Устройство для измерения давления горных пород в скважинах Советский патент 1985 года по МПК G01L1/22 

Изобретение относится к измерению сил давления горных пород в скважинах, например для оценки напряженного состояния нефтяных и газовых залежей при проведении изыскательских работ и их промышленной обработки, а также может быть использовано для определения давления на конструкцию скважины.

Целью изобретения является .измерение нормальных компонент тензора напряжений в нефтегазовых залежах.

На чертеже изображено устройство, общий вид.

В скважине 1 цементным мостом 2 закреплено устройство, состоящее из корпуса 3 в виде сплощного цилиндра, который герметично закрыт с одной стороны пробкой 4, с другой - наголовником 5. В наголовнике 5 посредством накидной гайки 6 закреплен карротажный кабель 7. Внутренний канал цилиндра 3 разделен перегородками 8 на три отдельных камеры. В нижнюю камеру введен для измерения вертикальных нормальных компонент тензора напряжений тензорезисторный датчик 9 давления с силовводящим щтоком 10, ось которого направлена вдоль центральной оси корпуса 3. Силовводящий щток 10 соединен с гибкой чашечной мембраной 11, герметично закрывающей сквозное отверстие в пробке 4.

Для измерения нормальных компонент тензора напряжений в горизонтальной плоскости во взаимно перпендикулярных направлениях в переднюю камеру корпуса 3 введены два тензорезисторвых датчика 12 и 13 давления с силовводящими щтоками 10, оси которых расположены в одной плоскости во взаимно перпендикулярных направлениях. Силовводящие щтоки 10 соединены с гибкими чашечными мембранами 11, закрывающими герметично сквозные боковые отверстия в корпусе 3.

С целью исключения влияния осевой деформации корпуса 3 на тензорезисторные датчики 12 и 13, последние фиксируются в камере в осевом направлении тарельчатыми пружинами. 14. Полости мембран 11 заполнены эластичным материалом 15 (например, резиной) заподлицо с корпусом 3, причем эластичный материал 15, также как и корпус 3 связан цементным мостом 2 со стенками скважины 1.

В верхней камере корпуса 3 заключены контактная группа 16 с электромеханичесКИМ приводом, датчики 17 наклона и азимута 18. Последние привязаны к осям измерения тензорезисторных датчиков 9, 12 и 13 с тем, чтобы обеспечить их ориентацию в скважине по странам света.

Устройство работает следующим образом.

Устройство закреплено в скважине 1 нефтегазовой залежи цементным мостом 2. Оси тензорезисторных датчиков 9, 12 и 13 и силовводящих щтоков 10 сориентированы по

странам света с помощью датчиков 17 наклона и азимута 18. Высота цементного моста 2 и его состав рассчитаны таким образом, чтобы давление в момент закрепления устройства было по значению близким к горному давлению, а после затвердевания цементного моста 2 обеспечились бы жесткая связь датчиков 9, 12 и 13 и цилиндра 3 со стенками скважины и измерение нормальных компонент тензора напряжений в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

Неравное трехосное давление нефтегазовой залежи, характеризующейся тензором напряжения первого и второго напряженного состояния, передается через цементный мост 2, эластичный материал 15 на гибкие чашечные мембраны 11, силовводящие штоки 10

и тензорезисторные датчики 9, 12 и 13 давления. Последние, соответственно даЕ лениям, действующим в трех взаимно перпендикулярных направлениях нефтегазовой залежи, преобразуются в электрические сигналы, которые поочередно с помощью контактной

группы 16 с электромеханическим приводом и карротажного кабеля 7 регистрируются измерительной аппаратурой, расположенной на поверхности скважины (не показана). Благодаря измерению каждой в отдельности нормальных компонент тензора напряжений при изучении напряженного состояния нефтегазовой залежи значительно повышается информативность о происходящих физико-механических процессах, что дает возможность прогнозировать аномально высокие давления и вести наиболее эффективно разведочные работы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД В СКВАЖИНАХ, содержащее корпус, размещенные в нем два датчика давления с силовводящи.ми щтоками, оси которых ориентированы перпендикулярно к оси корпуса, отличающееся тем, что, с целью измерения нормальных компонент тензора напряжений в нефтегазовых залежах, в него введен третий датчик давления, мембраны, а корпус выполнен в виде секционного герметического цилиндра диаметро.м 0,7-0,8 диаметра скважины, ось измерения третьего датчика давления параллельна продольной оси корпуса, силовводящие штоки соединены с мембранами, гер.метически закрывающими отверстие в корпусе, причем полости мембран заполне-ны эластичным материалом заподлицо с поверхност«ю корпуса, который жестко соединен со скважиной цементным мостом.