Информационная система эхометрирования многоимпульсными сигналами для определения уровня жидкости в нефтедобывающих скважинах

• Автор: Налимов, Константин Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 Анализ методов и средств определении уровня жидкости в нефтяных

скважинах.

1.1 Описание и особенности объекта исследования.

1.2 Сравнительный анализ методов эхометрирования, применяемых в

геологопромысловых и гидродинамических системах исследования скважин.

1.2.1 Инструменты и техника эхометрирования.

1.2.2 Расчет скорости распространения акустических волн в затрубном

пространстве.

1.2.3 Определение временного положения отраженных воли на эхограммах.

2 Разработка системы определения уровня жидкости в нефтяных скважинах на основе применения многоимпульсного зондирующего сигнала.
2.1 Система эхометрирования скважин на основе многоимпульсиого зондирования
2.2 Испытание разработанной системы для локации уровня жидкости с помощью натурного эксперимента
2.2.1 Описание экспериментальной установки
2.2.2 Анализ и обсуждение результатов натурного эксперимента
2.3 Построение математической модели эхограммы при многоимпульспом зондировании
2.3.1 Исследование временных и спектральных характеристик эхограмм.
2.3.1.1 Анализ характеристик зондирующею и отраженного акустических сигналов .
2.3.1.2 Статистический анализ шумов.
2.3.2 Математическая модель эхограммы
3 Исследование надежности определения временного положения акустических сигналов на эхограммах в системе многопмпульспого зондирования скважин.
3.1 Оптимальное определение временного положения акустических сигналов по ФЧХ эхограммы
3.1.1 Случай сильного сигнала. Коррелированная выборка ФЧХ.
3.1.2 Случай сильного сигнала. Некоррелированная выборка ФЧХ.
3.1.3 Случай слабого сигнала. Некоррелированная выборка ФЧХ
3.2 Определение временного положения акустических сигналов по ФЧХ эхограммы с равновесной и неравновесной обработкой.
3.2.1 Равновесная обработка
3.2.2 Неравновесная обработка
3.3 Оптимальное определение временного положения акустических сигналов по функциям группового запаздывания ФГЗ эхограммы
3.3.1 Применение аппарата ФГЗ для оценки временного положения акустических сигналов в условиях дисперсии среды их распространения
3.3.2 Случай сильного сигнала. Коррелированная выборка ФГЗ.
3.3.3 Случай сильного сигнала. Некоррелированная выборка ФГЗ.
3.3.4 Случай слабого сигнала. Некоррелированная выборка ФГЗ
3.4.0прсделение временного положения акустических сигналов по ФГЗ
эхограммы с равновесной и неравновесной обработкой.
3.5. Исследование эффективности фазочастотных методов путем
статистического моделирования
3.5.1 Разработка алгоритмов фазочастотного прослеживания эхограмм
3.5.2. Исследование точности получаемых оценок временного положения сигналов на эхограммс с помощью разработанных алгоритмов.
4 Анализ применении разработанной системы эхомегрировании многои.мнульенмми сигналами для определении уровня жидкости на действующих нефтяных скважинах.
4.1 Опытнометодическая обработка реальных эхограмм
4.2 Оценка результатов испытаний и прогноз экономической эффективности применения разработанной системы на действующих скважинах.
4.3 Рекомендации и инструкции по использованию системы многоимпульсного эхометрирования для локации уровня жидкости в
нефтяных скважинах
Заключение
Литература


Эго приводит к тому, что во многих практических случаях эти алгоритмы не позволяют получить надежные оценки временного положения отраженных сигналов, гак как основная энергия шума может располагаться как раз в информационной, сигнальной части спектра сигнала, либо отношение сигналшум настольно низкое, что данный подход является недостаточно эффективным и не даст желаемых результатов. К сожалению, такие случаи не редки. Поэтому одним из перспективных направлении увеличения точности и надежности определения уровня жидкости в межтрубном пространстве нефтедобывающей скважины является разработка новых методов и средств зондирования скважины на основе. Целыо диссертационной работы является разработка и исследование эффективности системы многонмпульсного эхометрирования скважин для определения уровня жидкости в межтрубном пространстве при наличии высокого уровня шумов. Дано аналитическое обоснование использования многоимпульсного зондирующего сигнала для определения уровня жидкости в нефтедобывающих скважинах. Построена математическая модель многоимпульсной эхограммы и получены для нес оценки отношения сигналшум в зависимости от числа импульсов в пачке. Разработаны методы и алгоритмы фазочастотного прослеживания для определения временного положения сигналов по коррелированным выборкам фазочастотных характеристик ФЧХ и функций группового запаздывания ФГЗ участков эхограмм. Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы системного анализа, теории вероятностен и математической статистики, теории случайных функций, цифровой обработки сигналов и полей, статистического моделирования. Достоверность и обоснованность полученных в диссертационной работе теоретических результатов и формулируемых на их основе выводов обеспечивается строгостью математических выкладок, базирующихся на аппарате интегрального и дифференциального исчисления, теории вероятностей и математической статистике. Справедливость выводов относительно эффективности предложенной системы подтверждена статистическим моделированием п опытнометодической обработкой реальных эхограмм. Практическая значимость. Разработанная система многоимпульсного зондирования скважин и методы фазочастотного прослеживания эхограмм использованы для определения уровня жидкости на реальных нефтедобывающих скважинах, где традиционные методы моноимпульсного зондирования оказались не эффективными акты внедрения прилагаются. На устройство для определения уровня жидкости получен патент. Метод формирования многоимпульсного зондирующего сигнала. Математическая модель эхограммы при многоимпульсном зондирующем сигнале. Методы и алгоритмы определения временного положения сигналов по коррелированным выборкам фазочастотных характеристик участков эхограмм. Методы и алгоритмы определения временного положения сигналов гю коррелированным выборкам функций группового запаздывания участков эхограмм. Информационная система эхомстрирования многоимпульсиыми сигналами для определения уровня жидкости в нефтедобывающих скважинах. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на VIII международном симпозиуме имени академика М. А.Усова Томск, г. Современные технологии гидродинамических и диагностических исследований скважин на всех стадиях разработки месторождений Томск, г. VII Международной научнопрактической конференции Интеллектуальные информационнотелекоммуникационные системы Томск, г. Публикации. Полученные автором результаты достаточно полно изложены в 5 научных работах, одна из которых опубликована в журнале, рекомендованном ВАК, 1 патенте на устройство и 1 положительном решении на способ определения уровня жидкости в нефтяных скважинах. Реализация результатов исследований. Результаты диссертационной работы внедрены в компаниях ООО Томское научнопроизводственное и внедренческое общество Сиам, ООО Сиам Мастер при изготовлении и эксплуатации программноаппаратного комплекса СиамМастер4К, предназначенного для определения уровня жидкости в межтрубиом пространстве нефтедобывающих скважин на основе многоимпульсного зондирующего сигнала.