устройство и способ для определения глубины, на которой возникает условие в стволе скважины, и канистра, используемая в указанном устройстве

Формула изобретения

1. Канистра, предназначенная для использования в устройстве для определения глубины, на которой возникает условие в стволе скважины, содержащем текучую среду и имеющем устье и забой, приспособленная для введения в прокачиваемую по стволу скважины текучую среду через устройство ввода между насосом и устьевым оборудованием и содержащая полый корпус, образующий, по меньшей мере, одну камеру, и элемент, инициирующий образование, по меньшей мере, первой и второй трубных волн в стволе скважины на основе воздействия на первой позиции в стволе скважины, по меньшей мере, одного физического свойства с заданным значением, выбранного из группы, включающей в себя давление, время, температуру, рН и фоновое излучение, при этом первая трубная волна распространяется прямо к устью, и вторая трубная волна распространяется с позиции к забою ствола скважины и затем отражается к устью.

2. Канистра по п.1, в которой корпус является сферическим.

3. Канистра по п.1, в которой корпус является цилиндрическим.

4. Канистра по п.1, в которой корпус выполнен из, по меньшей мере, одного материала, выбранного из группы, состоящей из: металла, керамики и стекла.

5. Канистра по п.1, в которой элемент, инициирующий образование трубной волны, включает в себя спусковой механизм.

6. Канистра по п.1, в которой элемент, инициирующий образование трубных волн, включает в себя заряд взрывчатого вещества, срабатывающий под воздействием спускового механизма.

7. Канистра по п.1, в которой элемент, инициирующий образование трубных волн, включает в себя пьезоэлектрическое устройство, срабатывающее под воздействием спускового механизма.

8. Канистра по п.1, в которой элемент, инициирующий образование трубных волн, включает в себя разрывной диск, разрушаемый давлением, установленный в отверстии корпуса.

9. Канистра по п.1, дополнительно включающая в себя внутренние перегородки, образующие множество камер.

10. Канистра по п.1, в которой, по меньшей мере, одна камера включает в себя отверстие и разрывной диск, разрушаемый давлением, установленный в отверстии и открытый воздействию давления снаружи корпуса.

11. Канистра по п.9, в которой каждая камера включает в себя, по меньшей мере, одно отверстие, выполненное в одной из внутренних перегородок, и разрывной диск, разрушаемый давлением, установленный в отверстии.

12. Канистра по п.11, в которой каждая камера включает в себя внутренние отбойные перегородки.

13. Канистра по п.11, дополнительно включающая в себя взводящий механизм для защиты внутренних перегородок от внешнего давления до срабатывания взводящего механизма.

14. Канистра по п.1, в которой объем, по меньшей мере, одной камеры выбран для создания трубной волны конкретной амплитуды.

15. Канистра по п.8, в которой площадь разрывного диска выбрана для создания трубных волн конкретной частоты.

16. Устройство для определения глубины, на которой возникает условие в стволе скважины, содержащем текучую среду и имеющем устье и забой, содержащее, по меньшей мере, одну канистру, приспособленную для введения в прокачиваемую по стволу скважины текучую среду через устройство ввода между насосом и устьевым оборудованием и обеспечивающую создание первой и второй трубных волн в скважине при возникновении условия на первой позиции в стволе скважины, при этом первая трубная волна распространяется с позиции прямо к устью, и вторая трубная волна распространяется с позиции к забою ствола скважины и затем отражается к устью, по меньшей мере, один датчик для определения прибытия первой и второй трубных волн на вторую позицию известной глубины, и анализатор для расчета глубины первой позиции относительно глубины забоя ствола скважины, как функции разницы определенного времени прибытия первой и второй трубных волн на вторую позицию.

17. Устройство по п.16, в котором, по меньшей мере, одна канистра обеспечивает создание первой и второй трубных волн посредством имплозии.

18. Устройство по п.16, в котором, по меньшей мере, одна канистра обеспечивает создание первой и второй трубных волн посредством взрыва.

19. Устройство по п.16, в котором, по меньшей мере, одна канистра включает в себя пьезоэлектрический сейсмический источник, создающий первую и вторую трубные волны.

20. Устройство по п.17, в котором, по меньшей мере, одна канистра выполнена с возможностью имплозии при заданном давлении.

21. Устройство по п.20, создающее множество канистр, в каждой из которых происходит имплозия при различном давлении.

22. Устройство по п.20, в котором анализатор обеспечивает создание профиля давления относительно глубины скважины.

23. Устройство по п.16, в котором, по меньшей мере, одна канистра обеспечивает инициирование создания первой и второй трубных волн на основе, по меньшей мере, одного физического свойства, выбранного из группы, включающей в себя время, температуру, рН и фоновое излучение.

24. Устройство по п.16, в котором анализатор обеспечивает распознавание отличия первой и второй трубных волн от других трубных волн на основе частоты.

25. Устройство по п.16, в котором анализатор обеспечивает распознавание отличия первой и второй трубных волн от других трубных волн на основе амплитуды.

26. Способ определения глубины, на которой возникает условие в стволе скважины, содержащей текучую среду и имеющей устье и забой, содержащий следующие этапы: введение, по меньшей мере, одной канистры в прокачиваемую по стволу скважины текучую среду через устройство ввода между насосом и устьевым оборудованием; создание, по меньшей мере, одной канистрой в ответ на возникновение условия на первой позиции в стволе скважины первой и второй трубных волн в скважине, при этом первая трубная волна распространяется с позиции прямо к устью, и вторая трубная волна распространяется с позиции к забою ствола скважины и затем отражается к устью; определение прибытия первой и второй трубных волн на вторую позицию известной глубины, по меньшей мере, одним датчиком; использование анализатора для расчета глубины первой позиции относительно глубины забоя ствола скважины, как функции разницы определенного времени прибытия первой и второй трубных волн на вторую позицию.

27. Способ по п.26, содержащий этап создания, по меньшей мере, одной канистрой первой и второй трубных волн посредством имплозии.

28. Способ по п.26, содержащий этап создания, по меньшей мере, одной канистрой первой и второй трубных волн посредством взрыва.

29. Способ по п.26, в котором, по меньшей мере, одна канистра включает в себя пьезоэлектрический сейсмический источник, создающий первую и вторую трубные волны.

30. Способ по п.26, в котором, по меньшей мере, одна канистра выполнена с возможностью имплозии при заданном давлении.

31. Способ по п.30, использующий множество канистр, в каждой из которых имплозии происходят при различном давлении.

32. Способ по п.30, дополнительно содержащий этап создания профиля давления относительно глубины скважины анализатором.

33. Способ по п.26, дополнительно содержащий этап инициирования создания, по меньшей мере, одной канистрой первой и второй трубных волн на основе, по меньшей мере, одного физического свойства, выбранного из группы, включающей в себя время, температуру, рН и фоновое излучение.

34. Способ по п.26, дополнительно содержащий этап распознавания анализатором отличий первой и второй трубных волн от других трубных волн на основе частоты.

35. Способ по п.26, дополнительно содержащий этап распознавания анализатором отличий первой и второй трубных волн от других трубных волн на основе амплитуды.

Описание изобретения к патенту

Область техники группы изобретений

Настоящая группа изобретений, в общем, относится к нефтяным и газовым скважинам и, в частности, к определению давления на забое скважины в стволе скважины во время операций прокачки.

Предпосылки создания группы изобретения

Получение точных, в режиме реального времени, измерений давления на забое скважины во время обработки ствола скважины для интенсификации притока давно является важной задачей в нефтегазовой отрасли. Во время обработок гидроразрыва пласта, в частности, точное измерение давления на забое скважины дает оператору возможность наблюдения динамики развития роста разрыва в режиме реального времени и соответственного изменения условий обработки. Вместе с тем, измерения давления на забое скважины в режиме реального времени редко выполняют с использованием современной техники, поскольку абразивность суспензии гидроразрыва пласта разрушительна для любого открытого ее воздействию кабеля, размещенного в стволе скважины для передачи данных на поверхность земли. Иногда используют внутрискважинные цифровые контрольно-измерительные приборы для выбранных обработок, но они не дают возможности принятия решений в режиме реального времени в процессе обработки, поскольку их данные не передаются на поверхность земли до завершения обработки.

Одна попытка передачи данных измерения давления на забое скважины в режиме реального времени описана в документе Doublet, L.E., Nevans, J.W.,. Fisher, M.K., Heine, R.L, Blasingame, T.A., Pressure Transient Data Acquisition and Analysis Using Real Time Electromagnetic Telemetry/Сбор и анализ данных неустановившегося давления с использованием электромагнитной телеметрии в режиме реального времени, SPE 35161, March 1996 ("Doublet"). Идея состоит в передаче измерений давления с внутрискважинного контрольно-измерительного прибора на поверхность через слои пласта посредством электромагнитных сигналов. Хотя данная методика успешно использована на некоторых скважинах, она имеет ограничения по глубине ствола скважины и типам слоев горных пород, через которые сигнал можно передать отчетливо. В частности, электромагнитные сигналы быстро ослабляются пластом. Данные ограничения делают методику непрактичной для использования во многих скважинах и особенно в глубоких скважинах.

Известно, что имплозии на глубине в заполненном текучей средой стволе скважины являются эффективными источниками сейсмических колебаний. Например, имплозивные сферы и другие формы используют в качестве подводных источников акустических волн для практического применения в океане, как описано в материале Heard GJ., McDonald, M., Chapman, N.R., Jashke, L., Underwater light bulb implosions a useful acoustic sоurсе». «Подводная имплозия электроламп - полезный источник акустических волн», Proc IEEE Oceans '97; M. Orr and M. Schoenberg, Acoustic signatures from deep water implosions of spherical саvitiеs». «Акустические сигнатуры от глубоководных имплозии сферических полостей», J. Acoustic Society Am., 59, 1155-1159, 1976; RJ. Urick, Implosions as Sources of Underwater Sound. / Имплозии, как источники подводных акустических волн, J. Acoustic Society Am, 35, 2026-2027, 1963; и Giotto, A., and Penrose, J.D., Investigating the acoustic properties of the underwater implosions of light globes and evacuated spheres. / Исследования акустических свойств подводных имплозии плафонов и вакуумированных сфер, Australian Acoustical Society Conference, Nov 15-17, 2000. Обычно устройство с вакуумной или низкого давления камерой выпускают в воду для погружения и последующей имплозии, когда гидростатическое давление превышает порог имплозии устройства. Спусковой механизм можно использовать для обеспечения имплозии, чтобы имплозию вызывало не только одно давление, как описано в материале Harben, Р.Е., Воrо, С, Dorman, Pulli, J., 2000, Use of imploding spheres: an Alternative to Explosives as Acoustic Sources at mid-Latitude SOFAR Channel Dерths». «Использование имплозивнющихся сфер: Альтернатива взрывчатым веществам, как источникам акустических волн в глубинах средних широт звукового канала», Lawrence Livermore National Laboratory Report, UCRL-ID-139032. Одним примером устройства имплозии являются имеющиеся в продаже электролампы, как описано в материалах Heard G.J., McDonald, M., Chapman, N.R., Jashke, L., Underwater light bulb implosions a useful acoustic sоurсе»/«Подводные имплозии электроламп полезный источник акустических волн», Proc IEEE Oceans '97; and Giotto.

Регулируемое использование источников имплозии в стволе скважины описано в U.S. Patent./патент США 4805726 of Taylor, D.T., Brooks, J.E., под названием «Controlled Implosive Downhole Seismic Source». «Peгулиpуeмый имплозивный внутрискважинный источник сейсмических колебаний». Сейсмические источники создают трубные волны низкой частоты, распространяющиеся вверх и вниз по стволу скважины на большие расстояния с четко выраженным вектором скорости и малой дисперсией, особенно в обсаженных скважинах. Действительно, трубные волны распространяются с таким малым затуханием, что они являются главным источником шума в обычных сейсмических исследованиях ствола скважины. Трубные волны описаны, например, в материале White, J.E., 1983, Underground Sound: Application of Seismic Waves»./«Пoдзeмный звук: Применение сейсмических волн», Elsevier, ISBN 0-444-42139-4 ("White").

Сущность изобретения

Согласно одному варианту осуществления изобретения создана канистра, предназначенная для использования в устройстве для определения глубины, на которой возникает условие в стволе скважины, содержащем текучую среду и имеющем устье и забой, приспособленная для введения в прокачиваемую по стволу скважины текучую среду через устройство ввода между насосом и устьевым оборудованием и содержащая полый корпус, образующий, по меньшей мере, одну камеру, и элемент, инициирующий образование, по меньшей мере, первой и второй трубных волн в стволе скважины на основе воздействия на первой позиции в стволе скважины, по меньшей мере, одного физического свойства с заданным значением, выбранного из группы, включающей в себя давление, время, температуру, рН и фоновое излучение, при этом первая трубная волна, распространяется с прямо к устью, и вторая трубная волна, распространяется с позиции к забою ствола скважин и затем отражается к устью.

Корпус может быть сферическим или цилиндрическим и может быть выполнен из, по меньшей мере, одного материала, выбранного из группы, состоящей из: металла, керамики и стекла.

Элемент, инициирующий образование трубных волн, может включать в себя спусковой механизм, заряд взрывчатого вещества, срабатывающий под воздействием спускового механизма, пьезоэлектрическое устройство, срабатывающее под воздействием спускового механизма, разрывной диск, разрушаемый давлением, установленный в отверстии корпуса.

Канистра может дополнительно включать в себя внутренние перегородки, образующие множество камер в корпусе.

По меньшей мере, одна камера может включать себя отверстие и разрывной диск, разрушаемый давлением, установленный в отверстии и открытый воздействию давления снаружи корпуса.

Каждая камера может включать в себя, по меньшей мере, одно отверстие, выполненное в одной из внутренних перегородок, и разрывной диск, разрушаемый давлением, установленный в отверстии.

Каждая камера может включать в себя внутренние отбойные перегородки.

Канистра может дополнительно включать в себя взводящий механизм для защиты внутренних перегородок от внешнего давления до срабатывания взводящего механизма.

Объем, по меньшей мере, одной камеры выбран для создания трубной волны конкретной амплитуды.

Площадь разрывного диска выбрана для создания трубных волн конкретной частоты.

Согласно изобретению создано устройство для определения глубины, на которой возникает условие в стволе скважины, содержащем текучую среду и имеющем устье и забой, содержащее, по меньшей мере, одну канистру, приспособленную для введения в прокачиваемую по стволу скважины текучую среду через устройство ввода между насосом и устьевым оборудованием и обеспечивающую создание первой и второй трубных волн в скважине при возникновении условия на первой позиции в стволе скважины, при этом первая трубная волна распространяется с позиции прямо к устью, и вторая трубная волна распространяется с позиции к забою ствола скважин и затем отражается к устью, по меньшей мере, один датчик для определения прибытия первой и второй трубных волн на вторую позицию известной глубины, и анализатор для расчета глубины первой позиции относительно глубины забоя ствола скважины, как функции разницы определенного времени прибытия первой и второй трубных волн на вторую позицию.

По меньшей мере, одна канистра может обеспечивать создание первой и второй трубных волн посредством имплозии, посредством взрыва.

По меньшей мере, одна канистра может включать в себя пьезоэлектрический сейсмический источник, создающий первую и вторую трубные волны.

По меньшей мере, одна канистра может быть выполнена с возможностью имплозии при заданном давлении.

Устройство может содержать множество канистр, в каждой из которых происходит имплозия при различном давлении.

Анализатор может обеспечивать создание профиля давления относительно глубины скважины.

По меньшей мере, одна канистра может обеспечивать инициирование создания первой и второй трубных волн на основе, по меньшей мере, одного физического свойства, выбранного из группы, включающей в себя время, температуру, рН и фоновое излучение.

Анализатор может обеспечивать распознавание отличия первой и второй трубных волн от других трубных волн на основе частоты.

Анализатор может обеспечивать распознавание отличия первой и второй трубных волн от других трубных волн на основе амплитуды.

Согласно изобретению создан способ определения глубины, на которой возникает условие в стволе скважины, содержащем текучую среду и имеющем устье и забой, содержит следующие этапы:

введение, по меньшей мере одной канистры, в прокачиваемую по стволу скважины текучую среду через устройство ввода между насосом и устьевым оборудованием;

создание, по меньшей мере, одной канистрой в ответ на возникновение условия на первой позиции в стволе скважины первой и второй трубных волн в скважине, при этом первая трубная волна распространяется с позиции прямо к устью, и вторая трубная волна распространяется с позиции к забою ствола скважины и затем отражается к устью;

определение прибытия первой и второй трубных волн на вторую позицию известной глубины, по меньшей мере, одним датчиком;

использование анализатора для расчета глубины первой позиции относительно глубины забоя ствола скважины, как функции разницы определенного времени прибытия первой и второй трубных волн на вторую позицию.

Этап создания, по меньшей мере, одной канистрой первой и второй трубных волн может быть выполнен посредством имплозии или посредством взрыва.

По меньшей мере, одна канистра может включать в себя пьезоэлектрический сейсмический источник, создающий первую и вторую трубные волны.

По меньшей мере, одна канистра может быть выполнена с возможностью имплозии при заданном давлении.

Способ может использовать множество канистр, в каждой из которых имплозии происходят при различном давлении.

Способ может дополнительно содержать этап создания профиля давления относительно глубины скважины анализатором.

Способ может дополнительно содержать этап инициирования создания, по меньшей мере, одной канистрой первой и второй трубных волн на основе, по меньшей мере, одного физического свойства, выбранного из группы, включающей в себя, время, температуру, рН и фоновое излучение.

Способ может дополнительно содержать этап распознавания анализатором отличий первой и второй трубных волн от других трубных волн на основе частоты или на основе амплитуды.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематично показано использование имплозивной канистры в стволе скважины для определения соотношения давления и глубины по длине ствола скважины.

На фиг.2 показан график отражательных импульсов давления, создаваемых имплозией канистры.

На фиг.3 схематично показана простая имплозивная канистра.

На фиг.4 схематично показано использование детонатора с канистрой фиг.3.

На фиг.5 и 6 схематично показаны многокамерные имплозивные канистры.

Подробное описание

На фиг.1 показано использование имплозивной канистры 100 в стволе скважины для определения соотношение давления и глубины по длине ствола скважины. Канистру вводят в текучую среду, прокачиваемую по стволу скважины, через устройство 102 ввода между насосом 104 и устьевым оборудованием 106 ствола скважины. Канистра 100 выполнена с возможностью имплозии, когда воздействующее на нее давление превышает заданное имплозивное значение, например, 300 фунт/дюйм² (21 кг/см² ). После ввода в текучую среду канистра перемещается вниз по стволу скважины, по меньшей мере, одним из закачиваемой текучей средой и силой тяжести. Когда давление, действующее на канистру, превышает имплозивное значение, например, 300 фунт/дюйм² (21 кг/см²), происходит имплозия канистры. Имплозия канистры создает сильные трубные волны 108, 110, проходящие как вверх, так и вниз по скважине, например, восходящую трубную волну 108 и нисходящую трубную волну 110а. Восходящая трубная волна 108 распространяется вверх через ствол скважины к устьевому оборудованию 106 ствола скважины на поверхности земли. Нисходящая трубная волна 110а распространяется вниз и значительно отражается забоем 112 ствола скважины. Отраженная нисходящая трубная волна 110b распространяется вверх к устьевому оборудованию ствола скважины. Прямая восходящая и отраженная нисходящая трубные волны обнаруживаются одним или несколькими датчиками 114 на устьевом оборудовании ствола скважины или вблизи него. Например, можно использовать гидрофон или короткую косу гидрофонов для детектирования трубных волн. Цифровой преобразователь, регистратор и анализатор 116 гидрофона, имеющий схему синхронизации, используют для измерения и регистрации разницы во времени между обнаружением трубных волн 108, 110b. Глубину, на которой произошла имплозия, затем вычисляет анализатор 116 по временному разрыву между прямой восходящей трубной волной 108 и отраженной нисходящей трубной волной 110b, выдающим значение глубины Z (измеренной вдоль отрезка длины ствола скважины от забоя 112 скважины), на которой давление превышает имплозивное значение (300 фунт/дюйм² (21 кг/см ²) в данном примере). Поскольку имплозивное значение известно, результатом является точка привязки с указанием давления на глубине Z.

Следует отметить, что нисходящая трубная волна 110а может отражаться прежде, чем достигнет забоя 112 ствола скважины. Например, главное изменение сопротивления передаче звуковых волн ствола скважины может обуславливать отражение нисходящей трубной волны. В некоторых случаях может быть необходимым отличать такое отражение от отражения забоя скважины. В других случаях, где глубина элемента известна, трубная волна, отраженная элементом, может быть использована в расчете глубины. Другие сигналы, создаваемые имплозией, такие как продольные или поперечные упругие сейсмоволны в обсадной колонне, можно также детектировать на поверхности. Если они присутствуют и имеют известную скорость распространения, тогда их можно использовать в дополнительном или альтернативном способе определения глубины имплозии. При этом другие сигналы, такие как сигналы, создаваемые насосом, возможно, необходимо удалять фильтрацией.

Различные методики можно использовать для расчета глубины имплозии по разнице времени прихода трубных волн. Например, скорость V распространения, трубной волны в заполненном текучей средой обсаженном стволе скважины описана White (1983) как:

V=[ (1/B+1/(µ+Eh/2b))]^-1/2,

где плотность текучей среды, В - объемный модуль упругости текучей среды, р - модуль сдвига горной породы, Е - модуль Юнга материала обсадной колонны, h - толщина обсадной колонны и b - внешний диаметр обсадной колонны. Для заполненного водой ствола скважины приемлемая аппроксимация V составляет 1450 м/с. Для бурового раствора данный вектор скорости может незначительно отличаться вследствие увеличения плотности или изменений в объемном модуле упругости В. Как плотность, так и объемный модуль упругости, можно измерить для конкретной рассматриваемой текучей среды и, если необходимо, можно выполнить преобразования величины V.

Различные методики можно использовать для калибрования скорости трубной волны. Например, кратно-отраженные волны показывают полный период времени прохождения в обе стороны. Дополнительно, автокорреляция шума насоса показывает итоговый период времени прохождения в обе стороны. Дополнительно к этому источник на поверхности может определять полный период времени прохождения в обе стороны.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1 и 2, глубину имплозии рассчитывают для ствола скважины известной полной глубины, D, и имплозии на неизвестной глубине Z, происходящей в неизвестное время Т₀. Восходящую трубную волну 108 детектирует подвеска 114 гидрофонов в верхней части ствола скважины во время Т₁. Поскольку время Т₀ имплозии и глубина Z неизвестны, результат нельзя рассчитать только из одного T ₁. Вместе с тем, если время Т₂ прихода трубной волны 110b, отраженной от забоя ствола скважины, зарегистрировано, тогда получают два уравнения для двух неизвестных:

T₁-T₀=Z/V и

T₂ -T₀=(2D-Z)/V.

Неизвестное нулевое время можно тогда исключить из данных двух уравнений для получения выражения для глубины имплозии:

Z=D-V(T₂ T₁)/2.

Существуют различные пути нахождения времени прибытия и задержки времени прибытия трубных волн, включающие в себя подходы, основанные на ручном выборе, алгоритмах автоматического сравнения с порогом и автокорреляции. Более сложные подходы могут потребоваться, если типичное шумовое поле является более сложным, или если одновременно развертывают несколько канистр, выполненных с возможностью имплозии при различных давлениях.

Используя методики, описанные выше, можно применять несколько канистр 100 для создания многоточечного профиля давления скважины. В частности, несколько канистр с различными значениями имплозии создают профиль давления в зависимости от глубины, и несколько канистр, имеющих одинаковое значение имплозии, спущенных последовательно в скважину в течение некоторого периода времени, обеспечивают индикацию изменения давления на глубине с течением времени. В одном варианте осуществления изобретения многоточечный профиль давления создают повторением методики, описанной выше, с различными канистрами, каждая из которых выполнена с возможностью имплозии при различном давлении, например, 100 фунт/дюйм² (7 кг/см²), 200 фунт/дюйм² (14 кг/см² ), 300 фунт/дюйм² (21 кг/см²), 400 фунт/дюйм ² (28 кг/см²). В частности, вторую канистру вводят после имплозии первой канистры, третью канистру вводят после имплозии второй канистры и т.д., данную процедуру можно повторять для обнаружения изменений профиля давления в режиме реального времени.

На фиг.3 простая канистра 300, показанная в сечении, включает в себя полый корпус 302, образующий внутреннюю камеру 304. Камера 302 может содержать вакуум или быть заполненной газом, находиться под нулевым или низким давлением. Хотя показан трубчатый корпус, можно использовать сферическую и другие его формы. В частности, форму канистры можно выбирать для простоты перемещения в скважине, а также для выработки конкретных акустических характеристик. Показанный корпус канистры имеет отверстие 306, предназначенное для размещения разрывного диска 308, разрушаемого давлением. Отверстие может иметь резьбу, чтобы разрывной диск, разрушаемый давлением, с резьбовым держателем можно было ввинтить в него на месте работ для обеспечения канистре выбранного значения имплозии. Альтернативно, канистры могут быть полностью собранными перед доставкой на место работ.

Для выполнения корпуса канистры можно использовать различные материалы. Металлический корпус является относительно долговечным и простым по конструкции. Вместе с тем, с точки зрения получающихся отходов, можно использовать такие материалы, как стекло некоторых типов, разработанных для разрушения с образованием множества мелких кусков. Альтернативно, металлический корпус можно выполнить с элементами фрагментации, регулирующими размер отходов после имплозии.

Объем камеры 304 и площадь поверхности разрывного диска 308 (или отверстия) можно выбирать для обеспечения выбранных акустических характеристик при имплозии. Одним фактором определения амплитуды трубной волны является размер (объем) камеры 304. Другим фактором является разница давления внутри и снаружи камеры в момент имплозии. Чем больше объем разрушающейся камеры и чем больше разница давления, тем больше количество высвобождающейся энергии, и, следовательно, больше амплитуда, получающейся в результате трубной волны. Одним фактором, определяющим частоту трубной волны, является площадь поверхности разрушения во время имплозии, поскольку время, в течение которого высвобождается энергия камеры, является функцией площади поверхности разрушения. В зависимости от варианта осуществления изобретения, отверстие или разрывной диск могут образовывать площадь поверхности разрушения во время имплозии. В частности, в варианте осуществления изобретения, где значение имплозии корпуса 302 является достаточно превышающим такое значение разрывного диска 308, разрушаемого давлением, при этом площадь поверхности разрушения образована площадью поверхности разрывного диска, разрушаемого давлением, установленного в отверстии. В варианте осуществления изобретения, таком как стеклянная сфера или другое сплошное тело, площадь поверхности разрушения может являться площадью поверхности тела 302. В любом случае, чем больше площадь поверхности разрушения, тем меньше время, в течение которого высвобождается энергия и тем больше частота получающейся трубной волны. Конкретные амплитудные и частотные характеристики можно предпочтительно использовать для акустической маркировки конкретных канистр или классов канистр. Другими словами, акустически маркированная канистра создает трубную волну конкретной частоты и амплитуды, которую можно отличить от других трубных волн и окружающей энергии, как дополнительно подробно описано ниже.

Одна методика использования акустически маркированных канистр заключается в одновременном вводе нескольких акустически маркированных канистр в ствол скважины для сокращения периода времени, требуемого для получения нескольких точек данных давления. Канистра с первым значением имплозии имеет первую акустическую маркировку, канистра со вторым значением имплозии имеет вторую акустическую маркировку и т.д. Трубные волны от имплозии, принятые гидрофонами отличает друг от друга анализатор 116 на основе амплитуды и/или частоты, до выполнения расчета глубины. Индивидуальный расчет глубины Z каждой имплозии затем дает грубое соотношение глубины и давления для ствола скважины на момент времени исследования. Данную процедуру можно повторять для нахождения изменений профиля давления по времени и в режиме реального времени.

На фиг.4 показано использование спускового механизма 400 в альтернативном варианте осуществления канистры 402. Спусковой механизм может вызывать имплозию или взрыв 404 посредством заряда или некоторого другого генератора сейсмических колебаний, такого как пьезоэлектрическое устройство. Дополнительно, спусковой механизм 400 можно инициировать на основе измеряемых физических свойств, включающих в себя без ограничения этим давление, время, температуру, рН, фоновое излучение и их комбинации.

На фиг.5 показано устройство канистры 500 многократной имплозии. Канистра имеет корпус с внутренними перегородками 502а, 502b, 502 с, образующими четыре выделенных камеры 504а, 504b, 504 с, 504d. Первая камера 504а находится вблизи внешнего отверстия 506. Внутренние перегородки оснащены разрывными дисками 508а, 508b, 508 с, разрушаемыми давлением, рассчитанными на последовательно увеличивающиеся значения давления для имплозии. Например, первый диск 508а может быть рассчитан на давление 100 фунт/дюйм² (7 кг/см²), второй диск 508b на 500 фунт/дюйм² (35 кг/см² ) и третий диск 508 с на 1000 фунт/дюйм² (70 кг/см ²). Каждую камеру используют для производства трубных волн, как уже описано выше в отношении однокамерной канистры. Вместе с тем имплозия камер идет последовательно, поскольку разрушение одного разрывного диска открывает соседний диск воздействию текучей среды под давлением. Внутренние отбойные перегородки 510 можно использовать для снижения возможности преждевременной имплозии разрывного диска более высоким давлением энергии входящей текучей среды после разрушения соседнего диска. Площадь поверхности разрывных дисков и объем камер можно менять, как уже описано выше, для акустической маркировки индивидуальных имплозии.

Взводящий механизм 512 используют для предотвращения преждевременной имплозии. В частности, взводящий механизм предотвращает воздействие на внутренние разрывные диски.508а, 508b, 508с текучей среды под давлением в стволе скважины до разрыва переведенного в рабочее состояния разрывного диска 514, установленного на наружном отверстии 506. Взводящий механизм может включать в себя таймер, используемый для задержки переведения в рабочее положение канистр на заданное количество времени, например, для предотвращения преждевременной имплозии вследствие нахождения вблизи насоса. Взводящий механизм может также предотвращать конкретные условия, которые могут обуславливать преждевременную имплозию, такие как импульсы давления, возникающие вблизи насоса, когда канистру вводят в скважину. В частности, чрезмерное давление, обусловленное насосом, можно идентифицировать на основе характеристик давления относительно времени, и взводящий механизм можно разработать для приведения канистры в рабочее положение только после определения снижения существующего давления.

На фиг.6 показан альтернативный вариант осуществления канистры 600 многократной имплозии. В данном варианте осуществления изобретения внутренние перегородки 602а, 602b, 602с образуют и изолируют камеры 604а, 604b, 604с, 604d друг от друга. Каждая камера имеет отверстие 606 с разрывным диском 608, открытым воздействию текучей среды под давлением. Обычно разрывные диски 608 должны иметь различные значения имплозии. Преимущества данного варианта осуществления изобретения включают в себя упрощенную установку разрывных дисков и исключение необходимости внутренних отбойных перегородок.

Хотя изобретение описано для приведенных выше вариантов осуществления, являющихся примерами, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что модификации и изменения показанных вариантов осуществления можно выполнять без отхода от концепций изобретения, раскрытых в данном документе. Более того, хотя предпочтительные варианты осуществления описаны применительно к различным иллюстративным структурам, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что систему можно осуществлять с использованием различных конкретных структур. Соответственно, изобретение не должно рассматриваться, как ограниченное чем либо, кроме объема и сущности прилагаемой формулы изобретения.