Устройство для термического каротажа скважин

 

Изобретение относится к области исследования скважин. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит электронагреватель, перемешиватель промывочной жидкости, три датчика температуры и три герметичных цилиндра с размещенными между ними термоизоляционными экранами. Цилиндры размещены вдоль скважины, перемешиватель установлен на среднем цилиндре, электронагреватель расположен внутри среднего цилиндра, а датчики температуры установлены по одному на каждом из цилиндров. 2 ил.

Изобретение относится к области исследования скважин, преимущественно к термокаротажу методом искусственного теплового поля.

Известно устройство для каротажа скважин, выполненное в виде градиент-термометра, содержащего два чувствительных датчика температуры, расположенных на фиксированном расстоянии друг относительно друга и включенных в противоположные плечи моста сопротивлений, что позволяет измерять градиент температур по разности их сопротивлений (Позин Л.З. Дифференциальная термометрия нефтяных и газовых скважин. М. Недра, 1964, с. 115). Данное техническое решение является наиболее близким к описываемому изобретению.

В известном устройстве каротажа удается повысить точность определения градиента температуры в скважине путем автономной регистрации температуры в скважине на разных глубинах при проведении исследований методом искусственного теплового поля. Для создания последнего требуется производить замену бурового раствора (промывочной жидкости) на раствор с аномальной температурой, что, в свою очередь, предусматривает установку на устье скважины специального насоса установки. Кроме того, известная установка не позволяет при изучении тепловых свойств пластов проводить исследования практически мгновенного теплового импульса, возникающего при теплообмене промывочной жидкости и горной породы скважины.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение функциональных возможностей устройства для термического каротажа скважин с повышенной точностью определения градиента и расширение информационных возможностей термокаротажа методом искусственного теплового поля.

Указанная техническая задача достигается тем, что устройство для термического каротажа скважин, содержащее два датчика температуры, расположенных на фиксированном расстоянии друг относительно друга, дополнительно содержит электронагреватель, перемешиватель промывочной жидкости, датчик температуры электронагревателя и три герметичных цилиндра с размещенными между ними термоизоляционными экранами. При этом цилиндры размещены вдоль оси скважины, перемешиватель промывочной жидкости установлен на среднем цилиндре, электронагреватель расположен внутри среднего цилиндра, датчики температуры установлены один на верхнем цилиндре и другой на нижнем цилиндре, а датчик температуры электронагревателя установлен на среднем цилиндре.

Снабжение предлагаемого устройства термического каротажа управляемым источником тепловой энергии в виде электронагревателя, расположенного в термоизолированном от датчиков температуры пространстве, и снабжение устройств дополнительным датчиком температуры электронагревателя, позволяет создавать искусственное и регулируемое тепловое поле, что значительно расширяет функциональные возможности устройства, снижая при этом эксплуатационные затраты на проведение исследований скважины. Повышению точности получаемой при проведении исследований информации способствует снабжение устройства перемешивателем промывочной жидкости, установленным в зоне среднего цилиндра. Перемешивание жидкости позволяет получить более равномерное тепловое поле в зоне исследований и способствует получению более достоверной информации по теплообмену между промывочной жидкостью и горной породой скважины.

Таким образом достигается поставленная в изобретении задача расширение функциональных возможностей устройства при повышении точности получаемой информации и снижение затрат на проведение исследований.

На фиг. 1 схематически представлено описываемое устройство для термического каротажа скважины, на фиг. 2 представлена структурная блок-схема устройства.

Устройство для термического каротажа скважин содержит три герметичных цилиндра 1, 2, 3, разделенных термоизоляционными экранами 7, 8. Верхний цилиндр 1 снабжен датчиком температуры 19, нижний цилиндр 3 датчиком температуры 21 и средний цилиндр 2 дополнительным датчиком температуры 20. Кроме того, на среднем цилиндре 2 установлен перемешиватель 12 промывочной жидкости, внутри среднего цилиндра 2 установлен электронагреватель 9. Контроль режима работы электронагревателя 9 осуществляют посредством датчика напряжения (не показан). Полученная датчиками температуры 19, 20, 21 информация преобразуется частотно-модуляционной системой 4, 5, 6, 10 и с помощью телеизмерительной системы с временным разделением каналов 11 поступает в линию связи, на конце которой с помощью обратного преобразователя 13 формируется путем демодуляции аналоговый сигнал 14, 15, 16, 17 по четырем каналам. При необходимости сигнал преобразуется в цифровом счетно-кодирующем устройстве 18 и поступает на цифровой регистратор. Нижний датчик температуры 21 и верхний датчик температуры 19 фиксируют температуру окружающей устройство среды, а дополнительный датчик температуры электронагревателя 20 фиксирует температуру среднего цилиндра 2.

Устройство работает следующим образом.

При проведении работ по расчленению разреза скважины по температуропроводности горных пород устройство для термического каротажа погружают в скважину к началу интервала исследований. Затем включают электронагреватель 9 и устанавливают по датчику напряжения требуемый режим его работы. После этого начинают спуск устройства в исследуемую зону скважины, причем нижний датчик температуры 21 регистрирует фоновую температуру, дополнительный датчик температуры 20 позволяет регулировать и задавать требуемый режим температурного (искусственного теплового) поля, а верхний температурный датчик 19 регистрирует температуру промывочной жидкости скважины как результат ее теплообмена с источником тепла в зоне исследования. При этом перемешиватель 12 промывочной жидкости позволяет создать однородное температурное поле в зоне исследования, что повышает надежность получаемой информации. После достижения заданной глубины по истечении заранее установленного интервала времени начинают подъем устройства для термического каротажа, в процессе которого регистрируют температуру верхнего и нижнего датчиков температуры 19 и 21. По полученным результатам измерений проводят расчет теплопроводности горных пород скважин.

Таким образом, с помощью одного устройства, без использования дорогостоящего насосного оборудования, достигается возможность проведения исследования горных пород в скважине методом искусственного теплового поля.

Формула изобретения

Устройство для термического каротажа скважин, содержащее два датчика температуры, расположенных на фиксированном расстоянии друг относительно друга, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит электронагреватель, перемешиватель промывочной жидкости, датчик температуры электронагревателя и три герметичных цилиндра с размещенными между ними термоизоляционными экранами, при этом цилиндры размещены вдоль скважины, перемешиватель промывочной жидкости установлен на среднем цилиндре и электронагреватель расположен внутри среднего цилиндра, датчики температуры установлены один на верхнем цилиндре и другой на нижнем цилиндре, а датчик температуры электронагревателя установлен в среднем цилиндре.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2