Регистратор перфорации широкополосный
Вскрытие пласта перфорацией в обсаженных скважинах — одна из наиболее важных операций при их строительстве, поскольку от нее зависит дальнейший успех испытания, получения притока пластового флюида и освоения скважины как объекта эксплуатации.
Для вскрытия продуктивных пластов применяются кумулятивные перфораторы, спускаемые на НКТ, в том числе в сильно искривлённые, наклонные и горизонтальные скважины, в которые не удаётся спустить перфораторы на кабеле. При производстве данного вида прострелочно-взрывных работ очень важно установить факт срабатывания перфоратора, так как подъём и извлечение не сработавшего перфоратора из скважины требует выполнения соответствующих мер, для обеспечения безопасности. Обычно факт срабатывания перфоратора устанавливается на основании внешних проявлений (вибрация, шум, изменение объёма пакета на устье). Одной из проблем при этом иногда является отсутствие явных признаков срабатывания перфоратора или их невысокого уровня на фоне промышленных шумов от работающих насосных агрегатов и двигателей внутреннего сгорания. Другой проблемой при определении факта срабатывания перфоратора является отсутствие, необходимого для подтверждения, зарегистрированного материала.
Для решения круга вопросов связанных с регистрацией срабатывания перфоратора спускаемого на трубах, в был разработан прибор, «Регистратор перфорации широкополосный», в дальнейшем регистратор или РПШ. Назначение регистратора, запись звуковой картины процесса перфорации, в стальной колонне, которая производится в собственную память прибора в цифровом формате WAVE, и предназначена для последующего анализа.
Для сопровождения записанных данных в РПШ дополнительно формируется текстовый файл содержащий информацию о дате, времени регистрации и амплитуде зарегистрированного сигнала (рис. 1). Так же в регистраторе есть индикатор срабатывания перфоратора, предназначенный для оперативного контроля. Необходимо отметить, что при срабатывании порогового индикатора срабатывания перфоратора, запись процесса перфорации не прекращается автоматически, а продолжается до отключения регистратора оператором или до заполнения памяти, это необходимо для того чтобы исключить потерю информации при ложном срабатывании индикатора от случайных причин.
Конструктивно РПШ представляет собой электронный блок в герметичном металлическом корпусе с датчиком на гибком кабеле. Датчик имеет магнитное крепление. В комплект регистратора входят зарядное устройство персональный компьютер и кабель для считывания информации, рис. 2.
Внутренняя память регистратора перед установкой на должна быть очищена. Установка датчика регистратора на устье скважины, благодаря магнитному креплению, не требует специальной подготовки и сводится к выбору места установки. Считывание, просмотр и прослушивание записанных данных осуществляются при помощи персонального компьютера с установленным на нём программным обеспечением.
Основные технические данные
- Максимальное время записи 30 минут.
- Максимальное общее время работы (положение тумблера «ON»), после полной зарядки аккумуляторов, 200 минут.
- Аккумуляторы Enersys «Cyclon» 2 V 2,5 Ah 2 шт.
- Первый порог индикации срабатывания перфоратора 5000 у.е. (синий светодиод).
- Второй порог индикации срабатывания перфоратора 8000 у.е. (красный светодиод).
- Максимальное ускорение, для датчика, 100g.
- Габаритные размеры Д×Ш×В, 220×150×100 мм.
- Вес с датчиком 2,4 кг.
- Диапазон рабочих температур от +45˚ до -45˚ С.
На рис. 3 приведена запись звуковой картины процесса перфорации скважины, с использованием гидравлического инициирующего устройства (ГИУ), на которой обозначены фрагменты соответствующие отдельным событиям. Как видно из выше приведённой записи, сигнал от срабатывания перфоратора обладает рядом признаков отличающих его от других источников звука при проведении перфорации и позволяющих сделать однозначное заключение о срабатывании перфоратора.
Как видно из приведённого рисунка уровень сигнала от срабатывания составляет более -1 dB, в то время как уровень шумов от работающих ЦМ агрегатов не превышает -21 dB. На рис. 4 показан фрагмент записи (рис. 3) на котором, в более крупном масштабе времени отображён не только момент срабатывания перфоратора 2, но и первый контакт инициирующего шара с ГИУ (событие 4), а так же срабатывание самого ГИУ (событие 5).
На рис. 5 приведена запись звуковой картины процесса перфорации скважины с механическим инициирующим устройством, на которой обозначены фрагменты, соответствующие отдельным операциям и событиям. Как видно из выше приведённой записи, сигнал от срабатывания перфоратора обладает рядом признаков отличающих его от других источников звука при проведении перфорации и позволяющих сделать однозначное заключение. Одним из основных признаков, помимо амплитуды сигнала, является наличие отражённого сигнала «устье — башмак колонны — устье». На рис. 6 изображён фрагмент записи (рис. 5). Интервал времени ΔТ, между первым вступлением прямой (7) и отражённой волны (8):
ΔТ=2Lк / Vзс
,где ΔТ – интервал времени между приходом прямой и отражённой волны от срабатывания перфоратора, Lк – длина колонны, Vзс – скорость распространения звука в стальной колонне.
Решение обратной задачи, соответственно, выглядит как:
Vзс =2Lк / ΔТ
Значение Vзс – лежит в диапазоне 5000÷5200 м/с, данный диапазон скоростей учитывает изменение скорости от температуры и материала колонны.
Разумеется, приведённые выше примеры регистрации не охватывают всего многообразия звуковых картин, при проведении работ по перфорации скважин, так как их содержание зависит от технологии проведения работ, условий их проведения, конструкции скважины, места установки датчика, и являются лишь иллюстрацией возможностей РПШ.
В заключении можно отметить, что работа с прибором доступна специалистам имеющим навыки обращения с персональным компьютером и не требует специальной подготовки. Как вариант, возможна работа с регистратором в режиме «чёрного ящика», когда работа оператора сводится к установке прибора на устье скважины, его включении перед началом перфорации и выключении по окончании. Считывание и обработка материала при этом, производятся в лабораторных условиях.
