Устройство для измерения давления в заколонном пространстве скважины Советский патент 1993 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к области гео- . физических исследований скважин и может быть применено для прямого измерения горного давления в заколонном пространстве скважины.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измере- ния давления твердой фазы среды в заколонном пространстве скважины.

Поскольку обе полости корпуса устройства выполнены негерметичными и имеют гидравлическую связь со средой в заколонном пространстве скважины, изменение давления жидкой фазы среды будет одинаковым образом воздействовать на эластичные емкости, заполненные радиоактивным изотопом, что приведет только к их всестороннему сжатию, но не вызовет перераспределения масс, образованных в баллонах точечных источников гамма-излучения,- Корпус устройства воспринимает давление твердой фазы среды, и так как одна эластичная емкость помещена в полость корпуса, не изменяющую объем под действием горного давления, а другая - в полость корпуса, одна из стенок которого подпружинена, за счет чего объем полости под действием горного давления изменяется, происходит перераспределение масс, образованных эластичными емкостями точечных источников гамма-излучения, а следовательно, и интенсивности их излучения. Это позволяет измерить давление твердой фазы среды в заколонном пространстве скважины по изменению отношения зарегистрированных интенсивностей гамма-излучения источни00

О 00

О 00 Ј0

СО

ков. Все это доказывает достижение поставленной изобретением цели.

Устройство отличается от прототипа тем, что оно снабжено рычагом, который с одной стороны шарнирно закреплен на кон- це корпуса, а с другой стороны подпружинен относительно стенки корпуса, вторая полость образована стенками корпуса и рычагом, а эластичная емкость размещена во второй полости с возможностью взаимодей- ствия со стенками корпуса и рычагом,

На чертеже представлено предлагаемое устройство,вертикальный разрез.

Устройство содержит корпус 1, образующий две негерметичные полости 2 и 3. В полости 2 установлен источник гамма-излучения А, а в полости 3 - источник гамма-излучения 5. Источники 4 и 5 образованы эластичными емкостями (баллонами) 6 и 7, заполненными раствором 8 радиоактивного изотопа. Эластичные емкости гидравлически соединены друг с другом, при помощи узкого продольного канала (или трубки) 9, по которому раствор радиоактивного изотопа имеет возможность перетекать между емко- стями.

Источники 4 и 5 размещены друг от друга на расстоянии, равном длине продольного канала 9,.которое должно обеспечивать возможность однозначного разделения ре- гистрируемых аномалий интенсивности излучения источников при радиометрии скважины. В случае применения для образования источников гамма-излучения водного раствора соли цезия-137- (энергия излучения Ео ±i 0,66 МэВ, период полураспада Ti/a ±i30,1 года) достаточно расстояние между источниками 4- и 5, равное (0,25-0,30) м,.

Одна из стенок .корпуса 1 в полости 3 выполнена в виде рычага 10, прикрепленного шарнирно с одной стороны при помощи оси 11 к корпусу 1 устройства, ас противоположной стороны поджатого с помощью силовых тарельчатых пружин 12. Эластич- ная емкость 7, установленная в полости 3 корпуса 1, имеет возможность механически взаимодействовать со стенками корпуса 1, одна из которых выполнена в виде подпру- .жинеиного рычага 10. Эластичные емкости 6 и 7 гидравлически связаны с жидкой фазой среды в заколонном пространстве скважины за счет отверстий 13, выполненных в корпусе 1 против полости 2 и за счет зазоров между подвижным подпружиненным рычагом 10 и стенками корпуса 1 против полости 3 устройства.

Для обеспечения работоспособности в устройстве достаточно применить источники гамма-излучения суммарной активной

мощностью не более 0,01-0.05 МэВ. Ra, которые создадут на расстоянии 0,10-0,15 м(в месте рарположения регистрирующего гамма-излучения прибора) аномалии гамма-активности, превышающие максимально возможную г амма-активность горных пород нефтяных скважин для источника максимальной массы в 100-500 раз и для источника минимальной массы{при их соотношении 1:20) в 5-25 раз.

Устройство работает следующим образом. .. : .

Его закрепляют на наружной поверхности опускаемой в скважину колонны труб таким образом, чтобы подпружиненный рычаг 10 устройства был направлен в сторону стенок скважины,- Место установки устройства на колонне выбирают исходя из требований размещения устройства в заданном для исследований интервале после спуска колонны..-... -.

Выше и ниже устройства (в пределах 3-5 м) на колонне устанавливают центрато- ры, наружный диаметр которых больше габаритного размера в поперечном сечении колонны с устройством, что исключает возможность складывания подпружиненного .рычага 10 устройства под действием веса колонны на наклонных участках ствола скважины.

Жидкая фаза среды в заколонном пространстве через отверстия 13 в корпусе 1 и зазоры между корпусом 1 и подвижным рычагом 10 воздействует на эластичные емкости 6 и 7, заполненные раствором 8 радиоактивного изотопа и образующие-точечные источники 4 и 5 гамма-излучения..

Поскольку воздействие на обе эластичные емкости одинаковое, оно не. вызывает перераспределение масс (а, следовательно, и регистрируемых интенсивностей излучения) источников. Корпус 1 устройства воспринимает давление твердой фазы- среды в заколонном -пространстве, Но так как полость 2 защищена жесткой частью корпуса 1, а полость 3 - частью корпуса 1-е подвижной стенкой - рычагом 10, эластичная емкость 6, размещенная в полости 2, не испытывает давление твердой фазы среды в заколонном пространстве, а эластичная емкость 7, размещенная в полости 3. испытывает давление рычага 10, который, сжимая емкость 7, вызывает пвретекание из нее раствора 8 радиоактивного изотопа по соединяющему емкости продольному каналу 9 из ёмкости 7 в емкости 6 полости 2. Перете- кание жидкости 8 будет происходить до тех пор, пока деформация тарельчатых пружин 12 не уравновесит давление твердой фазы среды в заколонном пространстве. Под действием горного давления в эластичных емкостях 6 и 7 устройства формируются два жидких точечных источника гамма-излучения, находящихся друг от друга на расстоянии, обеспечивающем их однозначную идентификацию. Соотношение масс радиоактивной жидкости 8 в эластичных емкостях 6 и 7 зависит от перемещения рычага 10, которое пропорционально давлению твердой фазы среды в заколонном пространстве. Так как гамма-активность источника излучения зависит от его массы, интенсивность регистрируемого излучения источника также пропорциональна массе источника.

Регистрируя интенсивность излучения источников 4 и 5 устройства внутри колонны при проведении стандартной радиометрии скважин (прибором ДРСПНЮ, СГДТ-НВ и др.), определяют отношение зарегистрированных интенсивностей излучения источников (отношение их масс), которое не зависит от типа радиационного приемного преобразователя регистрирующего прибора, положения регистрирующего прибора в колонне, плотности и состава заполняющей колонну жидкости, а зависит только от величины горного давления на корпус устройства.

Зная зависимость отношения .масс источников устройства от действующего на.

него внешнего давления твердой фазы, зарегистрированную на стенде (так называемую калибровочную характеристику), на основании измеренного в скважине отно- шения интенсивностей зарегистрированного излучения источников устройства определяют давление твердой фазы среды в заколонном пространстве скважины.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения давления в заколонном пространстве скважины, содер- жащее корпус с двумя разнесенными по длине-корпуса полостями и размещенные

в полостях две эластичные емкости, соединенные трубкой и заполненные радиоактивным изотопом, при этом первая полость выполнена со сквозными отверстиями,- отличающееся .тем, что, с

целью расширения функциональных возможностей за счет измерения давления твердой фазы среды-в заколонном пространстве скважины, оно снабжено рычагом, а вторая полость.образована стенками

корпуса и рычагом, при этом рычаг с одной стороны подпружинен относительно стенки корпуса, причем эластичная емкость размещена во второй полости с возможностью взаимодействия со стенками корпуса и рычагом.

Использование: при геофизических исследованиях скважин для измерения горного давления в эако/юнном пространстве. Сущность изобретения: в корпусе выполнены две полости. Одна полость выполнена со сквозными отверстиями, а другая образована стенками корпуса-и рычагом, который шарнирно закреплен с одной стороны на конце корпуса, а другой подпружинен относительно стенки корпуса; Рычаг воспринимает давление твердой фазы среды в заколонном пространстве. В каждой полости размещен источник гамма-излучения, выполненный в виде заполненных радиоактивным изотопом эластичных емкостей, которые соединены трубкой. Одна из емкостей размещена с возможностью взаимодействия со стенками корпуса и рычагом. 1 ил. со с