Скважинный шумомер, Алматы

Скважинная шумометрия - один из основных методов технической диагностики гидронаполненных скважин. Она позволяет выделить зоны интенсивного движения воды.

Скважинная шумометрия

Общеизвестно, что движущаяся вода производит шум. Этот шум можно услышать не только у водопада или на берегу моря, но и в гидронаполненной скважине. Наиболее сильные шумы характерны для самоизливающихся (артезианских) скважин, но и равновесные скважины вовсе не «немые». Об этом свидетельствует опыт работ в соляных толщах, самых тихих в силу своей пластичности.

Для шумометрических исследований скважин необходимо специальное каротажное оборудование, снабжённое гидрофоном. Нужен и соответствующий выбор диапазона частот исследования. В зависимости от условий работ и решаемых задач, он простирается от звуковых до ультразвуковых частот. При выборе диапазона, важно, что по мере роста частоты, увеличивается детальность изучения объекта, но уменьшается дальность его обнаружения. Кроме того, сужение частотного диапазона и настройка его на изучаемый объект, повышают избирательность поиска, а значит – уверенность обнаружения шумящего объекта.

Всё сказанное предопределяет требования к конфигурации испытательного оборудования и к его метрологическим характеристикам. Эти требования, вытекающие из практики полевых исследований, заложены в основу создания скважинного шумомера, изображённого на рисунке.

Основу прибора составляет виброметр-шумомер ВШВ-003, который включает в себя тракт усиления сигнала, набор переключаемых октавных полосовых фильтров и стрелочный измеритель.

Кроме перечисленных основных функций, прибор имеет переключатели диапазонов усиления и фильтрации, отключения фильтров (открытый канал ОК), включения режима измерения виброскорости (основной режим – измерение виброускорения), а также – включения фильтра низких частот (ФНЧ) со срезом на 1кГц.

Поскольку основное назначение прибора – аудиометрические измерения, ему приданы, также, функции формирования основных видов спектральной чувствительности, управляемых переключателем.

Прибор калибруется от внутреннего калибратора и снабжён разъёмом, служащим для контроля выходного сигнала.

Подключение на выход прибора головных телефонов, позволяет оператору производить слуховой контроль обстановки в скважине, накапливать опыт распознавания звуковых образов и использовать его в исследованиях. Громкость звука может подбираться регулятором, расположенным на гарнитуре.

Скважинный зонд имеет диаметр корпуса 32мм и позволяет изучать скважины самого малого диаметра. Он включает в себя пьезокерамический датчик виброускорения, изолированный от скважинных вод маслонаполненным резиновым чехлом, предварительный усилитель и устройство согласования выходного сигнала с каротажным кабелем. В качестве каротажного кабеля используется провод типа П274М – «полёвка», длина которого может достигать 1км и более. На поверхности к кабелю подключается сигнальный адаптер, согласующий сигнал зонда с входом прибора и позволяющим осуществлять питание зонда от наземного источника.

Выход адаптера соединён с входом штатного щупа-контейнера, служащего для согласования и масштабирования сигналов.

Электропитание шумомера может производиться как от встроенной гальванической батареи, так и от сети 220В.

Октавная полосовая фильтрация означает, что полоса пропускания фильтра лежит в диапазоне, лежащем между частотами, отличающимися вдвое. Средняя частота каждого диапазона также отличается от соседнего вдвое.

Ряд средних частот фильтров такой:

16, 32, 64, 125, 250, 500Гц, 1, 2, 4, 8, 16кГц.

При наблюдениях, связанных с изучением технического состояния и режима эксплуатации гидроскважин, наиболее применимыми являются высокочастотные диапазоны. Они позволяют реализовать необходимую детальность исследований. Эта детальность обеспечивается соответствующим выбором шага съёмки, который может составлять от 5-10 метров при рекогносцировке и уменьшаться до первых дециметров при детализации выбранных интервалов.

Методика скважинных шумометрических исследований обычно складывается из следующих элементов.

Перед проведением основного объёма работ, проводятся опытные работы, включающие выбор частотного диапазона исследований, шага наблюдений и потенциальных интервалов детализации. Как правило, эти работы проводятся в движении зонда на спуске с периодическими остановками. При этом ведётся непрерывный слуховой контроль сигналов и текущей глубины зонда. На остановках делаются контрольные замеры уровня шума по стрелочному прибору; при необходимости, производится переключение диапазона фильтрации для выбора его оптимального значения.

Основные работы проводятся на подъёме зонда с остановками на заданных глубинах.

В случае жёстких временных ограничений, опытные работы совмещаются с основным их объёмом, а режимы наблюдения выбираются исходя из ранее накопленного опыта. Примером таких работ могут служить исследования в напорных нефте-газовых скважинах, когда длительные остановки в каротаже чреваты выходом из строя каротажного кабеля.

При работе в «тихих» скважинах, перед началом основных работ производится выдержка по времени, величина которой зависит от максимальной глубины исследования (чем больше глубина – тем дольше твёрдые частицы, сбитые со стенок скважины, будут оседать, создавая помехи), уровня фоновых шумов, и решаемых задач. Так, например, при оценке возможности использования скважины в качестве наблюдательной для размещения в ней сейсмологического датчика, проводился многодневный мониторинг сейсмо-акустической обстановки с регистрацией как на стрелочный прибор, так и с аудиоконтролем при помощи головных телефонов.

Типичные результаты исследований эксплуатационной скважины приведены в «Заключении о результатах шумометрического обследования гидрогеологической скважины № 102Д»

Поскольку скважина эксплуатируется в условиях куста, на глубине водозабора наблюдается мощная шумовая аномалия, возникающая как результат непрерывных фильтрационных процессов. Такая картина может служить базовой при изучении любого водозабора.

Шумометрия использована при решении различных задач, среди которых - изучение режимных скважин наблюдательного полигона полостей ядерных взрывов объекта «Лира», эксплуатационных скважин Акыртюбинского подземного газохранилища, действующих и ремонтных скважин Алматинского и Талгарского месторождений подземных вод, аварийных скважин, предназначенных для ликвидации.