Дефектометрія свердловин. Індуктивний дефектомір обсадних труб. Гамма-гамма-товщиномір. Свердловинне акустичне телебачення. Акустичні сканери

 

До числа дефектів обсадних колон відносяться порушення їх цілісності в результаті проведених про стрілково-вибухових робіт.

Товщина стінок обсадних колон може змінюватись під впливом механічних напружень, корозії та нерівномірних механічних напружень, про стрілково-вибухових робіт. Фактичну товщину стінок колон і їх внутрішній діаметр необхідно знати при інтерпретації даних цементометрії, дебітометрії, радіометрії та інших методів дослідження обсаджених свердловин.

Внутрішній діаметр колон можна визначати за допомогою профілеміра, мікрокаверноміра та індуктивного дефектоміра.

Розміщення з’єднувальних муфт обсадних колон, бурильних або насосно-компресорних труб в свердловині визначають за допомогою локатора муфт. Локатор муфт складається з індуктивної котушки із стальним сердечником і двома сталими магнітами, полюса яких направлені назустріч одного до іншого (Рис.165). Вісі магнітів і котушки співпадають. Магнітні силові ліні сталих магнітів пронизують обмотку котушки і замикаються через зовнішні стальні труби. У момент проходження приладу повз муфти опір у ланці магнітопровода змінюється і струменеві лінії сталих магнітів перерозподіляються. В момент перетинання струменевими лініями витків індуктивної котушки в ній наводиться е.р.с. у виді імпульсів різної полярності, які передаються по лінії зв’язку на пристрій реєстрації. Крива локатора муфт дозволяє уточнити інтервали перфорації колон. За допомогою локатора муфт можна визначити місця прихоплення бурильних і насосно-компресорних труб, але в даному випадку локатор муфт виготовлений без сталих магнітів.

Індуктивний дефектомір обсадних труб

Для виявлення дефектів стальних колон використовуються індуктивні прилади, які базуються на вимірюванні е.р.с. вторинного магнітного поля вихрових струмів. Наприклад, дефектомір індукційний свердловинний ДСІ працює на принципі електромагнітної дефектоскопії. Генераторною котушкою ГК індукційного зонда в обсадній колоні свердловини створюється вторинне поле вихрових струмів, приймальними котушками ПК1 і ПК2 вимірюються комплексні складові електромагнітного поля (Рис. 167). Генераторна котушка живиться струмом 300 Гц від уніфікованого генератора УГ-1 через блок керування БК і роздільний фільтр Ф. Котушки ПК1 і ПК2 розміщені на однаковій відстані від ГК по обидві її сторони. Комутатор Км дозволяє включати у вимірювальну схему або котушки ПК2 (прямий зонд) з компенсаційною котушкою К, або котушки ПК1 і ПК2, які з’єднані послідовно (диференціальний зонд). Котушка К служить для компенсації прямого поля генераторної котушки. Прямий зонд використовується для виявлення місць порушення колони, а диференціальний – для детальних досліджень.

Сигнали з котушок ПК2 і К або з ПК1 і ПК2 через комутатор поступають на частотний модулятор ЧМ1 з несучою частотою 14 кГц. Одночасно з резистора R знімається опорна напруга і подається на частотний модулятор ЧМ2 з несучою частотою 7.8 кГц. Після чого сигнали через змішувач З по кабелю через блок керування надходять на вимірювальну панель частотної модуляції ВПЧМ, де вони розділяються за частотою, підсилюються та випрямляються. З ВПЧМ сигнали потрапляють на прилади реєстрації РП1 і РП2. Апаратура живиться постійним струмом від двох уніфікованих випрямлячів – УВК-1 і УВК-2.

Гамма-гамма-товщиномір

Визначення товщини стінок обсадних колон здійснюється за допомогою розсіяного гамма-випромінювання, джерелом якого служить ізотоп тулія. Вимірювання розсіяного гамма-випромінювання здійснюється гамма-товщиноміром, розмір зонда складає 7-9 см. Зонд товщиноміра входить у склад комплексного приладу дефектоміра-товщиноміра СГДТ-2 (Рис. 157). Прилад дозволяє визначити середню товщину стінки обсадних колон з точністю ±0.5 мм.

Свердловинний прилад дефектоміра-товщиноміра типу СГДТ-2 має два зонди для реєстрації розсіяного гамма-випромінювання різних енергій. Зонд дефектоміра розміщений у нижній частині приладу та служить для визначення якості цементування шляхом вимірювання інтенсивності гамма-випромінювання від джерела (цезій-137). Даний зонд складається із джерела 7 (рис.157) та індикатора 6, які розміщені в обертовому свинцевому екрані з колімаційними вікнами a і a ₁. Так як гамма-випромінювання реєструється по периметру свердловини шляхом обертання екрану з колімаційними вікнами, то можна визначити не тільки повну відсутність цементного каменю або промивної рідини за колоною, але і виявити односторонню заливки, канали та пустоти в цементному камені.

Зонд товщиноміра розміщений у верхній частині приладу та служить для визначення зміни товщини стінки труб обсадної колони. Він складається із джерела м’якого гамма-випромінювання 2 (тулій-170), індикатора 3 і свинцевого екрану 1 з двома колімаційними вікнами б і б ₁, які направлені на зустріч одного до іншого під кутом 45° відносно осі приладу. Завдяки використанню відносно м’якого гамма-випромінюючого джерела, добрій його колімації та малій довжині зонда (8 см) покази товщиноміра залежать головним чином від товщини стінки труб стальної колони. У якості індикаторів розсіяного гамма-випромінювання 3 і 6 використовуються сцинтиляційні лічильники, які складаються із кристалів NaI(Tl) та ФЕП.

При дослідженні свердловин одночасно реєструються дві діаграми розсіяного гамма-випромінювання – дефектоміра і товщиноміра. Крива дефектоміра записується при рівномірному обертанні екрану навколо осі свердловинного приладу при безперервному його переміщенню по стовбурі свердловини (кругова цементограма) або при зупиненні приладу в попередньо вибраних інтервалах глибин (дефектограма).

Для одночасної передачі на поверхню сигналів від зондів і живлення свердловинного приладу постійним струмом використовують двоканальну імпульсну телевимірювальну систему з розділенням каналів за полярністю імпульсів.

Сигнали від ФЕП індикаторів у електронному блоці 4 перетворюються в стандартизовані за амплітудою та тривалістю імпульси різної полярності для кожного сигналу та потрапляють по кабелю на вимірювальну панель ВП, де вони розділяються по каналам і перетворюються в кожному каналі у постійний струм, який пропорційний інтенсивності розсіяного гамма-випромінювання відповідного зонда. Із виходу панелі ВП постійний струм подається на реєстратор РП, де записуються дві діаграми (кругова цементограма та товщинограма) у масштабі глиби при безперервному переміщенні приладу по стовбуру свердловини, або дефектограми в масштабі довжини окружності свердловини з рівномірною протяжкою стрічки реєстратора при зупинці приладу на заданій глибині. Швидкість обертання екрану міняється мотором з редуктором. Свердловинний прилад живиться постійним струмом від генератора Г. Робота мотора 5 регулюється із пульту керування ПК.

Перед роботою дефектомір еталонується за допомогою спеціальних пристроїв еталонування. Масштаб запису вибирається на основі даних еталонування. Швидкість запису цементограми встановлюється приблизно 600-700 м/год., для деталізації її понижують 300-400 м/год. Швидкість запису дефектограм при масштабі глибин 1:500 становить 700-800 м/год., при 1:200 вона зменшується до 300-400 м/год.