Способ определения внутреннего объема полостей, в частности подземных полостей, например, пустот, каверн, галерей и тому подобных естественных образований Советский патент 1990 года по МПК E21B47/08 

V

Д7

, где uV - заданное изменеС ЛР ние объема, а С сжимаемость среды.

Кроме того, в случае использова™- . ния жидкости в качестве среды рез™ кое - взрывообразное уменьшение объема среды исследуемой полости осуществляют путем резкого впуска части заполняющей полость жидкости в емкость с известным объемом.

Резкое увеличение объема среды, заполняющей исследуемую полость, единенную с окружающей атмосферой, например подвал, осуществляют путем резкого с помощью полуоборотного крана впуска среды из газового баллона.

Пример I. На устье скважины закреплена головка манометра с большой точностью индикации, которая может фиксировать изменение давления уже с величины в 1 Па. На устье скважины предусмотрено устройство, известное под названием полуоборот- ный кран, особенность которого состоит в том, что при повороте исполнительного, механизма кран открывается только на очень короткое время, на. одно мгновение или на несколько мгновений и затем закрывается, Одновременно в скважине измеряют соответствующий уровень жидкости, который получился на 132 м глубины скважины. Затем с помощью воздушного компрессора создают давление на устье скважины, равное 0,536 МПа, Значения давления, индицированные на измерительной головке, регистрируют. В масштабе, определенном с помощью давления в головке скважины, опускается уровень воды в скважине. Это понижение зеркала воды составляет приблизительно 50 м.

Определение объема соответствующей полости согласно предлагаемому способу в данном случае проводят таким образом, что благодаря открытию полуоборотного крана резко и только на короткое время обеспечивают вы пуск воздуха, Вследствие выпуска воздуха падает давление в головке скважины на 927 Па, и это значение было регистрируется измерительной головкой для измерения давления. Часть Выпущенного объема воздуха компенсируется путем замещения водой, поступившей в скважину за счет инфильтрации, в то время как давление в го

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ловке скважины стабилизируется в сравнении с исходным давлением на значении ниже его на 541 Па

В скважине никоим образом не изменяются гидростатические условия,, так как неизменно часть выпускаемого воздуха в скважине замещается водой, вливающейся из окружающих слоев, В данном случае определяющие изменения давления регистрируются непрерывно. На основе изложенного величина каверны, полученная расчетным путем (с помощью известных соотношений материального баланса), составляет 2600 м ,

Пример 2, Между предусмотренной на нефтяном поле группой емкостей и местом основного сбора нефти проводится транспортировка нефти по стальному трубопроводу длиной 6868,25 м с внутренним диаметром 95,4 мм и толщиной стенок 6,3 мм, Вдоль магистрали установлены высокоточные измерительные головки для измерения давления, описываемые в примере 1, с мелким делением шкалы, а именно, считая от места ввода (в месте нахождения емкости), на расстоянии 1630, 3670 и 6860 м, и закреплен полуоборотный кран.

Для осуществления способа на месте ввода нефти на трубопроводе закреплена емкость с известным объемом (ресивер), равным 288 см3, В исходном состоянии прежде всего измеряют давление, имеющееся в трубопроводе. Затем путем открытия полуоборотного крана резко выпускают нефть из трубопровода в ресивер (до его полного заполнения). Из-за резкого выпуска нефти давление нефти в трубопроводе падает на 13,963 кПа, Как результат уменьшения давления сужение диаметра трубопровода может быть определено в виде упругой деформации или может быть определена величина усадки.

Изменение давления также зарегистрировано после выпуска нефти. Принимая в расчет известный коэффициент сжимаемости для нефти 4, МПа , установлено, что из , общего объема трубы, т,е, из 49,1 м , на участок от места сужения трубопровода до места начала трубопровода приходится 38,5 м объема трубопровода. Из этих данных может быть рассчитано расстояние до места сужения трубопровода, которое равно 5380 м.

5 „ Пример 3, Для подвала не- известного объема, только ограниченно (например, с помощью закрываемой двери) соединяемого с дневной поверх- ностью, должен быть определен с целью закладки подвала его объем.

Для. осуществления предлагаемого способа в подвале установлена высокочувствительная измерительная го- ловка для измерения давления. Величина давления воздуха равна 0,101325 МПа. Увеличение объема воздуха, находящегося в пространстве подвала, осуществлено благодаря рез- кому, подобному взрыву, открытию газового баллона, содержащего 0,078 м азота под давлением 0,65 МПа. За счет детонации в исследуемом пространстве подвала давление подня- лось на 530 Па, а затем выравнялось с давлением воздуха в окружающем пространстве.

По предлагаемому способу измеряют и регистрируют давление воздуха в подвале перед детонацией, затем также непрерывно измеряют и регистрируют давление после детонации в виде изменения давления, С помощью этих данных рассчитывают объем под- вала, равный 950 м .

Предлагаемый способ позволяет определить объем полостей любого объема и различной морфологии.

Формул, а изобретения

1, Способ определения внутреннего объема полостей, в частности подземных полостей, например пустот, каверн, галерей и тому подобных естественных образований, основанный на изменении объема среды, заполняю-

Q 5 0

5 0

5

0

826

щей исследуемую полость, на измерении значений давлений перед измене- г нием объема среды и после, по которым} определяют искомый внутренний объем полости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения внутреннего объема полости, изменение объема среды, заполняющей исследуемую полость, осуществляют путем взрывообразного .посредством полуоборотного крана увеличения или уменьшения объема среды, при этом искомый внутренний объем полости определяют по формуле:

V - -, С UP

где &V - заданное изменение объема

среды, заполняющей исследуемую полость; С - сжимаемость среды; ДР - дифференциальное изменение давления среды, заполняющей исследуемую полость, до достижения средой стационарных условий,

2.Способ поп,1, отличающийся тем, что при использовании жидкости в качестве среды, резкое уменьшение объёма среды исследуемой полости осуществляют путем резкого впуска части заполняющей полость жидкости в емкость с известным объемом.

3,Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что резкое увеличение объема среды, заполняющей исследуемую полость, соединенную с окружающей атмосферой, например, подвал, осуществляют путем резкого впуска среды из газового баллона.

Изобретение относится к горной промышленности и позволяет повысить точность определения внутреннего объема исследуемой полости (ИП). Для этого перед изменением объема среды, заполняющей ИП, измеряют значение давления. Затем осуществляют взрывообразное кратковременное посредством "полуоборотного крана" увеличение или уменьшение объема среды, заполняющей ИП. После этого определяют дифференциальное изменение давления ΔР в функции дифференциального изменения объема до достижения средой стационарных условий. По измеренным значениям определяют искомый внутренний объем V ИП по формуле V=ΔV/C^.ΔР, где ΔV - заданное изменение объема, а C - сжимаемость среды. При использовании в качестве среды жидкости уменьшение объема среды ИП осуществляют путем впуска части заполняющей ИП жидкости в емкость с известным объемом. Объем среды, заполняющей ИП, соединенную с окружающей атмосферой, например подвал, увеличивают путем выпуска среды из газового баллона. Способ позволяет определить объем полостей любого объема и различной морфологии. 2 з.п.ф-лы.

Редактор Н.Яцола

Составитель И.Назаркина

Техред М.Ходанич Корректор С.Черни

Заказ 1649

Тираж 485

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное