Многолетняя эксплуатация скважинного магнитного локатора муфтовых соединений труб (ЛМ) показала его высокую эффективность при решении основной задачи, т.е. определении местоположения муфт. Однако попытки применить этот прибор для исследования интервалов перфорации были не всегда успешными, причем число неудач резко возросло в настоящее время. Это заставило нас внимательнее рассмотреть физические основы работы локатора муфт и попытаться улучшить его технические характеристики.
Конструкция датчика магнитного локатора показана на рисунке 1.
Измерительная катушка установлена между встречно-ориентированными магнитами. При прохождении места с магнитной неоднородностью (муфты, перфорационного отверстия) изменяющийся магнитный поток формирует электрический сигнал в катушке. Амплитуда сигнала пропорциональна числу витков в обмотке датчика, мощности используемых в локаторе магнитов и скорости движения прибора мимо неоднородности.
При локации муфт амплитуда сигнала может достигать нескольких вольт. Однако при исследовании интервалов перфорации получить большие соотношения «сигнал/шум» удается далеко не всегда.
Почему?
Вероятно, сегодняшнее состояние дел обусловлено в основном двумя причинами.
Во-первых – различным воздействием на стенки колонн разных перфораторов.
В том случае, когда перфорация выполнена мощными зарядами, перфорированный интервал имеет многочисленные нарушения стенок обсадной колонны (трещины, смятия), в датчике локатора формируются сигналы, резко отличающиеся от сигналов в гладкой неперфорированной трубе (см. рис.2).
Современные же корпусные кумулятивные и сверлящие перфораторы создают перфорационные отверстия очень малых диаметров (до 6-8 мм) без деформации колонн. Никаких значительных нарушений труб, а, следовательно, и изменений магнитных свойств конструкции скважины при этом не происходит. Это снижает полезный сигнал локатора муфт и не позволяет выделять зону перфорации (а тем более отдельные перфорационные отверстия) на фоне помех, возникающих в линии связи и связанных с поляризацией оболочки геофизического кабеля в электролите и промышленными помехами.
Вторая причина, особенно сильно проявившаяся именно в интервалах перфорации с недеформированными трубами - следующая.
В скважине прибор всегда движется по стенке трубы.
Если перфорационное отверстие находится непосредственно на пути локатора, т.е. фактически под ним, то в датчике локатора сформируется достаточно сильный сигнал. Если же отверстие находится в стороне, или более того на противоположной стенке трубы, то ненарушенная гладкая стенка трубы, по которой ползет прибор, зашунтирует датчик локатора, резко снизив полезный сигнал.
При этом если перфорация проведена односторонним перфоратором, то магнитный локатор либо пройдет по всем отверстиям и выделит интервал с максимальным качеством, либо (если перфорационные отверстия – на противоположной стенке трубы) вообще не заметит ни одного перфорационного отверстия и интервал перфорации не будет отбит.
При
180-градусной фазировке зарядов
вероятнее всего, что половину зарядов
локатор отметит, и интервал перфорации
будет хорошо выделяться на диаграмме (рис.5).
Практически то же относится и к случаю 60-
или 90-градусной фазировки зарядов.
А одиночные перфорационные
отверстия (рис.3.) могут быть выявлены,
только если локатор пройдет рядом с ними.
В ООО «Нефтегазсистемы» разработан частотный локатор муфт ЛМЧ, в котором улучшено отношение «сигнал/шум» сигнала при работе прибора в колоннах с малыми нарушениями труб следующими путями.
Во-первых, в ЛМЧ введена предварительная обработка сигнала. Полученный в измерительной катушке датчика сигнал последовательно проходит усилитель - выпрямитель - преобразователь «напряжение-частота», а потом передается по кабелю в виде ЧМ-сигнала. Такая схема прибора позволила исключить влияние помех с брони геофизического кабеля и упростила защиту от промышленных наводок за счет самого принципа работы с частотно-модулированными сигналами.
Во-вторых, на основании [1] уточнены конструктивные данные измерительной системы прибора, что позволило увеличить полезный сигнал в датчике прибора.
Лабораторные испытания разработанного локатора муфт ЛМЧ-42 в железной трубе с внутренним диаметром 48 мм показали, что при прохождении прибора непосредственно над просверленными отверстиями диаметром 8 мм отношение «сигнал/шум» составляет не менее 5:1. При повороте трубы на 80-90О происходит уменьшение сигнала в 2-3 раза, что все еще позволяет выделять полезный сигнал на фоне помех. Дальнейший поворот трубы приводит практически к потере сигнала в шумах.
Стандартный локатор ЛМ-42 отверстия диаметром 8…10 мм не отмечает ни при каких положениях трубы.
Этот эксперимент подтвердил, что ЛМЧ способен отмечать отверстия в трубе малого диаметра, но только в том случае, если они находятся на минимальном расстоянии от датчика прибора. Т.е. это означает, что локатор ЛМЧ будет уверенно отбивать только те перфорационные отверстия, которые сформированы зарядами, направленными на стенку, на которой лежит перфоратор в момент их подрыва.
Скважинные
испытания и начало опытно-промышленной
эксплуатации позволили получить следующие
результаты.
На рис.4. приведены диаграммы ЛМЧ-60 и ЛМ-42, полученные при контроле перфорации (заштрихованная диаграмма – после перфорации). Перфорация произведена с зарядами ЗПКТ-89Н (12 отв./м) в интервале глубин 3421…3428 м. Предполагаемый диаметр отверстий – 9…10 мм.
Видно, что локатор ЛМ-42 никак перфорацию не отмечает, в то время как ЛМЧ-60 уверенно выделяет перфорированный интервал.
На рис.5. показаны диаграммы ЛМЧ-60 до и после перфорации.
Перфоратор
– ЗПКС-80, фазировка зарядов - 180О,
18 отв./м. Предполагаемый диаметр
отверстий – 8 мм. Интервал перфорации –
1564…1654 м.
Локатор ЛМЧ-60 уверенно отметил границы перфорации, полностью совпавшие с заданными.
На рис.3. показаны результаты проверки прострела двух технологических отверстий на глубинах 1796,0 и 1796,7 м. Диаметр отверстий – 9 мм.
Стандартный локатор ЛМ-42 перфорированные отверстия такого диаметра не отметил - диаграммы ЛМ42-2 и ЛМ42-3. (ЛМ42-1 – диаграмма до перфорации).
Исследования локатором ЛМЧ-42 были проведены через месяц после перфорации. Были зарегистрированы 7 диаграмм.
На рисунке показаны диаграммы 2…7 замеров ЛМЧ2…ЛМЧ7 (на первом замере отверстия не выделились) и их суммарная диаграмма.
На суммарной диаграмме ЛМЧ на заданных глубинах четко выделяются оба отверстия.
Таким образом, на основании лабораторных испытаний и результатов опытно-промышленной эксплуатации магнитного локатора ЛМЧ можно сделать вывод о том, что локаторы типа ЛМЧ в значительной степени могут решать задачи контроля перфорации в современных условиях.
Мы может также рекомендовать следующие правила исследования интервалов перфорации приборами типа ЛМЧ.
1. Для улучшения отношения «сигнал/шум» необходимо использовать статистические методы – проводить регистрацию диаграмм несколько раз. Результирующая информация должна быть получена суммированием полученных диаграмм.
2. Замеры и до и после перфорации необходимо проводить только на одинаковых скоростях, желательно 4000…6000 м/ч.
3. Для большей наглядности окончательный вариант диаграммы ЛМЧ рекомендуется синтезировать из прямой и обратной (инверсной) кривых, расстояние между которыми на диаграмме предпочтительнее закрасить.
Автор благодарит ПФ «Вуктылгазгеофизика» ПФ «Сервергазгеофизика» и ООО «Оренбурггеофизика» за оказанную помощь в проведении скважинных испытаний и опытно-промышленной эксплуатации.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Барский И.М., Макаров В.Н., Бернштейн Д.А.,
Гурфанов М.Г. Выбор оптимальных параметров
измерительной системы магнитного локатора
интервала перфорации. //Сборник
Нефтепромгеофизика, выпуск 6, г. Уфа, 1976 г. с.
133-139.