Устройство для контроля заколонных перетоков

 

Использование: при контроле перетоков жидкости и газа в нефтяных и газовых скважинах. Устройство обеспечивает доставку раствора "меченой" жидкости в заданный закаленный интервал скважины без нарушения герметичности колонны. Сущность изобретения: устройство содержит колонну, в которой размещен полый контейнер с раствором "меченой" жидкости и узел разгерметизации контейнера. Снаружи колонны помещена гильза со сквозными радиальными отверстиями. Контейнер образован наружной поверхностью колонны и гильзой. Он выполнен с верхним и нижним поршнями. Поршни разделяют полость контейнера на надпоршневую, межпоршневую и подпоршневую камеры. Надпоршневая камера заполнена воздухом. Раствор "меченой" жидкости помещен в межпоршневой камере. Узел разгерметизации помещен в подпоршневой камере и выполнен в виде порохового заряда с элементами электрического воспламенения. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а конкретно к средствам контроля перетоков жидкости и газа в глубоких нефтяных и газовых скважинах.

Известно применение различных геофизических средств (акустических, термометрии) контроля перетоков жидкости и газа. Их недостатком является неоднозначность полученных результатов из-за высокого уровня помех, особенно при слабых перетоках.

Известно также использование для выявления затрубной циркуляции раствора "меченой" жидкости. Недостатком этого средства является сложность доставки раствора "меченой" жидкости в заданный заколонный интеpвал скважины.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство, содержащее колонну, полый контейнер с раствором "меченой" жидкости и узлом разгерметизации контейнера (прототип).

Размещение данного устройства внутри колонны труб не позволяет доставить раствор "меченой" жидкости в заданный заколонный интервал скважины без нарушения герметичности колонны.

Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей известного устройства путем обеспечения доставки "меченой" жидкости в заданный интервал затрубного пространства скважины с герметичной колонной труб.

Для достижения указанной цели устройство контроля заколонных перетоков жидкости и газа, содержащее колонну, полый контейнер с раствором "меченой" жидкости и узлом разгерметизации контейнера, снабжено гильзой со сквозными радиальными отверстиями, помещенной снаружи колонны и жестко связанной с последней, а контейнер образован наружной поверхностью колонны и гильзой и выполнен с верхним и нижним поршнями, зафиксированными с помощью срезных элементов на колонне и разделяющими полость контейнера на надпоршневую, межпоршневую и подпоршневую камеры, при этом надпоршневая камера заполнена воздухом, раствор "меченой" жидкости помещен в межпоршневой камере, а узел разгерметизации помещен в подпоршневой камере и выполнен в виде порохового заряда с элементами электрического воспламенения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается: гильзой со сквозными радиальными отверстиями, помещенной снаружи колонны и жестко связанной с последней; контейнером, образованным наружной поверхностью колонны и гильзой и выполненным с верхним и нижним поршнями, зафиксированными с помощью срезных элементов на колонне и разделяющими полость контейнера на надпоршневую, межпоршневую и подпоршневую камеры, при этом надпоршневая камера заполнена воздухом, раствор "меченой" жидкости помещен в межпоршневой камере, а узел разгерметизации в подпоршневой камере и выполнен в виде порохового заряда с элементами электрического воспламенения.

Таким образом предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Авторам неизвестно использование отличительных признаков предложенного устройства в других техническим решениях в данной и смежных областях техники, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного устройства признаку "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство в разрезе; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1, показывающее расположение сквозных радиальных отверстий в гильзе.

Устройство контроля заколонных перетоков (см. фиг. 1) состоит из корпуса 1 с элементами крепления 2 и 3 с обсадной колонной 4. Между указанными элементами жестко закреплена гильза 5 со сквозными радиальными отверстиями, а в образованном наружной поверхностью колонны и гильзой контейнере размещены верхний 6 и нижний 7 поршни, зафиксированные на колонне с помощью срезных элементов (стопорных винтов) 8 и 9. Поршни разделяют полость контейнера на надпоршневую 10, заполненную воздухом, межпоршневую 11 с раствором "меченой" жидкости и подпоршневую, являющуюся узлом разгерметизации с пороховым зарядом 12, элементом электрического воспламенения, например, в виде катушки 13 и электровоспламенителем 14. Герметизация посадочных мест устройства осуществляется уплотнительными кольцами 15.

Устройство работает следующим образом. При спуске в скважину обсадной колонны в ее компоновку в нужные места включают предлагаемое устройство. Места включения устройства в состав обсадной колонны и их количество определяются исходя из расположения интервалов и их количества, в которых в процессе испытания или эксплуатации скважины возможно возникновение нежелательных перетоков. Например, такими местами могут быть кровля и подошва испытуемого или продуктивного пласта, расположенного между водоносными горизонтами.

После спуска в скважину обсадной колонны ее цементируют и проводят последующие работы по испытанию или эксплуатации скважины. Через некоторое время (а для случая эксплуатации скважины этот промежуток времени может быть равным 1-2 годам и более), когда возникнет необходимость уточнить интервал перетока жидкости или газа, предлагаемое устройство приводится в действие известным способом, например, спуском в скважину в этот интервал индуктора на кабеле. При этом давлением пороховых газов в контейнере смещаются оба поршня, открывая отверстия в гильзе, через которые "меченое" вещество выдавливается в окружающее пространство.

Скважинным термометром фиксируют факт срабатывания устройства, так как пороховой заряд при сгорании осуществляет прогрев корпуса. Последующими спусками прибора радиоактивного каротажа фиксируют местоположение "меченой" жидкости. Если ряд таких замеров покажет ее компактное размещение в одном и том же месте напротив устройства, можно делать заключение об отсутствии перетока в данном интервале. И наоборот, фиксирование растекания "меченой" жидкости по стволу скважины будет свидетельствовать о наличии заколонного перетока в данном месте.

В качестве "меченой" жидкости, может быть использована любая жидкость, содержащая элементы с аномальными нейтронными характеристиками. Такими элементами являются, например, хлор, бор, и калий, активно поглощающие тепловые нейтроны.

Существующие электровоспламенители и пороховые заряды позволяют обеспечить работоспособность конструкции после пребывания ее в скважине при высоких (100^оС и более) температурах в течение достаточно большого периода времени измеряемого годами.

Использование предложенного устройства обеспечит получение достоверной геологической информации как при испытании, так и при эксплуатации скважин.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗАКОЛОННЫХ ПЕРЕТОКОВ жидкости и газа, содержащее колонну, полый контейнер с раствором "меченой" жидкости и узлом разгерметизации контейнера, отличающееся тем, что устройство снабжено гильзой со сквозными радиальными отверстиями, помещенной снаружи колонн и жестко связанной с последней, а контейнер образован наружной поверхностью колонны и гильзой и выполнен с верхним и нижним поршнями, зафиксированными с помощью срезных элементов на колонне и разделяющими полость контейнера на надпоршневую, межпоршневую и подпоршневую камеры, при этом надпоршневая камера заполнена воздухом, раствор "меченой" жидкости помещен в межпоршневой камере, а узел разгерметизации помещен в подпоршневой камере и выполнен в виде порохового заряда с элементами электрического воспламенения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2