Скважинный датчик порового давления цифровой
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения вариаций поровых давлений в грунтовом массиве и преобразования полученных измерений в цифровой код в период изысканий, строительства и эксплуатации сооружений, а также при мониторинге природных оползневых процессов. Техническим результатом является повышение достоверности измерения порового давления среды за счет учета влияния изменения температуры и эффекта запаздывания воздействий вариаций температуры. Скважинный датчик порового давления цифровой состоит из расположенного в скважине 1 снаряда 2, внутри которого установлены блок 3 измерения порового давления, блок 4 измерения температуры, блок 5 службы времени, блок 6 памяти, блок 7 температурной коррекции значений давления, блок 8 сравнения с пороговыми значениями, блок 9 оповещения и терминал грозозащиты 10. Входы блока 3 измерения порового давления и блока 4 измерения температуры соединены с выходами блока 5 службы времени, а выходы - с входами блока 6 памяти. Выходы блока 6 памяти соединены с входами блока 7 температурной коррекции значений давления. Выход блока 7 температурной коррекции значений давления соединен с входом блока 8 сравнения с пороговыми значениями. Выход блока 8 сравнения с пороговыми значениями соединен с входом блока 9 оповещения. Выход блока 9 оповещения соединен с входом терминала грозозащиты 10. 1 ил.
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения вариаций поровых давлений в грунтовом массиве и преобразования полученных измерений в цифровой код в период изысканий, строительства и эксплуатации сооружений, а также при мониторинге природных оползневых процессов. Скважинный датчик порового давления цифровой (ДПДЦ) может применяться в автоматизированных системах мониторинга опасных геологических процессов с целью раннего предупреждения о начале события, которое может привести к катастрофическим последствиям, и принятия необходимых мер, уменьшающих величину возможного ущерба от таких событий.
Известен скважинный датчик, содержащий полый цилиндрический металлический корпус с расположенным в его полости датчиком термоанемометра, в котором часть его наружной поверхности со стороны открытого окончания выполнена конической и установлена в скважинном приборе через электрический изолятор в виде усеченного конуса из материала с высокой механической прочностью и малой диэлектрической проницаемостью, остальная наружная поверхность корпуса покрыта диэлектрическим слоем, устойчивым к воздействию агрессивной скважинной среды, во внутреннем объеме корпуса дополнительно установлен акустический датчик, в виде полого цилиндрического пьезоэлемента с обеспечением жесткого механического контакта с внутренней поверхностью корпуса и электрической изоляции от него, при этом датчик термоанемометра также электрически изолирован от корпуса, корпус подключен к электрической схеме как один из электродов цилиндрического проточного конденсатора (см. патент RU №2384699, Е21В 47/10, 2008).
Недостатком данного устройства является низкая достоверность измерения порового давления.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для сбора данных о скважинных характеристиках в процессе выполнения операции бурения посредством скважинного бурового инструмента, расположенного в стволе скважины, имеющем давление в кольцевом пространстве ствола скважины и проходящем через подземный пласт, имеющий поровое давление, при этом скважинный инструмент выполнен с возможностью пропускания бурового раствора, проходящего через него так, что в нем создается внутреннее давление, между внутренним давлением и давлением в кольцевом пространстве создается перепад давлений, причем устройство содержит удлинитель, выполненный с возможностью соединения в рабочем положении с бурильной колонной бурового инструмента и имеющий выполненный в нем промывочный канал для пропускания бурового раствора через него, отверстие, проходящее в напорную камеру, сообщенную по текучей среде с промывочным каналом и/или стволом скважины, поршень, установленный с возможностью смещения в напорной камере, имеющий шток, проходящий от него в отверстие удлинителя, и выполненный с возможностью смещения в закрытое положение под действием увеличения перепада давлений и в открытое положение под действием уменьшения перепада давлений так, что в закрытом положении шток заполняет отверстие, а в открытом положении, по меньшей мере, часть штока втянута в камеру так, что в отверстии образуется полость для приема скважинной текучей среды, и датчик, расположенный в штоке и предназначенный для сбора данных из скважинной текучей среды, находящейся в полости (см. патент RU №2330158, Е21В 47/06, 2004).
Недостатком данного устройства является низкая достоверность измерения порового давления за счет отсутствия учета изменений температуры и сложности использования устройства для измерений в режиме мониторинга.
Техническим результатом является повышение достоверности измерения порового давления среды за счет учета влияния изменения температуры и эффекта запаздывания воздействий вариаций температуры.
Технический результат достигается в скважинном датчике порового давления цифровом, включающем снаряд, внутри которого установлены блок измерения порового давления, блок измерения температуры, блок службы времени, блок памяти, блок температурной коррекции значений давления, блок сравнения с пороговыми значениями, блок оповещения и терминал грозозащиты, при этом входы блока измерения порового давления и блока измерения температуры соединены с выходами блока службы времени, а выходы - с входами блока памяти, выходы которого соединены с входами блока температурной коррекции значений давления, выход которого соединен с входом блока сравнения с пороговыми значениями, выход которого соединен с входом блока оповещения, выход которого соединен с входом терминала грозозащиты.
Блоки измерения температуры 4, службы времени 5, памяти 6, температурной коррекции значений давления 7 и сравнения с пороговыми значениями 8 обеспечивают учет влияния изменений температуры среды и учет времени запаздывания влияний изменений температуры, что повышает достоверность измерения порового давления.
Скважинный датчик порового давления цифровой поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид датчика.
Скважинный датчик порового давления цифровой состоит из расположенного в скважине 1 снаряда 2, внутри которого установлены блок 3 измерения порового давления, блок 4 измерения температуры, блок 5 службы времени, блок 6 памяти, блок 7 температурной коррекции значений давления, блок 8 сравнения с пороговыми значениями, блок 9 оповещения и терминал грозозащиты 10. Входы блока 3 измерения порового давления и блока 4 измерения температуры соединены с выходами блока 5 службы времени, а выходы - с входами блока 6 памяти. Выходы блока 6 памяти соединены с входами блока 7 температурной коррекции значений давления. Выход блока 7 температурной коррекции значений давления соединен с входом блока 8 сравнения с пороговыми значениями. Выход блока 8 сравнения с пороговыми значениями соединен с входом блока 9 оповещения. Выход блока 9 оповещения соединен с входом терминала грозозащиты 10. Выход терминала грозозащиты 10 через расположенную вне скважины 1 систему вспомогательных блоков (коммутационная коробка 11, батарея резервного питания 12, АС/ДС преобразователя 13, датчик несанкционированного доступа 14 и блок сбора и передачи данных 15) соединен с сервером системы мониторинга.
Скважинный датчик порового давления цифровой работает следующим образом.
Блок 3 измеряет поровое давление, привязанное к текущему значению времени с помощью блока 5 службы времени. Блок 4 измеряет температуру, также привязанную к текущему значению времени с помощью блока 5 службы времени. Сигналы об измеренных значениях порового давления и температуры поступают, соответственно, на первый и второй входы блока 6 памяти. Из блока 6 памяти оба сигнала поступают на входы блока 7 температурной коррекции значений давления. В блоке 7 проводится корреляционный анализ изменений порового давления и температуры с учетом времени запаздывания влияний изменений температуры.
Откорректированные значения изменений порового давления поступают затем в блок 8, где они сравниваются с пороговыми значениями порового давления, хранящимися в памяти блока 8. При превышении порового давления порогового значения на блок оповещения 9 поступает сигнал тревоги, который после прохождения блока 10 грозозощиты и расположенную вне скважины 1 систему вспомогательных блоков (коммутационная коробка 11, батарея резервного питания 12, АС/ДС преобразователя 13, датчик несанкционированного доступа 14 и блок сбора и передачи данных 15) вместе со значениями измеренного порового давления поступает на сервер системы мониторинга.
Предложенный скважинный датчик порового давления цифровой повышает достоверность получаемой информации о величине вариаций порового давления, связанных с геофизическими процессами в среде, включая процессы подготовки оползневых эффектов, и уменьшая вероятность прямого влияния изменения температуры среды с учетом эффектов запаздывания воздействий вариаций температуры. Это позволяет уменьшить риск выдачи ложной информации об изменении порового давления, не связанного с геолого-механическими процессами во вмещающей породе.
Скважинный датчик порового давления цифровой, включающий снаряд, внутри которого установлены блок измерения порового давления, блок измерения температуры, блок службы времени, блок памяти, блок температурной коррекции значений давления, блок сравнения с пороговыми значениями, блок оповещения и терминал грозозащиты, при этом входы блока измерения порового давления и блока измерения температуры соединены с выходами блока службы времени, а выходы - с входами блока памяти, выходы которого соединены с входами блока температурной коррекции значений давления, выход которого соединен с входом блока сравнения с пороговыми значениями, выход которого соединен с входом блока оповещения, выход которого соединен с входом терминала грозозащиты.
