Устройство для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины Советский патент 1991 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к промыслово- геофизическим исследованиям скважин, в частности к устройствам для изучения физических процессов в заколонном пространстве скважины.

Цель изобретения - повышение точности измерения давления среды в заколонном пространстве скважины.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - графический пример зарегистрированной диаграммы; на фиг. 3 - графический пример калибровочной характеристики измерительного датчика.

Устройство содержит колонну опущенных в скважину труб 1, на внешней стороне которых установлены измерительные датчики 2. Каждый измерительный датчик 2 имеет корпус 3, в котором установлены источники 4 и 5 гамма-излучения и механизм преобразования давления среды 6 в заколонном пространстве, выполненный в виде

Оч

чэ

00

4

ю

О

заполненной жидкостью 7 упругой камеры 8, соединенной с каналом 9, Корпус 3 выполнен С ПРОТИВОПОЛОЖНЫМИ ПОЛОСТЯМИ 10 /1

11, соединенными каналом 9. Источник 4 гамма-излучения установлен неподвижно в полости 11 корпуса 3, а источник 5 установлен подвижно в канале 9, который ограничен со стороны полости 10 корпуса 3. Упругая камера 8 установлена в полости 11 корпуса. В корпусе 3 выполнено окно 12 со стороны упругой камеры 8, которая через него гидравлически сообщается со средой б в заколонном пространстве скважины,

Для расширения диапазона измерения давления и обеспечения температурой компенсации может быть введена дополнитель- ная идентичная упругая камера 13, ограничивающая канал 9 с противоположного конца. Камера 13 установлена в полости 10 корпуса, т. е. без возможности взаимодействия со средой. Упругие камеры 8 и 13 могут быть выполнены, например, в виде металлических сильфонов.

В канале 9 измерительного датчика размещен подвижный источник 5 и любое изменение объема камер 8 и 13 при изменении давления среды 6 вызывает пропорциональное перемещение источника 5, Величина перемещения источника определяется при помощи регистрирующего блока 14. Последний опущен в колонну труб 1 на геофизическом кабеле 15 и установлен против измерительного датчика 2. Регистрирующий блок 14 содержит корпус 16, внутри которого с возможностью продольного возвратно-поступательного перемещения установлен узкоколлимированный детектор 17, состоящий из свинцового экрана 18 с круговым щелевидным окном, и приемный преобразователь 19, осуществляющий регистрацию гамма-излучения источников 4 и 5 измерительного датчика 2 и передачу полученной информации на поверхность,

Регистрирующий блок 14 снабжен приводом, состоящим, например, из реверсивного электродвигателя 20, редуктора 21, барабана 22 с кабелем 23, свободный конец которого механически закреплен на детекторе 17, а электрически связан с приемным преобразователем 19 и концевыми переключателями 24, обеспечивающими изменение направления вращения двигателя 20 привода, и сигнальными контактами 25, установленными по ходу движения детектора 17 на известном расстоянии друг от друга и осуществляющими разметку по длине регистрируемой диаграммы путем подачи сигна- ла при последовательном замыкании контактов 25 движущимся детектором 17.

Устройство работает следующим образом,

При спуске в скважину колонны труб 1 на ее наружной поверхности в заранее рассчитанных точках устанавливают измерительные датчики 2, преобразующие давление жидкой фазы среды 6 в заколонном пространстве скважины в перемещение подвижных источников 5 измерительных датчиков 2.

Колонну труб 1 опускают в скважину, измерительные датчики 2 оказываются при этом установленными в заданных интервалах заколонного пространства. Жидкость в заколонном пространстве скважины оказывает на

упругие камеры 8 каждого датчика 2 определенное давление, зависящее от состояния

среды в зколонном пространстве, вызывает

деформацию упругих камер и движение рабочой жидкости 7 в соединяющем их канале

9. Жидкость 7 перемещает установленный в канале подвижный источник 5, величина перемещения которого пропорциональна давлению жидкости в заколонном пространстве. Величину перемещения подвижного источника определяют при помощи регистрирующего блока 14,,определяя расстояния между подвижным 5 и неподвижным 4 источниками гамма-излучения измерительного датчика 2. Регистрирующий блок 14 является

частью устройства для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины. Его опускают в колонну труб 1 на геофизическом кабеле 15 и устанавливают последовательно против каждого измерительного датчика, В первоначальном положении подвижный детектор 17 регистрирующего блока 14 находится в крайнем положении (вблизи кабельной головки регистрирующего блока), при котором осущестзляют спуск регистрирующего блока 14 до момента регистрации гамма-излучения неподвижного источника 4 измерительного датчика 2. По максимуму регистрирующего излучения блок 14 устанавливают против

источника 4 измерительного датчика 2, после чего поднимают его на несколько сантиметров выше и включают привод регистрирующего блока 14, который приводит в продольное поступательное движение

узкоколлимированный детектор. 17.

При движении мимо неподвижного 4 и подвижного 5 источников гамма-излучения измерительного датчика 2 детектор 17 блока 14 фиксирует их положение на диаграмме (см, фиг. 2, позиции 24 и 25 соответственно) в функции времени. Одновременно эта же диаграмма размечается по длине за счет последовательного замыкания контактов 25 движущимся детектором (позиции 26-31).

На диаграмме отмечается также срабатывание концевых переключателей 24 (фиг. 2; позиции 32 и 33), Интервалы между позициями 32-26 и 31-33 соответствуют участкак разгона и торможения детектора 17, в ос- тальных интервалах детектор движется равномерно. Измерив на диаграмме расстояния между позициями 24 и 25 (положение исто«- ников 4 и 5 измерительного датчика 2) и зная расстояния в регистрирующем блоке между контактами 25, дающими на диаграмме позиции 26 и 29, определяют с высокой точностью (погрешность не более ±2 мм) расстояние между неподвижным 4 и подвижным 5 источниками. Каждый измерительный датчик 2 имеет свою калибровочную характеристику, обусловленную конструктивными параметрами датчика (жесткость упругих камер, диаметр продольного канала и др.), которая устанавливает функциональную за- висимость расстояния между неподвижным и подвижным источником гамма-излучения от действующего на измерительный датчик давления. Пример калибровочной характеристики приведен на фиг. 3. Зарегистриро- вав с высокой точностью расстояние между источниками излучения измерительного датчика, по калибровочной характеристике определяют давление среды в заколонном пространстве скважины.

При полном перемещении подвижного источника, равном 50 см, в диапазоне изме- нения давления среды 0-22 МПа при помощи предлагаемого устройства погрешность измерения давления не превышает 0,09 МПа.

Изобретение позволяет повысить точность измерений за счет обеспечения независимости регистрируемой информации от положения регистрирующего блока устрой стьз внутри колон,ны.труб, состава и плотно- С(и жидкости, заполняющей колонну, идентичность применяемых источников излучения, испол зуемых в измерительных датчиках, типа радиационного преобразователя регистрирующего прибора.

Формула изобретения 1. Устройство для измерения давления среды з заколонном пространстве скважины, содержащее корпус с окном для сообщения со средой, установленные в корпусе два источника гамма-излучения и механизм преобразователя давления среды, со стороны которого выполнено окно, отличаю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, корпус выполнен с двумя противоположными полостями, соединенными каналом, механизм преобразования давления среды выполнен в виде упругой камеры, соединенной с каналом, ограниченным с противоположного конца, и установленной в полости корпуса со стороны окна, в противоположной полости корпуса установлен неподвижно один из источников гамма-излучения, второй из которых размещен в канале с возможностью перемещения, причем упругая камера и канал заполнены жидкостью.

« 2 Устройство поп, 1,отличающее- с я тем, что оно снабжено дополнительной. заполненной жидкостью упругой камерой, ограничивающей канал с противоположного конца

Изобретение относится к промыслово- геофизическим исследованиям скважин и предназначено для изучения физических процессов в заколонном пространстве скважины. Цель - повышение точности измерения. Для этого корпус 3 выполнен с двумя противоположными полостями 10 и 11, соединенными каналом 9, Устр-во имеет механизм преобразования давления среды 6, выполненный в виде упругой камеры 8, соединенной с каналом 9, ограниченным с противоположного конца. Камера 8 установлена в полости корпуса со стороны окна 12, в противоположной полости корпуса установлен неподвижно источник 4 гамма-излучения. Источник 5 гамма-излучения размещен в канале 9 с возможностью перемещения. Камера 8 и канал 9 заполнены жидкостью. Устр-во также имеет дополнительную упругую камеру, заполненную жидкостью и ограничивающую канал с противоположного конца. Зарегистрировав с высокой точностью расстояние между источниками 4 и 5, по калибровочной характеристике определяют давление в заколонном.лространстве скважины. Изобретенив г6зволяет обеспечить независимость регистрируемой информации от положения регистрирующего блока внутри колонны труб состава и плотности жидкости, заполняющей колонну, идентичность применяемых источников изучения типа радиационного преобразователя регистрирующего прибора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг.1