля в данный момент времени. Второй сигнал возбуждают в световодах кабеля около устья скважины. Если кабель бронированный и способом возбуждения сигналов выбрано воздействие на кабель высокочастотного звука или воздействие теплового импульса, то первый сигнал одновременно вызывает второй в виде слабого рассеяния света, который поступает на приемник. В зависимости от мощности лазера, затухания волокон и т.п. в качестве приемника может быть использован лавинный фотодиод или фотоумножитель. По поступившим сигналам определяют глубину в скважине и ее значения передают на каротажную станцию и каротажно-перфорационный приемник.
Если кабель не бронированный и, кроме того, в кабеле применены люминесцентные волокна, дающие возбуждать достаточно интенсивную вспышку света, то применение сигнала с коллектора лебедки необязательно. Глубину определяют по времени распространения от устья двух сигналов – одного в скважину и обратно до коллектора, другого – до коллектора. Для пропускания оптических сигналов могут использоваться одно или несколько волокон с активаторами или без них – в зависимости от характеристики применяемых волокон, конструкции кабеля и т.д.
При реализации волнового способа измерения глубин возможно применение электромагнитных колебаний, распространяющихся по колонне труб или каротажному кабелю, как по электрической линии связи с распределенными параметрами.
Волновой способ используется в различных вариантах исполнения для определения либо траектории скважины с помощью датчиков, размещенных на забое и устье, либо непосредственно координат забоя скважины независимо от траектории проложения самой скважины с помощью датчиков, расположенных на поверхности Земли. Волновой способ дает возможность измерять собственно глубину скважины как расстояние от забоя до поверхности, отмеренное по вертикали, что является характерной особенностью и преимуществом этого способа. Данные о точности измерения глубин в вышеперечисленных способах не приводятся, что говорит об отсутствии опыта практического использования волнового способа.

Comments are closed.