SU1013627A1 - Device for controlling gas and oil seepage in well - Google Patents

Abstract

Translated fromRussian

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГАЗОНЕФТЕВОДОПРОЯВЛЕНИЙ -В СКВАЖИНЕ, содержащее ишрокополосной излучатель и . .приемник упругих колебаний, выход которого подключен к входу фильтрбв, на выхбде которых подключены усилители и последовательно блок отображени  информации, о т ли ч а кщ е е с   тем, что, с целью опр делёни  типа и качественного содер . жани  пластового флюида в буровом растворе, оно снабжено дополнительными широкополосным излучателем и приемником упругих колебаний, генератором зондирующих импульсов, блоком измерени  плитуды упругих колебаний в высоком диапазоне частот, блоком измерени  временного сдвига, блоками измерени  коэффициента за:тухани  высокочастотного и низкочастотного сигналов, блоком измерени  амплитуды упругих колебаний в низком диапазоне частот, триггером ВЬштта, блоком совпадени , блоком регистрации времен 1ого сдвига, блоком вы-, числени  количественного содержани  пластового флюида в промывочной жидкости , при этом выходы приемников упругих колебаний через фильтры-соответственно подключены к входам усилителей , выход одного Из которых через последовательно св занные блок, измерени  амплитуды упругих.колебаний в низком диапазоне частот и блок измерени  коэффициента затухаНи  9 низкочастотного сигнала подключен триггера Шмитта, а выход даугого усилител  подключен соответственно к блоку измерени  вре-. менного сдвига, св занному с блоком совпгшени , и к блоку измерени  амплитуды упругих колебаний в высоком диапазоне, частот, подключенном через блок измерени  коэффициента затухани  высокочастотного сигнала к блоку совпадени , выход которого подключен к входу регистра, а выход последнего через блок вычислеСО Oi ни  количественного содержани  пластового флюида в промывочной жидкости св зан с блоком отображени  формации. ; , . чDEVICE FOR THE CONTROL OF GAS-OIL AND WATER MANUFACTURING - IN THE WELL, containing a broadband radiator and. a receiver of elastic oscillations, the output of which is connected to the input of the filters, on the output of which amplifiers are connected and in series with the display unit, so that, in order to determine the type and quality content. reservoir fluid in the drilling fluid, it is equipped with an additional broadband emitter and receiver of elastic oscillations, a generator of probe pulses, a measuring unit of elasticity in the high frequency range, a measuring unit for time shift, measuring units for: the damping of high-frequency and low-frequency signals, an amplitude measuring unit of elastic oscillations in the low frequency range, by the trigger of Vstcht, by the block of coincidence, by the block of registration of the times of the 1st shift, by the block of quantitative content of formation fluid in the flushing fluid, while the outputs of the elastic oscillation receivers through the filters are respectively connected to the inputs of the amplifiers, the output of one of which, through successively connected unit, measure the amplitude of the elastic oscillations in the low frequency range and the measuring unit of the attenuation of the 9 low frequency signal the Schmitt trigger is connected, and the output of the amplifier is connected respectively to the time measurement unit. the shift unit associated with the coincidence unit, and to the amplitude measurement unit of elastic waves in the high range, frequency, connected through the measurement unit of the attenuation coefficient of the high-frequency signal to the coincidence unit, the output of which is connected to the register input, and the output of the latter through the calculation unit CO Oi nor quantitative the formation fluid content in the washing fluid is associated with a formation imaging unit. ; , h

Description

Translated fromRussian

Изобретение относитс  к бурению скважин,а именно к устройствам дл  контрол  гаэонефтеводопро влений в буровом растворе в процессе проводки скважин. Известно устройство, основанное на возбуждении гидравлических импул сов на забое скважины в процессе циркул ции промывочной жидкости и на измерении сдвига во времени между сигналами, принимаемыми в нагнетательной линии и в затрубном прост ранстве на дневной поверхности 13 Однако данное устройство осуществл ет контроль за газопро влени ми только при наличии циркул ции пр мывочной жидкости, тогда как зачастую поступление газа в ствол скважи ны наблюдаетс  при спускоподъемных операци х и остановках, когда цирку л ци  отсутствует, фиксирует наличи газа только при высокой концентраци его в жидкости, ввиду незначительны временных сдвигов при малой концент рации газа, при этом гидравлический излучатель импульсов сложен по конс рукции и недолговечен в работе. Известна также аппаратура дл  об наружени  притока флюида в стволе скважины во врем  вращательного бурени  , включающа  преобразователи,. расположенные в непосредственной близи от долота, предназначенные дл  генерации акустических импульсов , которые распростран ютс  внутри бурильной колонны и Б кольцевом пространстве, а также дл  приема .акустических волн рассе нных внутри бурильной колонны и в затрубном пространстве,схему питани  преобразо вателей, схему дл  определени  разности отраженных и рассе нных акустических волн внутри бурильной колонны и в кольцевом пространстве и получени  разностного сигнала, сред ства дл  передачи и приема разностного сигнала на устье скважины 2. Недостатками данной аппаратуры  вл ютс  ограниченна  область применени  (используетс  только при бурении, когда имеетс .циркул ци  промывочной жидкости в скважине), сложность и недолговечность конструкции , при этом позвол ет оценить только качественно поступление плас тового флюида в ствол скважины. Целью изобретени   вл етс  определение типа и количественного содержани  пластового флюида в буровом растворе. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  контрол  газонефтеводопро влений в скважине, содержащее широкополостной.излучатель и приемник упругих колебаний, выход которого подключен к входу фильтров, на выходе которых подключены усилители и последовательно блок отображени  информации, оно снабжено дополнительными широкополосным излучателем и приемником упругих колебаний, генератором зондирующих импульсов, блоком измерени  амплитуды упругих колебаний в высоком диапазоне частот, блоком иЗ мерени  временного сдвига, блоками измерени  коэффициента затухани  высокочастотного и низкочастотного сигналов, блоком измерени  амплитуды упругих колебаний в низком диапазоне частот, триггером Шмитта, блоком совпадени , блоком регистрации временного сдвига, блоком вычислени  количественного содержани  пластового флюида в промывочной жидкости, при этом выходы приемников упругих колебаний через фиЛь тры соответственно подключены к входам усилителей, выход одного из которых через последовательно св занные блок измерени  амплитуды упругих колеба1 1й. в низком диапазоне частот и блок измерени  коэффициента затухани  низкочастотного сигнала подключен к входу триггера Ц митта, а выход другого усилител  подключен соответственно к блоку измерени  временного сдвига, св занному с блоком совпадени , и к блоку измерени  амплитуды упругих колебаний в высоком диапазоне частот, подключенном через блок измерени  коэффициента затухани  высокочастотного сигнала к блоку совпадени , выход которого подключен к входу регистра, а выход последнего через блок вычислени  количественного содержани  пластового флюида в промывочной жидкости св зан с блоком отображени  информации . На чертеже показана функциональна  схема устройства дл  контрол  газонефтеводопро влений . Устройство состоит из широкополосных излучателей 1 и 2 упругих колебаний, соединенных с генератором 3 зондирующих импульсов при помощи проводного канала 4 св зи и соответственно диаметрально расположенных широкополосных приемников 5 и б упругих колебаний, установленных на изол торах 7 и 8, закрепленных на первой снизу трубе 9 обсадной колонны , имек цих св зь соответственно через фильтры 10 низких частот, фильтр 11 высоких частот, усилители 12 и 13, блок 14 измерени  амплитуды упругих колебаний в низком диапазоне частот, блок 15 измерени  амплитуды упругих.колебаний в высоком диапазоне частот, блок 16 измерени  коэффициента затухани  низкочастотного сигнала, блок 17 измерени  коэффициента затухани  высокочастотного сигнала, блок 18 измерени  времейного сдвига и триггер Шмитта с,блоком 20.совпадени , выход которого подключен через регистратор 21 к блоку 22 вычислени  количественно содержани  пластового флюида в промывочной жидкости и блоку 23 отобра женин информации. Устройство работает следующим об разом. В процессе углублени  скважины ниже башмака промежуточной колонны при помощи излучателей 1 и 2 в затрубном пространстве обсадйой колонны возбуждаютс  упругие колебани , которые принимаютс  соответственно приемниками 5 и 6, при этом длина волны излучени  устанавливаете кра ной радиусу потока промывочной жидкости . Упругие колебани , прин тыезот излучател  приемником, передаютс  по каналу св зи на дневную поверхность , где, пройд  через фильтр 10 низких частот, усиливаютс  усилителем и передаютс  в блок 14, где производитс  измерение амплитуды упругих колебаний в низком диапазоне частот A(W,,), затем в блоке производитс  измерение коэффициента затухани  низкочастотного сигнала 1 А U дТйцУ где Ац - амплитуда упругих колебаний прин тых от излучател  приемником} A(W) - амплитуда упругих колебаНИИ в низком диапазоне частот излучател . В случае, когда о(и на выходе превысит 3 аданный порог срабатывани ( при наличии газа, нефти,или пласто вой воды), включаетс  триггер Шмитт 19, на выходе которого по вл етс% напр жение, пропорциональное oi-. Одновременно упругие колебани , при н тые от излучател  приемником, передаютс  по каналу 4 св зи на дневную поверхность, где, пройд  через фильтр 11 высоких частот, усиливают с  усилителем и передаютс  в блоки где измер етс  амплитуда упругих колебаний в высоком диапазоне часто А (Wg) и производитс  измерение вре менного сдвига bt tJ - t врем  прихода упругих колебаний к приемнику; ty, - врем  излучени  упругих колебаний излучателем. После измерени  А(Wo) сигнал пер даетс  в блок 16, где измер етс  ко эффициент затухани  низкочастотного сигнала A4WB) где A, - амплитуда упругих колебаний прин тых от излучател  Приемником; А (Wg) - амплитуда упругих колебаний в высоком диапазоне частот излучател . Измерение величины йЦо. и н одновременно передаютс  в блок 20 совпадени , где даетс  разрешение на запуск блока регистрации величин At и dLe , после чего в блоке производитс  вычисление процентного содержани  зарегистрированного пластового флюида в промывочной жидкости, в блоке осуществл етс  непрерывное отобра-. жение информации (например, с помощью многоканального самописца). На основе экспериментальных данных установлено, что при наличии газовых включений в буровом растворе измеренные величины -utjcl и oLy, значительно увеличиваютс , причем темп их увеличени  пр мо пропорционален увеличению процентного содержани  газа в данном буровом растворе . При наличии нефти или пласто-вой воды величины &t,olg и cL, измен ютс  в меньшей степени, но комплексное их измерение в сочетании с низкой погрешностью замеров позвол ет судить о процентном содержании иефти или пластовой воды в буровом раст воре. По сравнению с известными техническими решени ми оперативного конт- , рол  за газонефтеводопро влвн}€ ми в процессе проводки скважины, предложенное устройство позвол ет заблаговременно фиксировать наличие пластового флюида в стволе скважины, его тип и количественное содержание при проведении любых работ (бурение, спускоподъемные операции, геофизические исследовани  и др.), что позвол ет получит исчерпывающую информацию о начале про влени  и оперативно прин ть решение дл  его ликвидации при любом способе бурени . Использу  предлагаемое устройство дл  контрол  газоиефтеводрпро влений при проводке скважин по вл етс  возможность предотвратить выброс с иаименьшими затратами. При бурении скважин глубиной 4500 м с применением предложенного устройства в случае возникновени  газонефтепро влени  экономи  на его ликвидацию складываетс  из сокращени  времени на приготовление и замену бурового раствора (120 ч), экономии от предотвращени  потери Сурового раствора (250 м ). При стоимости часа работы буровой установки Уралмаш-ЗД 60 руб. и стоимости 1 м бурового раствора 100 py(iThe invention relates to the drilling of wells, and specifically to devices for monitoring water and oil spill in a drilling fluid during well drilling. A device is known that is based on the excitation of hydraulic impulses at the bottom of a well during circulation of the flushing fluid and on measuring the time shift between signals received in the injection line and in the annulus on the surface 13 However, this device monitors the gassing only in the presence of circulation of the flushing fluid, whereas often the flow of gas into the wellbore is observed during tripping and stopping, when there is no circulation, the fixation It only shows the presence of gas at a high concentration in a liquid, due to slight time shifts at low gas concentrations, while the hydraulic emitter of pulses is complicated in structure and short-lived. An apparatus for detecting fluid flow in a wellbore during rotary drilling, including transducers, is also known. located in the immediate vicinity of the bit, designed to generate acoustic pulses that propagate inside the drill string and the B annular space, as well as receive acoustic waves scattered inside the drill string and in the annular space, the power supply circuit for the transducers, the circuit for determining the difference reflected and scattered acoustic waves inside the drill string and in the annular space and receive a difference signal, means for transmitting and receiving a difference signal to the mouth Well 2. The disadvantages of this equipment are limited scope (used only when drilling, when there is. Circulating washing fluid in the well), the complexity and fragility of the design, while allowing to evaluate only the qualitative flow of plate fluid into the wellbore. The aim of the invention is to determine the type and quantity of formation fluid in the drilling fluid. This goal is achieved by the fact that a device for monitoring gas and oil inlets in a well, containing a wideband emitter and elastic wave receiver, the output of which is connected to the input of filters, the output of which is connected to amplifiers and sequentially the display unit of information, is equipped with an additional wideband emitter and receiver of elastic waves , a generator of probe pulses, a unit measuring the amplitude of elastic waves in a high frequency range, a unit for measuring the time shift, a unit and measuring the attenuation coefficient of the high-frequency and low-frequency signals, a unit measuring the amplitude of elastic oscillations in the low frequency range, a Schmitt trigger, a coincidence unit, a time shift recording unit, a unit for calculating the amount of formation fluid in the washing liquid, while the outputs of the elastic oscillation receivers through the filter, respectively connected to the inputs of amplifiers, the output of one of which is through a series-connected amplitude measurement unit of elastic oscillations. in the low frequency range, the attenuation coefficient measuring unit of the low-frequency signal is connected to the trigger input C mitta, and the output of another amplifier is connected respectively to the time shift measurement unit associated with the coincidence unit, and to the amplitude measurement unit of elastic oscillations in the high frequency range connected via the measurement unit of the attenuation coefficient of the high-frequency signal to the coincidence unit, the output of which is connected to the input of the register, and the output of the latter through the quantitative content calculating unit formation fluid in the flushing fluid is associated with an information display unit. The drawing shows the functional diagram of the device for monitoring gas and oil spill. The device consists of broadband emitters 1 and 2 of elastic oscillations connected to the generator 3 probe pulses using a wired communication channel 4 and, respectively, diametrically located broadband receivers 5 and b elastic oscillations mounted on insulators 7 and 8 mounted on the first bottom 9 casing, having connections through low-pass filters 10, high-pass filter 11, amplifiers 12 and 13, block 14 for measuring the amplitude of elastic vibrations in the low frequency range, block 15 for measuring amplitudes high elastic frequency fluctuations, a low-frequency signal attenuation coefficient measuring unit 16, a high-frequency signal attenuation coefficient measuring unit 17, a time shift measurement unit 18 and a Schmitt trigger, a coincidence unit 20, the output of which is connected through the recorder 21 to the calculation unit 22 quantitatively the content of formation fluid in the flushing fluid and information display unit 23. The device works as follows. In the process of deepening the well below the intermediate string shoe, radiators 1 and 2 are excited in the annulus of the casing string, which are received by receivers 5 and 6, respectively, and the radius of the flushing fluid is set to the radiation wavelength. Elastic vibrations received by the transmitter by the receiver are transmitted over the communication channel to the ground surface where, passing through the low-pass filter 10, are amplified by the amplifier and transmitted to block 14 where the amplitude of elastic oscillations is measured in the low frequency range A (W). , then in the block, the attenuation coefficient of the low frequency signal 1 A U dTyc is measured where Ac is the amplitude of elastic oscillations received from the radiator by the receiver} A (W) is the amplitude of elastic oscillations in the low frequency range of the radiator. In the case when o (and at the output exceeds 3 the ad threshold of operation (in the presence of gas, oil, or formation water), the Schmitt trigger 19 turns on, the output of which is a% voltage proportional to oi. At the same time, elastic oscillations transmitted from the radiator by the receiver, are transmitted through the communication channel 4 to the day surface, where, passing through the high-pass filter 11, amplify with the amplifier and transmitted to the blocks where the amplitude of elastic oscillations in the high range is often A (Wg) and the measurement is made time shift bt tJ - t time at ,, is the time of emission of elastic oscillations by the radiator.After measuring A (Wo), the signal is transmitted to block 16, where the attenuation coefficient of the low-frequency signal A4WB is measured) where A, is the amplitude of elastic oscillations received from the radiator ; A (Wg) is the amplitude of elastic oscillations in the high frequency range of the radiator. Measurement of the value of e. and simultaneously transmitted to coincidence unit 20, where permission is given to launch the At and dLe registration unit, after which the unit calculates the percentage of recorded formation fluid in the flushing fluid, the unit is continuously displayed. information (for example, using a multi-channel recorder). On the basis of experimental data, it was found that, in the presence of gas inclusions in the drilling fluid, the measured values -utjcl and oLy increase significantly, and the rate of their increase is directly proportional to the increase in the percentage of gas in the drilling mud. With oil or formation water, the values of & t, olg and cL change to a lesser extent, but their complex measurement, combined with a low measurement error, makes it possible to judge the percentage of oil or production water in a drilling system. Compared with the known technical solutions of operational control, the role of gas and oil pipelines in the process of drilling the well, the proposed device allows you to detect in advance the presence of formation fluid in the wellbore, its type and quantity during any work (drilling, round-trip operations , geophysical surveys, etc.), which allows you to get comprehensive information about the onset of occurrence and promptly make a decision to eliminate it in any drilling method. Using the proposed device for monitoring gas and oil springs during well drilling, it is possible to prevent the outburst at the lowest cost. When drilling wells with a depth of 4500 m using the proposed device in the event of gas and oil, savings in its elimination consist of reducing the time required to prepare and replace drilling mud (120 hours), saving from preventing the loss of Severe mud (250 m). At the cost of an hour of work of the drilling rig Uralmash-ZD 60 rub. and cost of 1 m of drilling fluid 100 py (i

экономический эффект составит 27200 руб.The economic effect will be 27,200 rubles.

Наибольший эффект от предложенного устройства будет получен в случаеThe greatest effect of the proposed device will be obtained in the case of

бурени  глубоких и сверхглубоких : скважин на равновесии с применением буровых установок любых типов.deep and superdeep drilling: equilibrium wells with the use of drilling rigs of any type.

ПP

пP

NN

8eight

Claims (2)

Translated fromRussian

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГАЗОНЕФТЕВОДОПРОЯВЛЕНИЙ -В СКВАЖИНЕ , со- ’ * держащее широкополосной излучатель и .DEVICE FOR GAS-OIL AND WATER MANAGEMENT CONTROL - IN A WELL containing a broadband radiator and..приемник упругих колебаний, выход которого подключен к входу фильтров, на выходе которых подключены усилители и последовательно блок отображения информации, от ли ч а ющ е е с я тем, что, с целью определения типа и качественного содержания пластового флюида в буровом растворе, оно снабжено дополнительными широкополосным излучателем и приемником упругих колебаний, генератором зондирующих импульсов, блоком измерения амплитуды упругих колебаний в высоком диапазоне частот, блоком измерения временного сдвига, блоками измерения коэффициента затухания., высокочастотного и низкочастотного сигналов, блоком измерения амплитуды упругих колебаний в низком диапазоне частот, триггером ШМитта,¹блоком совпадения, блоком регистрации временного сдвига, блоком вы-, числения количественного содержания пластового флюида в промывочной жидкости, при этом выходы приемников упругих колебаний через фильтры -соответственно подключены к входам усилителей, выход одного из которых через последовательно связанные блок, измерения амплитуды упругих.колебаний в низком диапазоне частот и блок измерения коэффициента затухания низкочастотного сигнала подключен к _входу триггера Шмитта, а выход другого усилителя подключен соответственно к блоку измерения вре-. менного сдвига, связанному с блоком совпадения, и к блоку измерения амплитуды упругих колебаний в высоком диапазоне, частот, подключенном через блок измерения коэффициента затухания высокочастотного сигнала к блоку совпадения, выход которого подключен к входу регистра, а выход последнего через блок вычисления количественного содержания пластового флюида в промывочной жидкости связан с блоком отображения информации.A receiver of elastic vibrations, the output of which is connected to the input of the filters, at the output of which amplifiers and a data display unit are connected in series, different from the fact that, in order to determine the type and quality content of the formation fluid in the drilling fluid, equipped with additional broadband emitter and receiver of elastic vibrations, a probe pulse generator, a unit for measuring the amplitude of elastic vibrations in a high frequency range, a unit for measuring the time shift, units for measuring the coefficient and attenuation of., high-frequency and low-frequency signals, a unit for measuring the amplitude of elastic vibrations in the low frequency range, a Schmitt trigger,¹ coincidence unit, a time shift registration unit, a unit for calculating the quantitative content of the formation fluid in the flushing fluid, while the outputs of the receivers of elastic vibrations through the filters, respectively connected to the inputs of the amplifiers, the output of one of which through a series-connected unit, measuring the amplitude of elastic oscillations in the low frequency range and the unit and measurements were baseband signal attenuation coefficient _vhodu connected to the Schmitt trigger and another amplifier output is connected respectively to the block vre- measurement. the shift associated with the coincidence unit, and to the unit for measuring the amplitude of elastic vibrations in the high range, the frequencies connected through the unit for measuring the attenuation coefficient of the high-frequency signal to the unit of coincidence, the output of which is connected to the register input, and the output of the latter through the unit for calculating the quantitative content of the reservoir fluid in the washing liquid is connected to the information display unit.2 Ш101 П2 Ш101 П