Устройство для определения теплофизических свойств горных пород в скважинах Советский патент 1980 года по МПК E21B47/06 

1

Изобретение относится к измерению теплофизических свойств горных пород в буровых скважинах, заполненных водой или другой жидкостью.

Известно устройство для определения теплофизических свойств горных пород, содержащее надувной зонд, на котором размещены нагреватель и датчики температуры 1.

Известное устройство не обеспечивает плотное прилегание всей поверхности зонда и всех датчиков температуры к стенкам скважин, что существенно искажает получаемые данные.

Известно устройство для определения теплофизических свойств горных пород в скважинах, заполненных жидкостью, содержащее корпус, линейный нагреватель, датчик температуры и центратор 2.

Это устройство не предотвращает конвективного выноса тепла из жидкой прослойки между зондом и стенками скважин вверх по скважине, что сильно искажает результаты измерений.

Цель изобретения - повышение достоверности получаемых результатов путем

исключения конвективного выноса тепла в скважину.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено установленными на торцах корпуса сплошными цилиндрами, - выполненными из материала с низкой теплопроводностью, причем длину цилиндров выбирают, исходя из следующего условия:

-е 0,5-Ео, где t - длина цилиндра, мм;

to - длина линейного нагревателя, мм.

10 На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из цилиндрического медного корпуса 1, по оси которого просверлено отверстие, в котором размещен линейный нагреватель 2 из изолированной нихромовой проволоки, залитой сплавом Вуда. На поверхности центральной части корпуса расположен термометр 3 (датчик температуры). На торцах корпуса установлены сплошные цилиндры 4 и 5, изготовленные

20 из материала с малой теплопроводностью, например эбонита. К поверхности цилиндров 4 и 5 крепятся тонкие плоские пружины 6, центрирующие зонд по оси скважины и обеспечивающие равномерный зазор между поверхностью зонда и стенкой 7скважины. Выводы от термометра 3 по осевому каналу корпуса подводятся к каротажному кабелю 8. Отношение длины корпуса к диаметру должно быть больше или равно 30. Для исключения концевых эффектов, при которых на концах медного цилиндра возникает конвективный вынос тепла, длина цилиндров 4 и 5 должна быть больше или равна половине длины линейного нагревателя. Устройство работает следуюш им образом. Прибор опускается в скважину до точки определения теплофизических свойств. После установления постоянной температуры включается нагреватель 2 и ведётся наблюдение за изменением температуры датчика 3 во времени при постоянной мощности нагревателя 2. Скорость изменения температуры датчика зависит (при прочих равных условиях) от теплофизических свойств пород массива. Интенсивность теплоотдачи от нагревателя в осевом направлении не должна превышать ее величины в радиальном направлении в течение всего времени измерения. Цилиндры 4 и 5 за счет своей длины исключают конвективный вынос тепла и резко снижают кондуктивный теплоперенос.

S -4 при этом находящаяся в кольцевом канале жидкость работает в качестве термоизолятора. Формула изобретения Устройство для определения теплофизических свойств горных пород в скважинах, заполненных жидкостью, содержащее корпус, линейный нагреватель, датчик температуры и центратор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности полученных результатов путем исключения конвективного выноса тепла в скважину, оно снабжено установленными на торцах корпуса сплошными цилиндрами, выполненными из материала с низкой теплопроводностью, причем длину цилиндров выбирают, исходя из следующего условия: ,5eo, где i -длина цилиндра, мм; 1о - длина линейного нагревателя, мм. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Филиппов П. И. Скважинный цилиндрический зонд для определения тепловых свойств.-Сб. «Методы определения тепловых свойств горных пород. М., «Наука, 1970. 2.Austral Journal of Phisics. V. 9, № 2, 1956, p. 17 (прототип).