СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В СКВАЖИНЕ Российский патент 1997 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при определении температуры в скважине при тепловых обработках скважины и околоскважинной зоны.

Известен способ измерения температуры в скважине, включающий регистрацию максимальной температуры в скважине [1]
Известный способ позволяет регистрировать максимальную температуру в скважине в одной точке, однако при этом не обеспечивается получение картины распределения температуры по стволу скважины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения температуры в скважине, включающий создание в скважине теплового потока и определение температуры по меньшей мере в одном пункте, расположенном на расстоянии по вертикали выше и/или ниже от пункта создания теплового потока, по расплавлению плавких материалов с различной температурой плавления, размещенных с возможностью самопроизвольного удаления при расплавлении [2]
Известный способ обеспечивает получение картины распределения температуры по стволу скважины, однако способ не обладает достаточной точностью и надежностью измерения высоких температур в скважине.

В изобретении решается задача повышения точности и надежности измерения высоких температур в скважине.

Задача решается тем, что в способе измерения температуры в скважине, включающем создание в скважине теплового потока и определение температуры по меньшей мере в одном пункте, расположенном на расстоянии по вертикали выше и/или ниже от пункта создания теплового потока, по расплавлению плавких материалов с различной температурой плавления размещенных с возможностью самопроизвольного удаления при расплавлении, согласно изобретению часть плавкого материала размещают в контакте со средой, температуру которой измеряют, а часть вне контакта с последней, при этом часть плавкого материала, размещенного вне контакта со средой, температуру которой измеряют, механически закрепляют, а температуру в пункте создания теплового потока принимают соответствующей техническим условиям на сжигаемый материал.

Сущность изобретения заключается в следующем.

При проведении работ в скважине, связанных с созданием высоких температур, возникает необходимость определения температурного поля. Так при прогреве скважины и призабойной зоны за счет сжигания медленно горящих пиротехнических пороховых зарядов, ракетного топлива, при подрыве в скважине генераторов давления возникают зоны с высокой температурой порядка 2500^oC и даже выше. В таких зонах материал глубинного оборудования расплавляется и сплавляется с материалом обсадной колонны. Происходят прихваты глубинного оборудования, после которых извлечение глубинного оборудования из скважины бывает весьма затруднено. В связи с этим необходимо бывает знать распределение высоких температур в скважине для назначения мероприятий, исключающих прихватывание глубинного оборудования. Известные способы и приборы не дают ответа или позволяют весьма приблизительно определить температуру при высокотемпературных воздействиях в скважине. В предложенном способе решается задача повышения точности и надежности измерения высоких температур в скважине.

Для решения поставленной задачи применяют следующую совокупность признаков.

В скважине создают тепловой поток за счет сжигания медленно горящих пиротехнических, пороховых зарядов, зарядов на основе твердого ракетного топлива, за счет подрыва в скважине генераторов давления. При этом в месте сжигания развивается температура, величину которой принимают соответствующей техническим условиям на сжигаемый материал. Затем выше или ниже места сжигания источника тепла размещают одно или несколько устройств с набором материалов с различной температурой плавления. Устройство может иметь несколько пунктов определения температуры. При сжигании источника тепла в скважине создается тепловой поток, в котором оказываются пункты определения температуры. В пунктах происходит расплавление плавких материалов с температурой плавления ниже или равной температуре в данном пункте. После извлечения на поверхность визуально определяют материалы, расплавившиеся в скважине. По расплавившемуся материалу с максимальной температурой плавления судят о температуре в данном пункте скважины. Зная температуру в пункте сжигания и пунктах определения температуры, строят кривую распределения температуры в данной зоне скважины. В качестве плавких материалов с различной температурой плавления пригодны, например, следующие материалы, мас. сплав Вуда (олово 12,5, свинец 25, висмут 50, кадмий -1,5) с температурой плавления (T)= 60,5^oC, ПОКС50-18 (олово 50, кадмий 18, свинец ост.) с T=145^oC, ПОС61М (олово 61, медь 1,6, свинец ост.) с T=192^oC, Авиа-1 (олово 55, кадмий 20, цинк 25) с T=200^oC, ПОС-90 (олово 90, свинец ост.) с T=220^oC, ПОС-40 (олово 40, свинец ост.) с T=238^oC, ПОССр-15 (олово 15, цинк - 0,6, свинец 83,15, серебро 1,25) с Т=276^oC, ПОС-10 (олово 10, свинец ост.) с T=299^oC, 34А (медь 28, кремний 8, алюминий ост.) с T=525^oC, ПСр-25 (медь 40, серебро 25, цинк 35) с T= 780^oC, МФ1 (фосфор 9, медь ост.) с T=800^oC, олово с T=231,9^oC, свинец с T=327,4^oC, алюминий с T=660,1^oC, серебро с T=960,1^oC, золото с T= 1063^oC, медь с T=1083,2^oC, цинк с T=419,5^oC, железо с T=1539^oC.

При необходимости возможно подобрать материалы с практически любой температурой плавления.

Размещение плавкого материала частично в контакте и частично вне контакта со средой, температуру которой необходимо измерить, производят помещением части плавкого материала в отверстия и углубления элемента, на котором они размещены. При этом отверстия и углубления размещают горизонтально или с выходом вниз. В этом случае обеспечивается самопроизвольное вытекание расплавленного материала из отверстия или углубления при температуре плавления. Конструктивное выполнение этих условий возможно в самых различных вариантах, описать полностью которые не представляется возможным. В качестве некоторых примеров можно указать на следующие решения: 1 корпус с ребрами, в которых выполнены горизонтальные или наклонные отверстия, через которые проходят кольца из плавкого материала, 2 цилиндр с горизонтальными или наклонными вниз углублениями, в которых зачеканены отрезки проволоки из плавких материалов, 3 пластинки из плавких материалов, зажатых веером между свинченными муфтами и т.п.

Пример. В скважине глубиной 1250 м проводят обработку призабойной зоны, при которой используют медленно горящий пиротехнический заряд марки ЗПИУ-98-850. Выше пиротехнического заряда на 1 м размещают устройство для измерения температуры в скважине, представленное на фиг. 1, 2.

Устройство состоит из цилиндра 1 с ребрами 2, имеющими отверстия 3, через которые пропущены и там зачеканены кольца 4 из плавких материалов с различной температурой плавления, имеющие места спаек 5 снаружи. Таким образом, часть колец 4 размещена в контакте со средой, температуру которой измеряют, а часть колец 4 находится в отверстиях 3, и таким образом размещена вне контакта со средой, температуру которой измеряют. Отверстия 3 выполнены сквозными и имеют горизонтальное размещение, что обеспечивает возможность вытекания плавкого материала при расплавлении. Зачеканивание кольца из плавкого материала 4 механически закрепляет его в отверстии 3. В качестве материалов с различной температурой плавления используют материалы: 1 ПОС-90 с температурой плавления 220^oC, 2 олово с температурой плавления 231,9^oC, 3 - свинец с температурой плавления 327,4^oC, 4 алюминий с температурой плавления 660^oC, 5 ПСр-25 с температурой плавления 780^oC, 6 сплав МФ1 с температурой плавления 800^oC, 7 серебро с температурой плавления 960,1^oC, 8 медь с температурой плавления 1083,2^oC. Ребра 2 контактируют со стенками скважины (на фиг. не показана) и выполняют одновременно роль центратора. Между ребрами 2 проходят газы и скважинная жидкость при горении пиротехнического заряда. Таким образом межреберное пространство с кольцами 4 оказывается в тепловом и механическом потоке, т. е. в среде, температуру которой определяют. Всего цилиндр 1 снабжен восемью ребрами 2. Длина ребер 2 составляет 70 мм, толщина 10 мм. Внутренний диаметр цилиндра 1 90 мм, наружный 100 мм. Диаметр отверстий 3 5 мм. Сжигают медленно горящий пиротехнический заряд и проводят обработку призабойной зоны скважины. Извлекают устройство и проводят его визуальный осмотр. Определяют материал, который унесен потоком, и материал, который вытек из отверстий 3. В данном случае унесены потоком все материалы до N 5. В отверстии N 5 материал расплавился и полностью вытек. Определяют температуру плавления расплавившегося материала, а следовательно, максимальную температуру в данной точке при обработке призабойной зоны. В данном случае эта температура составляет 780^oC. Температура материала N 6, который не расплавился и не вытек 800^oC. Следовательно, температура в данном пункте составила от 780 до 800^oC. Температуру в зоне горения медленно горящего пиротехнического заряда принимают равной 2500^oC. Аналогично определяют температуру в других пунктах скважины. Зная расстояние между этими пунктами и характер распределения температуры в скважине, строят кривую распределения температуры при горении в скважине медленно горящего пиротехнического заряда.

В случае расположения устройства ниже, ниже и выше пиротехнического заряда, а также применение нескольких последовательно расположенных устройств, проведение операций аналогично вышеописанному.

Применение предложенного способа позволит повысить точность и достоверность определения температуры при высокотемпературной обработке скважины и ее призабойной зоны. За счет дублированного наблюдения за удалением элемента из плавкого материала исключается вероятность ошибки, которая может возникнуть при поломке элемента из плавкого материала, его механического сноса в скважинных условиях. Более точное определение температуры определяется по вытеканию плавкого материала из отверстия.

Источники информации.

1. Патент США N 4381667, кл. E 21 B 47/06, кл. 73-154, опубл. 1983 г.

2. Авт. свид. СССР N 79455, кл. E 21 B 47/06, опубл. 1964 г. прототип.

Применение: для определения температуры в скважине при тепловых обработках скважины и околоскважинной зоны. Сущность изобретения: способ измерения температуры в скважине содержит создание теплового потока и определение температуры по меньшей мере в одном пункте, расположенном по вертикали на расстоянии выше и/или ниже от пункта создания теплового потока по расплавлению плавких материалов с различной температурой плавления, размещенных с возможностью самопроизвольного удаления при расплавлении. Часть плавкого материала размещают в контакте со средой, температуру которой измеряют, а часть - вне контакта. Часть плавкого материала, размещенного вне контакта со средой механически закрепляют. Температуру в пункте создания теплового потока принимают соответствующей техническим условиям на сжигаемый материал. 2 ил.

Способ измерения температуры в скважине, включающий создание в скважине теплового потока и определение температуры по меньшей мере в одном пункте, расположенном на расстоянии по вертикали выше и/или ниже пункта создания теплового потока, по расплавлению плавких материалов с различной температурой плавления, размещенных с возможностью самопроизвольного удаления при расплавлении, отличающийся тем, что часть плавкого материала размещают в контакте со средой, температуру которой измеряют, а часть вне контакта с последней, при этом часть плавкого материала, размещенного вне контакта со средой, температуру которой измеряют, механически закрепляют, а температуру в пункте создания теплового потока принимают соответствующей техническим условиям на сжигаемый материал.