Способ измерения давления среды в заколонном пространстве скважины Советский патент 1993 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к промыслово- геофизическим исследованиям скважин, в частности к способам прямого изучения физических свойств заколонного пространства.

Известен способ измерения физических параметров среды в заколонном пространстве скважины, включающий размещение в заданных для исследования интервалах заколонного пространства измерительных датчиков (например, давления или температуры), регистрацию физических параметров среды измерительными датчиками и передачу геофизической информации от датчиков на поверхность по геофизическому кабелю, который опускают в заколонное пространство синхронно с колонной труб.

Недостатками способа являются:

- высокая стоимость реализации, обусловленная в основном необходимостью использования остродефицитного в отрасли геофизического кабеля как расходного материала;

- возможность установки в скважине только такого количества измерительных датчиков, которое соответствует числу спускаемых отрезков кабеля;

- необходимость разработки и применения специального оборудования для синхронного спуска геофизического кабеля и колонны труб;

- низкая надежность, обусловленная возможностью повреждения геофизического кабеля при спуске колонны..

Известен способ дискретного измерения физических параметров затрубного пространства скважины, включающий разю

мещение с внешней стороны колонны труб измерительных датчиков, преобразующих измеряемые параметры среды в перемещение подвижных источников гамма-излучения датчиков и регистрацию внутри колонны интенсивности излучения источников, на основании которой определяют физические параметры среды, например давление.

Измерительные датчики образуют ступенчатую дискретную шкалу и измеряемые параметры определяют ntr совокупности уровней сигналов датчиков и их местоположению в измерительной си стеме.

Способ обеспечивает возможность измерения физических параметров среды в заколонном пространстве скважины без применения линии связи, соединяющей за- колонные измерительные датчики с наземной поверхностью. Однако его существенным недостатком является низкая точность измерения физических параметров среды, обусловленная дискретностью измерений и зависимостью регистрируемой интенсивности рассеянного гамма-излучения источников измеритель- ных датчиков от положения регистрируемого прибора внутри колонны, состава и плотности заполняющей колонну жидкости и других влияющих факторов.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является принятый за прототип способ, в соответствии с которым в заколонном пространстве размещают из- мерительные датчики с источниками радиоизлучения, взаимодействующие со средой в заколонном пространстве, внутрь колонны на геофизическом кабеле опускают регистрирующий прибор РК, устанавливают его поочередно против каждого измерительного датчика, регистрируют излучение источников заколонных датчиков и по изменению положения в пространстве подвижных и неподвижных источников измерительных датчиков определяют давление среды. Способ реализуется на скважине при мощности измерительных датчиков и регистрирующего их излучение прибора.

Измерительные датчики обеспечивают преобразование давления жидкой (газообразной) фазы среды в заколонном пространстве в большие (0,25-0,50 м) продольные перемещения подвижных источников гамма-излучения. Регистрирующий излучение датчиков прибортюзволяет определять расстояние между подвижными и неподвижными источниками гамма-излучения датчиков, которое зависит от давления среды.

Недостатком способа является сложно- сть в условиях скважины, точного определения расстояния между источниками гамма-излучения - на результаты измере5 ний оказывают влияние трудноучитываемые факторы: несинхронность и неравномерность движения регистрирующего прибора и диаграммной бумаги, по отметкам на которой определяют расстояние между источниками.

В случае, когда в качестве регистрирующего излучения датчиков прибора применяют серийную аппаратуру радиоактивного каротажа типа ДРСТ, СГДТ, РКС и др., дан5 ным способом невозможно добиться высокой точности измерений.

Кроме того, операция регистрации излу чения заколонных датчиков в известном

. способе предусматривает поточечные изме0 рения, так что при необходимости проведения многократных повторных исследований заколонного пространства способ обладает низкой производительностью.

Целью настоящего изо-бретения являет5 ся повышение точности и производительности способа. Указанная цель достигается тем, что в известном способе, включающем

.. установку в заколонном пространстве преобразователя давления с подвижным и не0 подвижным источниками, гамма-излучения, периодическую регистрацию излучения каждого источника и определение смещений подвижного источника, по которому определяют давление среды в заколонном

5 пространстве скважины, согласно изобретению наносят на колонну ориентированные вдоль ее оси магнитные метки с заданными расстояниями между полюсами, один из которых совмещен с неподвижным

0 источником гамма излучения, а смещение подвижного источника определяют относительно второго полюса метки,

Заявляемый способ в отличии от прототипа позволяет наносить на колонну ориен5 тированные вдоль ее оси магнитные метки с заданными расстояниями между полюсами. При этом один из полюсов совмещают с неподвижным источником гамма-излучения, а смешение -подвижного источника оп0 ределяется относительно второго полюса.

Предлагаемый способ предусматривает разметку колонны Против измерительных датчиков мерой длины, функцию которой выполняют магнитные метки, нанесенные

5 на колонну. Расстояние между полюсами магнитных меток (длина магнитных меток) соответствует точно известному расстоянию между полюсами индукционной катушки, при помощи кото р ой колонну намагничивают.

Таким образом, колонна против каждого измерительного датчика размечается мерой известной длины, которая регистрируется одновременно с регистрацией излучения датчиков. На зарегистриро- ванной диаграмме положение источников излучения измеримельных датчиков будет наноситься против каждого датчика на шкалу известной длины, что позволяет с высокой точностью определить расстояние между подвижными неподвижным источниками излучения в каждом измерительном датчике. Поскольку мера длины в предлагаемом способе наносятся на колонну и не связана более с регистрирующим прибо- ром, влияние проскальзывания геофизического кабеля по мерному ролику блок-баланса (т.е. влияние несинхронности движения регистрирующего прибора и диаграммной ленты), неравномерность пере- мещения регистрирующего прибора и протяжки диаграммной ленты не сказываются на точности измерения расстояния между источниками излучения измерительных датчиков, так как необходимая инфор- мация регистрируется при тех же условиях, что и информация о мере длины, которая является абсолютной и не зависит от условий регистрации/

Так, если расстояние между полюсами индукционной катушки для нанесения магнитных меток на колонну равно (0,250.i + 0,001) м, то независимо от условий регистрации, расстояние на диаграмме между полюсами магнитной метки соответ- ствует (0,250 +0,001) м. Измерив на диаграмме расстояние между подвижным и неподвижным источниками гамма-излучения измерительного датчика, и расстояние между полюсами зарегистрированной про- тив датчика магнитной метки, точно определяют расстояние между источниками излучения датчика.

Известна аппаратура, обеспечивающая возможность нанесения на колонну ориен- тированных вдоль оси скважины магнитных меток (база намагничивания 0,25 м) и одновременной регистрации в колонне гамма- активности окружающей среды и остаточной намагниченности колонны (ап- ларатура контроля перфорации АКП-1 ТУ 39-01-09-587-80).

Эта аппаратура может быть применена для реализации предлагаемого способа.

Предлагаемый способ может быть pea- лизован на скважине при следующей последовательности операций:

1. При спуске в скважину колонны труб на их внешней поверхности закрепляют измерительные датчики таким образом, что

после спуска колонны они оказываются в заколонном пространстве в заданных для исследования интервалах. - -

Каждый измерительный датчик представляет собой устройство 3, содержащее подвижный и неподвижный источники гамма-излучения и обеспечивающее преобразование давления среды в заколонном пространстве в большое (0,25-0,50 м) продольное перемещение подвижного источника гамма-излучения. . -.

2. Для измерения давления среды в заколонном пространстве в сквэжину на геофизическом кабеле опускают прибор (АКП-1), при помощи которого можно осуществлять одновременную регистрацию в колонне гамма-активности окружающей среды и остаточной намагниченности колонны. .

Регистрируя гамма-активность окружающей среды, определяют местоположение заданного измерительного датчика в заколонном пространстве и устанавливают индуктивную катушку прибора против измерительного датчика, разместив, один из полюсов.катушки против неподвижного источника гамма-излучения датчика.

3. Осуществляют намагничивание обсадной колонны против датчика (наносят магнитную метку) путем подачи импульса тока на индукционную катушку прибора и возбуждения ориентированного вдоль оси скважины импульса магнитного поля, пронизывающего колонну.

4. Опустив (подняв) регистрирующий прибор ниже (выше) измерительного датчика, осуществляют на подъеме (спуске) одновременную регистрацию гамма-излучения источников заколонного датчика и остаточной намагниченности колонны.

5. На полученной диаграмме измеряют расстояние между полюсами зарегистрированной магнитной метки (расстояние между положительной и отрицательной амплитудами на кривой остаточной намагниченности колонны) и расстояние между подвижным и неподвижным источниками гамма-излучения измерительного датчика. Зная базовую длину магнитной метки (для аппаратуры АКП-1 (0,250+0,001) м, определяют расстояние между подвижным и неподвижным источниками излучения измерительного датчика,

6. На основании калибровочной характеристики данного измерительного датчика, зная фактическое расстояние между подвижным и неподвижным источниками гамма-излучения в скважине, определяют давление среды в заколонном пространстве в месте расположения датчика.

Для измерения давления средь: в зако- лонном пространстве в других интервалах скважины, в которых установлены заколон- ные датчики давления, операции 2-6 осуществляют в заданном интервале.

Для проведения повторного измерения давления среды в заколонном пространстве нет необходимости вновь осуществлять намагничивание колонны против нужного датчика (операцию 3), так как магнитная метка на колонне сохраняется в течение многих лет, если колонна не подвергается интенсивным механическим или магнитным воздействиям. В этом случае операцию регистрации излучения заколонных датчи- ков осуществляют в режиме непрерывного измерения.

Наиболее высокая точность измерения будет достигнута при сопоставимых длинах магнитной метки и расстояний между источ- никами излучения измерительного датчика. При больших величинах перемещения по- движного источника измерительного датчика (например, несколько метров), на этом интервале обсадная колонна может быть на- магничена несколькими ориентированными вдоль оси колонны магнитными метками меньшей базы (скажем, 0,25 м), определено расстояние между подвижным и неподвижным источниками относительно каждой маг- нитной метки, расположенной в интервале перемещения подвижного источника vt вычислено среднее значение. При таких измерена х возможно проведение количественной оценки влияния факторов несинхронности и неравномерности движения регистрирующего прибора и диаграммной бумаги, искажающих результаты измерения.

Способ может быть реализован на скважинах при помощи известного устройства для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины, преобразующей давление в большие продольные перемещения источника излучения и стандартной геофизической аппаратуры. Формула изобретения Способ измерения давления среды в за- колонном пространстве скважины, включающий установку в заколонном пространстве преобразователя давления с подвижным и неподвижным источниками гамма-излучения, периодическую регистрацию излучения каждого источника и определение смещений подвижного источника, по которому определяют давление среды в заколонном пространстве скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, наносят на колонну ориентированные вдоль ее оси магнитные метки с заданными расстояниями,- между полюсами, один из которых совмещен с неподвижным источником гамма-излучения, а смещение подвижного источника определяют относительно второго полюса метки.

Использование: определение давления среды в заколонном пространстве скважин, Сущность изобретения: в заколонном пространстве скважины устанавливают преобразователь давления с подвижным и неподвижным источниками гамма-излучения. Наносят на колонну ориентированные вдоль ее оси магнитные метки с заданным расстоянием между полюсами. Один из по-, люсов метки совмещают с неподвижным источником гамма-излучения. Периодически регистрируют излучение каждого из источников. Определяют смещение подвижного источника относительно второго полюса магнитной метки. По величине смещений устанавливают величину давления среды в заколонном пространстве скважины.