Способ определения коэффициента теплопроводности горных пород

 

О П И С А Н И Е 326355

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 05.Х.1970 (№ 1482031/26-25) М. Кл. E 21Ь 47/00 с присоединением заявки №

Приоритет комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 550 839(088 8)

622.241 (088.8) Опубликовано 19,1.1972. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 1.III.1972

Авторы изобретения

А. С. Моисеенко, А. М. Лукьянов, А. П. Орлов и П. Ф. Пузырев

Заявитель

Московский институт нефтехимической и газовой промышленности им. И. М. Губкина

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к области температурных исследований в скважинах.

Известен способ натурного определения коэффициента температуропроводности в скважине путем смены глинистого раствора, заполняющего скважину, с последующим прослеживанием темпа изменения температуры жидкости против интересующего исследователя пласта. Однако наличие конвенционных процессов в скважине, непостоянство диаметра скважины, отличие тепловых свойств пласта и бурового раствора вносят существенные погрешности в цикл измерений, и, кроме того, сам метод трудоемок, так как необходима подготовка большого количества бурового раствора для замены, что существенно затягивает процесс измерений.

Предложенный способ отличается от известного тем, что, с целью повышения точности измерений и сокращения процесса измерений, в исследуемый пласт через боковую стенку скважины внедряют выстрелом пулю с температурным датчиком и, регистрируя приемником акустические сигналы датчика, установленного в пуле, определяют скорость изменения ее температуры, пропорциональную коэффициенту температуропроводности исследуемого пласта.

Способ поясняется фиг. 1 и 2.

В скважину опускается глубинный снаряд, состоящий из перфоратора 1 и приемного устройства 2 (см. фиг. 1). Перфоратором 1, тип которого определяется проходным диаметром ствола скважины, производится отстрел (перфорация) пулей. Внутри пули установлен температурный датчик, На фиг. 2 показаны варианты (а и б) его возможной конструкции.

В первом варианте пуля перфоратора содер10 жит наконечник 8 и соединенные с ним корпуса 4 и 5. Внутренняя полость б заполнена расширяющейся при нагревании жидкостью с высокой температурой кипения, например, ртутью. Во внутреннем цилиндре корпуса 4

lS установлен поршень 7, на котором укреплен зубчатый шток 8. Зубцы штока в отдельные моменты времени входят в зацепление с зубом 9 камертона 10, укрепленного на корпусе 5. Во втором варианте вместо цилиндра с

20 поршнем и возвратной пружиной 11 используется сильфон 12, внутренняя полость 18 которого также заполнена расширяющейся жидкостью. К сильфону прикреплен зубчатый шток 8, который воздействует на камертон 10, 25 укрепленный на корпусе 5.

При отстреле пуля частично нагревается за счет теплоотдачи пороховых газов, частично за счет трения при разгоне в стволе перфоратора и торможении при внедрении в толщу

30 пород. Жидкость, заполняющая внутреннюю

326355

Предмет изобретения

9В10 5

В 10

/,7 ,7, / ".БР :2..„й.. Ее о Jji:" .,г Р

Составпгсль Л. Байдакова

Редактор Г. Гончарова 1 скрсд 3. Тараненко Корректор Л. Царькова

Заказ 509/7 Изд. № 65 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, 1 аугвская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 полость, нагреваясь вместе с пулей, расширяется и давит на поршень, перемещая его по цилиндру. Шток входит внутрь камертона.

Затем пуля начинает охлаждаться за счет оттока тепла в породу. жидкость начинает сжимать шток под действием пружины или сжатия самого сильфона, который периодически цепляет за зуб камертона и тот начинает звучать, т. е. после снижения температуры датчика на определенную величину, определяемую его конструкцией, датчик подает акустический сигнал. При дальнейшем понижении температуры датчик пошлет второй сигнал, затем третий и т. д. Измерение интервалов времени между смежными акустическими импульсами, позволяет опоеделить коэффициент температуропроводности. ДействиAt тельно а =, где т — время, г — темпе(-i» 1 -÷ ) ратура датчика. Используя зависимость а =.

=- К, где К вЂ” коэффициент, зависящий от

Со конструкции датчика, С вЂ” удельная теплоемкость среды, 6 — плотность среды, можно вычислить удельную теплопроводность среды Х.

Упругая волна достигает пьезодатчика приемного устройства скважинного снаряда и

4 преобразуется в электрический сигнал, который усиливается в усилительно-преобразовательном блоке и передается по кабелю к повсрхностному пульту, состоящему из прием5 ного усилителя, стандартного каротажного самописца и генератора марок времени. На диаграммной ленте самописца отмечаются марки времени в виде прямоугольных импульсов. Приход акустического сигнала отме)0 чается на диаграмме в виде кратковременного всплеска.

15 Способ определения коэффициента теплопроводности горных пород в их естественном залегании гутем измерения изменения температуры, отл.ииа ощийся тем, что, с целью повышения точности и сокращения процесса из20 мере 1ш, в исследуемый пласт через боковую стенку скважины внедряют выстрелом пулю с установленным в ней температурным датчиком и, регистрируя приемником акустические сш палы этого датчика, определяют скорость

25 изменсния температуры, пропорциональную коэффициенту температуропроводности исследуемого пласта.