Устройство для измерения давления в заколонном пространстве скважины
Использование: при геофизических исследованиях скважин для измерения горного давления в эако/юнном пространстве. Сущность изобретения: в корпусе выполнены две полости. Одна полость выполнена со сквозными отверстиями, а другая образована стенками корпуса-и рычагом, который шарнирно закреплен с одной стороны на конце корпуса, а другой подпружинен относительно стенки корпуса; Рычаг воспринимает давление твердой фазы среды в заколонном пространстве. В каждой полости размещен источник гамма-излучения, выполненный в виде заполненных радиоактивным изотопом эластичных емкостей, которые соединены трубкой. Одна из емкостей размещена с возможностью взаимодействия со стенками корпуса и рычагом. 1 ил. со с
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕН-ОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21) 4851510/03 (22) 16.07,90 (46) 07,04.93. Бюл. М 13 (71) Всесоюзный научно-исследовательский Институт нефтепромысловой геофизики (72) И.М.Барский, Д.А.Бернштейн, В.ВЛаптев и В.А,Рапин (73) Научно-производственная фирма Геофизика" (56) Авторское свидетельство СССР 3Ф 356499, кл. G 01 3 13/06, 1972. Авторское свидетельство СССР 74..1765379,. кл. Е 21 В 47/06, 1991. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ЗАКОЛОННОМ ПРОСТРАНСТВЕ СКВАЖИНЫ Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может быть применено для прямого измерения горного давления в заколонном пространстве скважины., Цель изобретения — расширение функциональных возможностей эа счет измерения давления твердой фазы среды в заколонном пространстве скважины. Поскольку обе полости корпуса устройства выполнены негерметичными и имеют гидравлическую связь со средой в заколонном пространстве скважины, изменение давления жидкой фазы среды будет одинаковым образом воздействовать на эластичные емкости, заполненные радиоактивным иэотопом, что приведет только к их всестороннему сжатию, но не вызовет перерасп.. Ж „1808088 А3 (57) Использование: при геофизических исс ледованиях скважин для измерения горного давления в эаколонном пространстве. Сущность изобретения: в корпусе выполнены две полости. Одна полость выполнена со сквозными отверстиями, а другая образова, на стенками корпуса-и рычагом, который шарнирно закреплен с одной стороны на конце корпуса, а другой. подпружинен относительно стенки корпуса; Рычаг воспринимает давление твердой фазы среды в заколонном пространстве, В каждой полости размещен источник гамма-излучения, выполненный в виде заполненных радиоактивным изотопом эластичных емкостей, которые соединены трубкой. Одна из емкостей размещена с воэможностью взаимодействия со стенками корпуса и рычагом. 1 ил. ределения масс, образованных в баллонах точечных источников гамма-излучения; Кор-, QQ пус устройства воспринимает давление,С) твердой фазы среды, и так как одна эластич- «ОрЪ ная емкость помещена в полость корпуса, не изменяющую объем под действием горного давления, а другая — в полость корпуса, одна из стенок которого подпружинена, за счет чего объем полости под действием горного давления изменяется, происходит перераспределение масс, образованных Св1 эластичными емкостями точечных источников гамма-излучения, а следовательно, и интенсивности их излучения. Это позволяет измерить давление твердой фазы среды в эаколонном пространстве скважины по изменению отношения зарегистрированных интенсивностей гамма-излучения источни1808088 15 30 40 50 ков. Все это доказывает достижение поставленной изобретением цели. Устройство отличается от прототипа тем, что оно снабжено рычагом, который с одной стороны шарнирно закреплен на конце корпуса, а с другой стороны подпружинен относительно стенки корпуса, вторая полость образована стенками корпуса и рычагом, а эластичная емкость размещена во второй полости с воэможностью взаимодействия со стенками корпуса и рычагом. На чертеже представлено предлагаемое устройство, вертикальный разрез. Устройство содержит корпус 1, образующий две негерметичные полости 2 и 3. В полости 2 установлен источник гамма- излучения 4, а в полости 3 — источник гамма-излучения 5. Источники 4 и 5 образованы элэстичньили емкостями (баллонами) 6 и 7, заполненными раствором 8 радиоактивного . изотопа. Эластичные емкости гидравлически соединены друг с другом. при помощи узкого продольного канала (или трубки) 9, по которому раствор радиоактивного изотопа имеет возможность перетекать между емкостями. Источники 4 и 5 размещены друг от друга на расстоянии, равном длине продольного канала 9,.которое должно обеспечивать возможность однозначного разделения регистрируемых аномалий интенсивности излучения источников при радиометрии скважины. В случае применения для образования источников гамма-излучения водного раствора соли цезия-137 (энергия излучения Ео 0,66 МэВ,.период полураспада T n = 30,1 года) достаточно расстояние между источниками 4 и 5, равное (0,25-0,30) м. Одна из стенок корпуса 1 в полости 3 выполнена в виде рычага 10, прикрепленного шарнирно с одной стороны при помощи оси 11 к корпусу 1 устройства, а с противоположной стороны поджатого с помощью силовых тарельчатых пружин 12, Эластичная емкость 7, установленная в полости 3 корпуса 1, имеет возможность механически взаимодействовать со стенками корпуса 1, одна из которых выполнена в виде подпружиненного рычага 10, Эластичные емкости 6 и 7 гидравлически связаны с жидкой фазой среды в заколонном пространстве скважины эа счет отверстий 13, выполненных в корпусе 1 против полости 2 и эа счет зазоров между подвижным подпружиненным рычагом 10 и стенками корпуса 1 против полости 3 устройства, Для обеспечения работоспособности в устройстве достаточно применить источники гамма-излучения суммарной активной мощностью не более 0,01-0.05 МэВ. R>, которые создадут на расстоянии 0,10-0,15 м (s месте расположения регистрирующего гамма-излучения прибора) аномалии гамма-активности, превышающие максимально возможную ràììà-активность горных пород нефтяных скважин для источника. максимальной массы в 100-500 раз и для источника минимальной массы(при их соотношении 1:20) в 5-25 раэ,. Устройство работает следующим образом. Его закрепляют на наружной поверхности опускаемой в скважину колонны труб таким образом, чтобы подпружиненный рычаг 10 устройства был направлен в сторону стенок скважины: Место установки устройства нэ колонне выбирают исходя иэ требований размещения устройства в заданном для исследований интервале после спуска колонны. Выше и ниже устройства (в пределах 3-5 м) на колонне устанавливают центрато.ры; наружный диаметр которых больше габаритного размера в поперечном сечении колонны с устройством, что исключает возможность складывания подпружиненного .рычага 10 устройства под действием веса колонны на наклонных участках ствола скважины, Жидкая фаза среды в заколонном пространстве через отверстия 13 в корпусе 1 и зазоры между корпусом 1 и подвижным рычагом 10 воздействует на эластичные емкости 6 и 7, заполненные раствором 8 радиоактивного изотопа и образующие-точечные источники 4 и 5 гамма-излучения,. Поскольку воздействие на обе эластичные емкости одинаковое, QHQ не вызывает перераспределение масс (а, следовательно, и регистрируемых интенсивностей излучения) источников. Корпус 1 устройства воспринимает давление твердой фазы среды в заколонном пространстве., Ho так как полость 2 защищена жесткой частью корпуса 1; а полость 3 — частью корпуса 1 с подвижной стенкой — рычагом 10, эластичная емкость 6, размещенная в полости 2, не испытывает давление твердой фазы среды в заколонном пространстве, а эластичная емкость 7, размещенная в полости 3, испытывает давление рычага 10, который, сжимая емкость 7, вызывает перетекание из нее раствора 8 радиоактивного изотопа по соединяющему емкости продольному каналу 9 из емкости 7 в емкости 6 полости 2. Перетекание жидкости 8 будет происходить до тех пор, пока деформация тарельчатых пружин 12 не уравновесит давление твердой фазы среды в заколонном пространстве. Под дей1808088 ствием горного давления в эластичных ем костях 6 и 7 устройства формируются два жидких точечных источника гамма-излучения, находящихся друг от друга на расстоянии, обеспечивающем их однозначную идентификацию. Соотношение масс радиоактивной жидкости 8 в эластичных емкостях 6 и 7 зависит от перемещения рычага 10, которое пропорционально давлению твердой фазы среды в эаколонном пространстве. Так как гамма-активность источника излучения зависит от его массы, интенсивность регистриру. емого излучения- источника также пропорциональна массе источника. Регистрируя интенсивность излучения источников 4 и 5 устройства внутри колонны при проведении стандартной радиометрии скважин (прибором ДРСТ3-90, СГДТ-НВ и др.), определяют отношение зарегистрированных интенсивностей излучения источников (отношение их масс), которое не зависит от типа радиационного приемного преобразователя регистрирующего прибора, положения регистрирующего прибора в колонне, плотности и состава заполняющей колонну жидкости, а зависиттолько от величины горного давления на корпус устройства. Зная зависимость отношения,масс источников устройства от действующего на него внещнего давления твердой фазы. зарегистрированную на стенде (так называемую калибровочную характеристику), на основании измеренного в скважине отношения интенсивностей зарегистрированного излучения источников устройства определяют давление твердой фазы среды в заколонном пространстве скважины, 10 Формула изобретения Устройство для измерения давления в заколонном пространстве скважины, содержащее корпус с двумя разнесенными по длине-корпуса полостями и размещенные в полостях две эластичные емкости, соединенные трубкой и заполненные радиоактивным изотопом, - при этом первая полость выполнена со сквозными отверстиями. о т л и ч а ю щ е е с я,тем, что, с 20 целью расширения функциональных воэможностей эа счет измерения давления твердой фазы среды в заколонном пространстве скважины, оно снабжено рычагом, а вторая полость образована стенками корпуса и рычагом, при этом рычаг с одной стороны подпружинен относительно стенки корпуса, причем эластичная емкость размещена во второй полости с возможностью взаимодействия со стенками корпуса и рычагомм. 1808088 Составитель Д. Бернштейн Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т. Вашкович Редактор Т. Федотов Заказ 1398 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
