Способ и устройство для измерения скорости звука с высоким разрешением
Формула / Реферат
1. Устройство для оценки притока пластового флюида в скважинный флюид, находящийся в скважине, пробуренной в толще горных пород, содержащее
несущий элемент, предназначенный для спуска в скважину;
акустический преобразователь, размещенный на этом несущем элементе и предназначенный для выполнения по меньшей мере одной из операций передачи акустического сигнала и приема сигнала, полученного в результате отражения этого акустического сигнала;
первый рефлектор, расположенный на первом расстоянии от акустического преобразователя и определяющий первый путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях;
второй рефлектор, расположенный на втором расстоянии от акустического преобразователя и определяющий второй путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях;
процессор, связанный с акустическим преобразователем и обеспечивающий измерение разности между первым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по первому пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и вторым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по второму пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, с целью оценки притока пластового флюида;
причем акустический преобразователь, первый рефлектор и второй рефлектор выполнены с возможностью помещения в скважинный флюид, находящийся в скважине.
2. Устройство по п.1, в котором процессор выполнен с возможностью вычисления скорости акустического сигнала посредством деления разности первого и второго расстояний, проходимых в прямом и обратном направлениях, на разность первого и второго времен прохождения.
3. Устройство по п.2, в котором процессор выполнен с возможностью оценки притока пластового флюида, выполняемой на основе измерения скорости акустического сигнала.
4. Устройство по п.2, где пластовый флюид представляет собой газ и процессор выполнен с возможностью индикации притока газа при уменьшении скорости акустического сигнала.
5. Устройство по п.1, в котором процессор выполнен с возможностью выполнения взаимной корреляции между первым акустическим сигналом, проходящим по первому пути, и вторым акустическим сигналом, проходящим по второму пути, для определения разности между первым временем прохождения и вторым временем прохождения сигналов, принимаемых акустическим преобразователем.
6. Устройство по п.5, в котором разность между первым временем прохождения и вторым временем прохождения определяется по максимуму взаимной корреляции.
7. Устройство по п.5, в котором процессор выполнен с возможностью измерения первого сигнала и второго сигнала через равномерно расположенные интервалы времени.
8. Устройство по п.7, в котором процессор выполнен с возможностью выполнения интерполяции первого и второго сигналов для временного сдвига, при котором имеет место наибольшая взаимная корреляция, на основе метода интерполяции Савицкого-Голея.
9. Устройство по любому из пп.1-8, в котором акустический преобразователь, первый рефлектор и второй рефлектор размещены в канавке несущего элемента.
10. Устройство по любому из пп.1-9, в котором несущий элемент выполнен с возможностью спуска в скважину посредством по меньшей мере одного из следующих элементов: кабеля, троса, гибких труб и бурильной колонны.
11. Устройство по любому из пп.1-10, содержащее регулировочное устройство, предназначенное для регулировки расстояния по меньшей мере одного из первого и второго путей.
12. Устройство по любому из пп.1-11, где скважинный флюид содержит буровой раствор.
13. Способ оценки притока пластового флюида в скважинный флюид, находящийся в скважине, пробуренной в толще горных пород, в котором
спускают в скважину несущий элемент, содержащий акустический преобразователь, первый рефлектор, расположенный на первом расстоянии от акустического преобразователя и определяющий первый путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и второй рефлектор, расположенный на втором расстоянии от акустического преобразователя и определяющий второй путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, причем акустический преобразователь, первый рефлектор и второй рефлектор помещают в скважинный флюид, находящийся в скважине;
передают акустическим преобразователем акустический сигнал через скважинный флюид к первому рефлектору и ко второму рефлектору;
принимают акустическим преобразователем первый отраженный акустический сигнал, проходящий по первому пути, и второй отраженный акустический сигнал, проходящий по второму пути; и
измеряют разность между первым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по первому пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и вторым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по второму пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, с целью оценки притока пластового флюида.
14. Способ по п.13, в котором выполняют вычисление скорости акустического сигнала посредством деления разности первого и второго расстояний, проходимых в прямом и обратном направлениях, на разность первого и второго времен прохождения.
15. Способ по п.13, в котором при измерении осуществляют взаимную корреляцию между первым акустическим сигналом, проходящим по первому пути, и вторым акустическим сигналом, проходящим по второму пути, для определения разности между первым временем прохождения и вторым временем прохождения сигналов, принимаемых акустическим преобразователем.
16. Способ по п.15, в котором выполняют измерения первого сигнала и второго сигнала через равномерно расположенные интервалы времени.
17. Способ по п.16, в котором осуществляют интерполяцию первого и второго сигналов для временного сдвига, при котором имеет место наибольшая взаимная корреляция, на основе метода интерполяции Савицкого-Голея.
18. Способ по любому из пп.13-17, в котором осуществляют регулировку по меньшей мере одного из путей, а именно первого пути для улучшения приема первого отраженного акустического сигнала и второго пути для улучшения приема второго отраженного акустического сигнала.
19. Машиночитаемый носитель с записанной на нем программой, содержащей команды, при исполнении которых реализуется способ оценки притока пластового флюида в скважинный флюид, находящийся в скважине, пробуренной в толще горных пород, включающий
передачу акустическим преобразователем акустического сигнала через скважинный флюид к первому рефлектору, определяющему первый путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и ко второму рефлектору, определяющему второй путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, причем акустический преобразователь, первый рефлектор и второй рефлектор помещены в скважинный флюид, находящийся в скважине;
прием акустическим преобразователем первого отраженного акустического сигнала, проходящего по первому пути, и второго отраженного сигнала, проходящего по второму пути;
измерение разности между первым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по первому пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и вторым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по второму пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, с целью оценки притока пластового флюида.

Текст
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ЗВУКА С ВЫСОКИМ РАЗРЕШЕНИЕМ В изобретении описано устройство для оценки притока пластового флюида в скважинный флюид, содержащее несущий элемент, акустический преобразователь, расположенный на этом несущем элементе, первый рефлектор, расположенный на первом расстоянии от акустического преобразователя и определяющий первый путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, второй рефлектор, расположенный на втором расстоянии от акустического преобразователя и определяющий второй путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и процессор, связанный с акустическим преобразователем и обеспечивающий измерение разности между первым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по первому пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях,и вторым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по второму пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, с целью оценки притока пластового флюида, причем акустический преобразователь, первый рефлектор и второй рефлектор помещены в скважинный флюид, находящийся в скважине. Притязание на приоритет Настоящая заявка притязает на приоритет по дате подачи патентной заявки US 61/186542 от 12 июня 2009 г. на "Способ и устройство для измерения скорости звука с высоким разрешением". Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к измерению скорости звука во флюиде, находящемся в скважине, пробуренной в толще горных пород. Более конкретно, настоящее изобретение относится к оценке притока газа в буровой раствор. Уровень техники Для разведки и добычи углеводородов обычно требуется пробурить скважину в пласте горных пород, который может содержать коллектор углеводородов. Буровой раствор обычно закачивается через бурильную колонну для смазывания бурового долота на дистальном конце бурильной колонны. После смазывания бурового долота буровой раствор заполняет скважину. Как правило, буровой раствор подается под давлением, позволяющим удерживать флюиды, имеющиеся в порах пласта, от проникновения в скважину. Следовательно, на определенной глубине давление в скважине равно давлению, приложенному на поверхности, плюс весу бурового раствора на этой глубине. Если давление бурового раствора не поддерживается на достаточно высоком уровне, то газ может выйти из пор и смешаться с буровым раствором. В результате этого смешивания плотность бурового раствора уменьшается, что приводит к уменьшению общего давления на глубине в скважине. Процесс притока скважинных флюидов в скважину известен как "проявление". Если этот приток становится неконтролируемым, то происходит "выброс". Во время выброса поток флюидов из пласта может неконтролируемым образом вырваться на поверхность, что приводит к серьезным повреждениям оборудования и/или травмам персонала. Соответственно, существует потребность в техниках оценки притока пластового флюида в скважину. Более конкретно, желательно обеспечить измерения притока газа в скважину в малых концентрациях. Сущность изобретения В настоящем изобретении предлагается устройство для оценки притока пластового флюида в скважинный флюид, находящийся в скважине, пробуренной в толще горных пород, содержащее несущий элемент, предназначенный для спуска в скважину, акустический преобразователь, расположенный на этом несущем элементе и предназначенный для выполнения по меньшей мере одной из операций передачи акустического сигнала и приема сигнала, полученного в результате отражения этого акустического сигнала, первый рефлектор, расположенный на первом расстоянии от акустического преобразователя и определяющий первый путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, второй рефлектор, расположенный на втором расстоянии от акустического преобразователя и определяющий второй путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и процессор, связанный с акустическим преобразователем и обеспечивающий измерение разности между первым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по первому пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и вторым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по второму пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, с целью оценки притока пластового флюида, причем акустический преобразователь, первый рефлектор и второй рефлектор помещены в скважинный флюид, находящийся в скважине. Также предлагается способ оценки притока пластового флюида в скважинный флюид, находящийся в скважине, пробуренной в толще горных пород, включающий спуск в скважину несущего элемента с установленными на нем акустическим преобразователем, первым рефлектором, расположенным на первом расстоянии от акустического преобразователя и определяющим первый путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и вторым рефлектором, расположенным на втором расстоянии от акустического преобразователя и определяющим второй путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, причем акустический преобразователь, первый рефлектор и второй рефлектор помещены в скважинный флюид, находящийся в скважине, передачу акустическим преобразователем акустического сигнала через скважинный флюид к первому рефлектору и ко второму рефлектору, прием акустическим преобразователем первого отраженного акустического сигнала, проходящего по первому пути, и второго отраженного акустического сигнала, проходящего по второму пути, и измерение разности между первым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по первому пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и вторым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по второму пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, с целью оценки притока пластового флюида. Кроме того, предлагается машиночитаемый носитель с записанной на нем программой, содержащей команды, в результате исполнения которых реализуется способ оценки притока пластового флюида в скважинный флюид, находящийся в скважине, пробуренной в толще горных пород, включающий передачу акустическим преобразователем акустического сигнала через скважинный флюид к первому рефлектору, определяющему первый путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и ко второму рефлектору, определяющему второй путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, причем акустический преобразователь, первый рефлектор и второй рефлектор помещены в сква-1 021075 жинный флюид, находящийся в скважине, прием акустическим преобразователем первого отраженного акустического сигнала, проходящего по первому пути, и второго отраженного сигнала, проходящего по второму пути, и измерение разности между первым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по первому пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и вторым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по второму пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, с целью оценки притока пластового флюида. Краткое описание чертежей Сущность настоящего изобретения отдельно и ясно указывается в формуле изобретения, приведенной в конце настоящего описания. Упомянутые выше и другие отличительные признаки и преимущества изобретения становятся очевидными из приведенного ниже подробного описания, к которому приложены чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными номерами. На чертежах представлено: фиг. 1 - пример выполнения устройства акустического каротажа, расположенного в скважине, пробуренной в толще горных пород,фиг. 2 А и 2 Б (совместно именуемые "фиг. 2") - иллюстрации конструктивного исполнения устройства акустического каротажа,фиг. 3 - пример осуществления способа оценки притока пластового флюида в скважинный флюид,находящийся в скважине, пробуренной в толще горных пород. Подробное описание осуществления изобретения Ниже описываются примеры реализации методики оценки притока пластового флюида в скважинный флюид, находящийся в скважине, пробуренной в толще горных пород. Эта методика, включающая способ и устройство, обеспечивает выполнение с высоким разрешением измерений скорости акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде. Регистрируя изменение скорости, можно оценить приток пластового флюида в скважинный флюид с точностью по меньшей мере в 25 миллионных долей (ppm). В данной методике используется акустический преобразователь, посылающий и принимающий акустический импульс (то есть акустический сигнал), проходящий через скважинный флюид. Поскольку последовательные акустические импульсы, генерируемые акустическим преобразователем, могут слегка отличаться друг от друга, настоящее изобретение предусматривает передачу одной части такого акустического импульса в направлении ближнего рефлектора, а другой части того же акустического импульса в направлении дальнего рефлектора. Принятые сигналы (формы колебаний), полученные в результате отражения акустического импульса от ближнего и дальнего рефлекторов, хорошо коррелируют друг с другом, отчасти из-за того, что отсутствуют вариации сигнала/импульса, являющегося исходным для этих двух отраженных сигналов. В одном варианте осуществления акустический преобразователь, ближний рефлектор и дальний рефлектор расположены в устройстве каротажа, спускаемом в скважину, заполненную скважинным флюидом. Взаимная корреляция акустических сигналов, отраженных от ближнего и дальнего рефлекторов,определяет разность времен прохождения сигналов в прямом и обратном направлениях. Это время прохождения представляет собой максимум функции взаимной корреляции двух отраженных сигналов(форм колебаний). Разность расстояний, проходимых в прямом и обратном направлениях, применительно к двум отраженным сигналам равна удвоенной величине расстояния между ближним и дальним рефлекторами. Скорость акустического сигнала вычисляется посредством деления разности расстояний,проходимых в прямом и обратном направлениях, на разность времен прохождения в прямом и обратном направлениях применительно к двум отраженным сигналам. Для улучшения взаимной корреляции можно осуществлять сбор данных о скорости через расположенные на временной оси равномерно и очень близко друг к другу интервалы (или каналы) времени. Близкое расположение интервалов времени обеспечивает измерение акустической скорости с высоким разрешением. Высокое разрешение по времени дает возможность обнаружить приток газа в соответственно малых количествах. Для удобства ниже представлены определения некоторых терминов. Термин "акустический сигнал" относится к изменяющейся со временем амплитуде звуковой/акустической волны, проходящей в среде,допускающей распространение таких волн. В одном варианте осуществления акустический сигнал может представлять собой импульс. Термин "акустический преобразователь" относится к устройству для передачи (то есть генерирования) или приема акустического сигнала. В одном варианте осуществления при приеме акустического сигнала акустический преобразователь преобразует его энергию в электрическую энергию. Электрическая энергия имеет форму сигнала, который зависит от акустического сигнала. Термин "взаимная корреляция" определяет степень совпадения двух сигналов друг с другом как функцию временного сдвига. Для двух цифровых сигналов, имеющих одинаковое распределение по времени, взаимная корреляция, связанная с фиксированным сдвигом по времени, представляет собой скалярное произведение первого цифрового сигнала и полученной в результате сдвига по времени копии второго цифрового сигнала. Вычисление, выполняемое для какой-либо последовательности сдвигов по времени, дает, что максимальная взаимная корреляция имеет место для временного сдвига, при котором два сигнала в наибольшей степени совпадают друг с другом, что означает возникновение максимальной взаимной корреляции при временном сдвиге, равном времени прохождения, связанном с разницей в расстояниях (определяемой расстоянием между ближним и дальним рефлекторами), пройденных этими двумя сигналами. Таким образом, максимальная взаимная корреляция используется для вычисления скорости акустического сигнала путем деления расстояния на время. Для достижения более хорошего временного разрешения прохождения сигналов, чем это обеспечивается данным расположением каналов на оси времени, можно использовать подгонку полинома, например методом Савицкого-Голея (SavitzkyGolay), к функции взаимной корреляции в окрестности максимума. С помощью этого метода можно более точно определить положение максимума интерполируемой функции путем нахождения перехода через ноль первой производной интерполяционного полинома, подгоняемого к функции взаимной корреляции. На фиг. 1 представлен пример осуществления устройства акустического каротажа 10, расположенного в скважине 2, пробуренной в толще горных пород 3. Скважина 2 содержит скважинный флюид 4,который представляет собой, в основном, буровой раствор. Толща горных пород 3 включает пласт 5, содержащий поры, которые могут вмещать пластовый флюид 6. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, устройство каротажа 10 расположено на бурильной колонне 11, содержащей буровое долото 12. Для бурения скважины 2 бурильная колонна 11 вращается двигателем 13. Устройство каротажа 10 включает акустический преобразователь 7, предназначенный для передачи и приема акустического сигнала 8. Кроме того, устройство каротажа 10 включает первый рефлектор 14,расположенный на первом расстоянии D1 от акустического преобразователя 7, и второй рефлектор 15,расположенный на втором расстоянии D2 от акустического преобразователя 7. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, второе расстояние D2 больше первого расстояния D1. Из фиг. 1 также следует, что акустический преобразователь 7, первый отражатель 14 и второй отражатель 15 расположены в канавке 16 в бурильной колонне 11. Канавка 16 обеспечивает прохождение потока скважинного флюида 4 между акустическим преобразователем 7 и рефлекторами 14 и 15, так что измерения скорости акустического сигнала 8 можно выполнить в скважинном флюиде 4 на глубине расположения устройства каротажа 10. Кроме того, канавка 16 защищает преобразователь 7 и рефлекторы 14 и 15 от контакта со стенкой скважины 2. Первый рефлектор 14 отражает часть акустического сигнала 8, направляя ее обратно к акустическому преобразователю 7 таким образом, что эта часть проходит по замкнутому маршруту от преобразователя 7 к первому рефлектору 14 и обратно к преобразователю 7. Расстояние, проходимое этой частью акустического сигнала 8, определяет первый путь. Аналогичным образом, другая часть акустического сигнала 8 проходит по замкнутому маршруту от преобразователя 7 ко второму рефлектору 15 и обратно к преобразователю 7. Расстояние, проходимое этой частью акустического сигнала 8, определяет второй путь. Скорость акустического сигнала 8 можно вычислить посредством деления разности расстояний,проходимых в прямом и обратном направлениях, а именно 2(D1-D2), на разность времен прохождения в прямом и обратном направлениях (Т 2-Т 1), где Т 1 и Т 2 - время прохождения акустическим сигналом 8 соответственно первого и второго пути. Разность расстояний, проходимых в прямом и обратном направлениях, может быть также выражена как расстояние второго пути минус расстояние первого пути. Такое использование двух рефлекторов позволяет осуществить взаимную корреляцию двух отраженных сигналов, полученных от одного и того же акустического импульса, благодаря чему при проведении измерений с очень высоким разрешением (10-25 млн-1) ограничивается или исключается какая-либо неопределенность, связанная с изменением сигнала в процессе генерирования последовательных импульсов. Далее из фиг. 1 следует, что с акустическим преобразователем 7 соединен электронный блок 9. Электронный блок 9 может использоваться для управления устройством каротажа 10 и/или обработки данных, связанных с измерениями скорости акустического сигнала 8. Эти данные могут также передаваться в виде сигнала 17 в систему обработки 18 на поверхность толщи горных пород 3. Обработанные данные могут использоваться для определения, имеет ли место приток пластового флюида, например газа. Обработанные данные могут быть предоставлены оператору. Основываясь на этих данных, оператор может принимать в ходе бурения решения, предотвращающие возникновение проявления или выброса. Передача данных в систему обработки 18 может осуществляться через бурильную трубу, снабженную кабелем, либо посредством гидроимпульсной скважинной телеметрии (эти варианты осуществления приведены в качестве неограничивающих примеров). Хотя вариант осуществления, представленный на фиг. 1, относится к измерениям в процессе бурения, данная методика равным образом применима для использования при проведении кабельного каротажа как в открытом, так и в обсаженном стволе скважины. На фиг. 2 представлены иллюстрации конструктивного исполнения устройства акустического каротажа 10. На фиг. 2 А показаны первый путь 21, проходимый акустическим сигналом 8 между акустическим преобразователем 7 и первым рефлектором 14, и второй путь 22, проходимый акустическим сигналом 8 между акустическим преобразователем 7 и вторым рефлектором 15. Кроме этого, на фиг. 2 А показано регулировочное устройство 23, посредством которого можно изменять расстояния, определяющие первый путь 21 и второй путь 22. В варианте осуществления, представленном на фиг. 2, регулировочное устройство 23 соединено с первым рефлектором 14 и со вторым рефлектором 15. Такая регулировка позволяет использовать устройство, соответствующее настоящему изобретению, в буровых растворах, характеризующихся самыми разными значениями затухания акустических сигналов. Вариант осуществления с более коротким первым путем 21 и более длинным вторым путем 22 можно использовать в случае буровых растворов с более высокими значениями затухания, которые обычно содержат больше взвешенных твердых частиц и, следовательно, имеют большую плотность. Буровые растворы с высокой плотностью обычно используются в глубоких и/или высоконапорных скважинах. В процессе измерений разность расстояний D2-D1 является фиксированной и известной. В другом варианте осуществления регулировочное устройство 23 может быть соединено с акустическим преобразователем 7. Регулировочное устройство 23 содержит регулировочный винт 24, соединенный с двигателем 25, для каждого из рефлекторов - первого 14 и второго 15. В одном варианте осуществления расстояние между преобразователем 7 и рефлекторами 14 и 15 может быть уменьшено, если скважинный флюид 4 характеризуется высоким значением затухания акустического сигнала 8. Кроме того, можно увеличить расстояние, или ступень, между первым рефлектором 14 и вторым рефлектором 15 для улучшения взаимной корреляции двух отраженных акустических сигналов при заданном затухании в скважинном флюиде. На фиг. 2 Б показан вид сбоку устройства акустического каротажа 10. Более конкретно, на фиг. 2 Б показаны акустический преобразователь 7, первый отражатель 14 и второй отражатель 15, расположенные в канавке 16 с целью предохранения этих компонентов от контакта со стенкой скважины 2. Скважинное оборудование открыто располагается в канавке 16, что обеспечивает прохождение потока скважинного флюида 4 по ней и между упомянутыми компонентами. На фиг. 3 представлен пример осуществления способа 30 оценки притока пластового флюида 6 в скважинный флюид 4, находящийся в скважине 2, пробуренной в толще горных пород 3. Способ 30 предусматривает спуск устройства акустического каротажа 10 в скважину 2 (шаг 31). Далее способ 30 предусматривает передачу акустического сигнала 8 акустическим преобразователем 7 через скважинный флюид 5 к первому рефлектору 14 и ко второму рефлектору 15 (шаг 32). Далее способ 30 предусматривает прием акустическим преобразователем 7 акустического сигнала, проходящего по первому пути 21, и акустического сигнала, проходящего по второму пути 22 (шаг 33). Наконец, способ 30 предусматривает измерение разности между первым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по первому пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и вторым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по второму пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, с целью оценки притока пластового флюида(шаг 34). Способ 30 может также включать сравнение текущего и предыдущего измерений скорости акустического сигнала 8 для определения какого-либо резкого изменения скорости, указывающего на приток газа в скважину 2. Взаимная корреляция между двумя отраженными акустическими сигналами может быть улучшена путем использования метода интерполяции Савицкого-Голея, обеспечивающего временное разрешение в пределах подканала, в четыре раза и более превышающее разрешение в пределах ближайшего целого канала. В методе интерполяции Савицкого-Голея выполняется локальная полиномиальная регрессия относительно распределения равноудаленных точек (например, в равномерно распределенных каналах, или интервалах, на временной оси) с целью получения сглаженного значения для каждой точки. Метод Савицкого-Голея обеспечивает интерполяцию, улучшающую разрешение и вместе с тем уменьшающую шум при приеме акустического сигнала 8 акустическим преобразователем 7. Метод Савицкого-Голея подробно описан в статье этих авторов, опубликованной в журнале Analytical Chemistry ("Аналитическая химия"), т. 36,8, июль 1964 г. Точность определения скорости акустического сигнала 8 можно повысить по меньшей мере двумя способами. Один способ состоит в повышении частоты дискретизации при регистрации отраженного акустического сигнала 8. В одном варианте осуществления выполняется сто отсчетов за полный период,так что акустический сигнал частотой 250 кГц будет регистрироваться с частотой дискретизации 25 МГц. Другой способ повышения точности предусматривает "накапливание", то есть усреднение полученных данных регистрации сигналов по равномерно распределенным каналам. В одном примере данные накапливаются по 16-256 каналам, благодаря чему исключается изменение со временем последовательно генерируемых акустических импульсов. В описанных выше вариантах осуществления акустический сигнал 8 посылается и принимается одним акустическим преобразователем 7. В других вариантах осуществления для передачи акустического сигнала 8 можно использовать один или более акустических преобразователей 7. Аналогичным образом,один или более акустических преобразователей 7 можно использовать для приема акустического сигнала 8, отраженного от рефлекторов 14 и 15. Термин "несущий элемент" в контексте настоящего описания означает любые устройства, компоненты устройств, комбинации устройств, среды и/или конструктивные детали, которые могут использо-4 021075 ваться для перемещения, размещения, поддержки или иного обеспечения использования других устройств, компонентов устройств, комбинаций устройств, сред и/или конструктивных деталей. Одним из неограничивающих примеров несущего элемента является устройство каротажа 10. Другими неограничивающими примерами несущих элементов являются бурильные колонны колтюбингового и сборного типа и любые их комбинации или части. Прочие примеры несущих элементов включают обсадные трубы, тросы/кабели, скважинные приборы на кабелях и на тросах, каротажные штанги, компоновки низа бурильной колонны, переводники, модули и внутренние элементы бурильных колонн, а также их опорные участки. Представленное в настоящем описании изобретение может быть реализовано с использованием различных средств анализа, включая цифровые и/или аналоговые системы. Например, цифровая и/или аналоговая система может быть включена в состав электронного блока 9 или системы обработки 18. Эта система может содержать такие компоненты как процессор, носители данных, запоминающее устройство, устройства ввода и вывода данных, линию связи (проводную, беспроводную, гидроимпульсную, оптическую или иную), интерфейсы пользователей, программное обеспечение, устройства обработки сигналов (цифровые или аналоговые) и другие компоненты (резисторы, конденсаторы, индуктивности и т.д.), обеспечивающие - любым из способов, хорошо известных специалистам в данной области, - работу и выполнение анализа с помощью представленных в настоящем описании устройства и способов. Предполагается, что эти задачи могут (но не обязательно должны) решаться с использованием набора выполняемых компьютером команд, записанных на машиночитаемом носителе, например в запоминающем устройстве (постоянном или оперативном), на оптическом компакт-диске, жестком магнитном диске или носителе любого другого типа. Выполняя эти команды, компьютер обеспечивает реализацию способа согласно настоящему изобретению. Эти команды могут быть предусмотрены для обеспечения работы оборудования, управления, сбора и анализа данных и других функций, имеющих важное значение с точки зрения разработчика системы, владельца, пользователя или других лиц, дополнительно к функциям,представленным в настоящем описании. Для реализации описанных выше аспектов настоящего изобретения могут также использоваться,кроме упомянутых, и различные другие компоненты. Например, монтажный кронштейн, источник питания (например, по меньшей мере один из следующих: генератор, дистанционный источник питания и аккумуляторная батарея), охлаждающее устройство, нагревательное устройство, магнит, электромагнит,датчик, электрод, передатчик, приемник, приемопередатчик, антенна, контроллер, оптический, электрический или электромеханический узел могут использоваться в качестве вспомогательных элементов для реализации описанных выше аспектов настоящего изобретения или иных функций за пределами объема последнего. Упоминание в настоящем описании элементов осуществления изобретения в единственном числе подразумевает использование одного или более таких элементов. Термины "включающий" и "содержащий" и их производные носят охватывающий характер и подразумевают возможность использования дополнительных элементов, отличающихся от перечисленных. Союз "или", использованный в перечне,состоящем по меньшей мере из двух терминов, подразумевает любой термин или сочетание терминов. Термины "первый" и "второй" используются для различения элементов и не указывают на конкретный порядок. Ясно, что реализация настоящего изобретения может быть сопряжена с потребностью в различных компонентах или технологиях, обладающих полезными функциональными характеристиками или отличительными признаками. Соответственно, такие функциональные характеристики и отличительные признаки, используемые по мере необходимости и указанные в приложенной формуле изобретения, рассматриваются как неотъемлемая часть настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение описано со ссылками на примеры его осуществления, следует иметь в виду, что в пределах объема изобретения существует возможность внесения различных изменений и замены описанных элементов их эквивалентами. Кроме того, в пределах объема настоящего изобретения могут быть реализованы различные модификации с целью адаптации конкретных устройств, условий или материалов к идее изобретения. Следовательно, настоящее изобретение не ограничивается конкретным примером, представленным в данном описании как наилучший вариант его осуществления, а включает все варианты осуществления, охватываемые в приложенной формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для оценки притока пластового флюида в скважинный флюид, находящийся в скважине, пробуренной в толще горных пород, содержащее несущий элемент, предназначенный для спуска в скважину; акустический преобразователь, размещенный на этом несущем элементе и предназначенный для выполнения по меньшей мере одной из операций передачи акустического сигнала и приема сигнала, полученного в результате отражения этого акустического сигнала; первый рефлектор, расположенный на первом расстоянии от акустического преобразователя и оп-5 021075 ределяющий первый путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях; второй рефлектор, расположенный на втором расстоянии от акустического преобразователя и определяющий второй путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях; процессор, связанный с акустическим преобразователем и обеспечивающий измерение разности между первым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по первому пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и вторым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по второму пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, с целью оценки притока пластового флюида; причем акустический преобразователь, первый рефлектор и второй рефлектор выполнены с возможностью помещения в скважинный флюид, находящийся в скважине. 2. Устройство по п.1, в котором процессор выполнен с возможностью вычисления скорости акустического сигнала посредством деления разности первого и второго расстояний, проходимых в прямом и обратном направлениях, на разность первого и второго времен прохождения. 3. Устройство по п.2, в котором процессор выполнен с возможностью оценки притока пластового флюида, выполняемой на основе измерения скорости акустического сигнала. 4. Устройство по п.2, где пластовый флюид представляет собой газ и процессор выполнен с возможностью индикации притока газа при уменьшении скорости акустического сигнала. 5. Устройство по п.1, в котором процессор выполнен с возможностью выполнения взаимной корреляции между первым акустическим сигналом, проходящим по первому пути, и вторым акустическим сигналом, проходящим по второму пути, для определения разности между первым временем прохождения и вторым временем прохождения сигналов, принимаемых акустическим преобразователем. 6. Устройство по п.5, в котором разность между первым временем прохождения и вторым временем прохождения определяется по максимуму взаимной корреляции. 7. Устройство по п.5, в котором процессор выполнен с возможностью измерения первого сигнала и второго сигнала через равномерно расположенные интервалы времени. 8. Устройство по п.7, в котором процессор выполнен с возможностью выполнения интерполяции первого и второго сигналов для временного сдвига, при котором имеет место наибольшая взаимная корреляция, на основе метода интерполяции Савицкого-Голея. 9. Устройство по любому из пп.1-8, в котором акустический преобразователь, первый рефлектор и второй рефлектор размещены в канавке несущего элемента. 10. Устройство по любому из пп.1-9, в котором несущий элемент выполнен с возможностью спуска в скважину посредством по меньшей мере одного из следующих элементов: кабеля, троса, гибких труб и бурильной колонны. 11. Устройство по любому из пп.1-10, содержащее регулировочное устройство, предназначенное для регулировки расстояния по меньшей мере одного из первого и второго путей. 12. Устройство по любому из пп.1-11, где скважинный флюид содержит буровой раствор. 13. Способ оценки притока пластового флюида в скважинный флюид, находящийся в скважине,пробуренной в толще горных пород, в котором спускают в скважину несущий элемент, содержащий акустический преобразователь, первый рефлектор, расположенный на первом расстоянии от акустического преобразователя и определяющий первый путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и второй рефлектор, расположенный на втором расстоянии от акустического преобразователя и определяющий второй путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, причем акустический преобразователь, первый рефлектор и второй рефлектор помещают в скважинный флюид, находящийся в скважине; передают акустическим преобразователем акустический сигнал через скважинный флюид к первому рефлектору и ко второму рефлектору; принимают акустическим преобразователем первый отраженный акустический сигнал, проходящий по первому пути, и второй отраженный акустический сигнал, проходящий по второму пути; и измеряют разность между первым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по первому пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и вторым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по второму пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, с целью оценки притока пластового флюида. 14. Способ по п.13, в котором выполняют вычисление скорости акустического сигнала посредством деления разности первого и второго расстояний, проходимых в прямом и обратном направлениях, на разность первого и второго времен прохождения. 15. Способ по п.13, в котором при измерении осуществляют взаимную корреляцию между первым акустическим сигналом, проходящим по первому пути, и вторым акустическим сигналом, проходящим по второму пути, для определения разности между первым временем прохождения и вторым временем прохождения сигналов, принимаемых акустическим преобразователем. 16. Способ по п.15, в котором выполняют измерения первого сигнала и второго сигнала через равномерно расположенные интервалы времени. 17. Способ по п.16, в котором осуществляют интерполяцию первого и второго сигналов для временного сдвига, при котором имеет место наибольшая взаимная корреляция, на основе метода интерполяции Савицкого-Голея. 18. Способ по любому из пп.13-17, в котором осуществляют регулировку по меньшей мере одного из путей, а именно первого пути для улучшения приема первого отраженного акустического сигнала и второго пути для улучшения приема второго отраженного акустического сигнала. 19. Машиночитаемый носитель с записанной на нем программой, содержащей команды, при исполнении которых реализуется способ оценки притока пластового флюида в скважинный флюид, находящийся в скважине, пробуренной в толще горных пород, включающий передачу акустическим преобразователем акустического сигнала через скважинный флюид к первому рефлектору, определяющему первый путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и ко второму рефлектору, определяющему второй путь прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, причем акустический преобразователь, первый рефлектор и второй рефлектор помещены в скважинный флюид, находящийся в скважине; прием акустическим преобразователем первого отраженного акустического сигнала, проходящего по первому пути, и второго отраженного сигнала, проходящего по второму пути; измерение разности между первым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по первому пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, и вторым временем прохождения акустического сигнала, проходящего в скважинном флюиде по второму пути прохождения сигнала в прямом и обратном направлениях, с целью оценки притока пластового флюида.
МПК / Метки
МПК: E21B 47/103, G01V 1/40, E21B 47/14
Метки: устройство, способ, звука, разрешением, измерения, скорости, высоким
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/9-21075-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-skorosti-zvuka-s-vysokim-razresheniem.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для измерения скорости звука с высоким разрешением</a>
Предыдущий патент: Способ получения севеламера гидрохлорида и севеламера карбоната/бикарбоната
Следующий патент: Производные индола в качестве антагонистов рецептора crth2
Случайный патент: Стеклянная подложка с интерференционной окраской для облицовочной панели