Устройство для измерения давления горных пород в скважинах

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД В СКВАЖИНАХ, содержащее корпус, размещенные в нем два датчика давления с силовводящи.ми щтоками, оси которых ориентированы перпендикулярно к оси корпуса, отличающееся тем, что, с целью измерения нормальных компонент тензора напряжений в нефтегазовых залежах, в него введен третий датчик давления, мембраны, а корпус выполнен в виде секционного герметического цилиндра диаметро.м 0,7-0,8 диаметра скважины , ось измерения третьего датчика давления параллельна продольной оси корпуса, силовводящие штоки соединены с мембранами, гер.метически закрывающими отверстие в корпусе, причем полости мембран заполне-ны эластичным материалом заподлицо с поверхност«ю корпуса, который жестко соединен со скважиной цементным мостом.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 L 1/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3740087/24-10 (22) 14.05.84 (46) 07.08.85. Вюл. № 29 (72) Г. Д. Ушаков и M. Г. Ушаков (71) Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола и Институт геологии и геофизики им. 60-летия СССР Сибирского отделения АН СССР (53) 531.781 (088.8) (56) Напряженное состояние земной коры (по измерениям в массивах горных пород).—

М.: Наука, 1973, с. 186.

Авторское свидетельство СССР № 397645, кл. G 01 L 1/00, 1974. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГОРН Ъ|Х ПОРОД В

СКВАЖИНАХ, содержащее корпус, раз„„Я0„„1171676 мещенные в нем два датчика давления с силовводящими штоками, оси которых ориентированы перпендикулярно к оси корпуса, отличающееся тем, что, с целью измерения нормальных компонент тензора напряжений в нефтегазовых залежах, в него введен третий датчик давления, мембраны, а корпус выполнен в виде секционного герметического цилиндра диаметром 0,7 — 0,8 диаметра скважины, ось измерения третьего датчика давления параллельна продольной оси корпуса, силовводящие штоки соединены с мембранами, герметически закрывающими отверстие в корпусе, причем полости мембран заполне-. ны эластичным материалом заподлицо с поверхностью корпуса, который жестко соедиф нен со скважинои цементным мостом.

1171676

Составитель В. Годзиковский

Редактор Л. Зайцева Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 4853/35 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к измерению сил давления горных пород в скважинах, например для оценки напряженного состояния нефтяных и газовых залежей при проведении изыскательских работ и их промышленной обработки, а также может быть использовано для определения давления на конструкцию скважины.

Целью изобретения является измерение нормальных компонент тензора напряжений в нефтегазовых залежах.

На чертеже изображено устройство, общий вид.

В скважине 1 цементным мостом 2 закреплено устройство, состояшее из корпуса 3 в виде сплошного цилиндра, который герметично закрыт с одной стороны пробкой 4, с другой — наголовником 5. В наголовнике 5 посредством накидной гайки 6 закреплен карротажный кабель 7. Внутренний канал цилиндра 3 разделен перегородками 8 на три отдельных камеры. В нижнюю камеру введен для измерения вертикальных нормальных компонент тензора напряжений тензорезисторный датчик 9 давления с силовводящим штоком 10, ось которого направлена вдоль центральной оси корпуса 3. Силовводящий шток 10 соединен с гибкой чашечной мембраной 11, герметично закрывающей сквозное отверстие в пробке 4.

Для измерения нормальных компонент тензора напряжений в горизонтальной плоскости во взаимно перпендикулярных направлениях в переднюю камеру корпуса 3 введены два тензорезисторных датчика 12 и 13 давления с силовводящими штоками 10, оси которых расположены в одной плоскости во взаимно перпендикулярных направлениях.

Силовводящие штоки 10 соединены с гибкими чашечными мембранами 11, закрывающими герметично сквозные боковые отверстия в корпусе 3.

С целью исключения влияния осевой деформации корпуса 3 на тензорезисторные датчики 12 и 13, последние фиксируются в камере в осевом направлении тарельчатыми пружинами 14. Полости мембран 1! заполнены эластичным материалом 15 (например, резиной) заподлицо с корпусом 3, причем эластичный материал 15, также как и корпус 3 связан цементным мостом 2 со стенками скважины 1.

В верхней камере корпуса 3 заключены контактная группа 16 с электромеханическим приводом, датчики 17 наклона и азимута !8. Последние привязаны к осям измерения тензорезисторных датчиков 9, 12 и 13 с тем, чтобы обеспечить их ориентацию в скважине по странам света.

Устройство работает следующим образом.

Устройство закреплено в скважине 1 нефтегазовой залежи цементным мостом 2. Оси тензорезисторных датчиков 9, 12 и 13 и силовводящих штоков 10 сориентированы по странам света с помощью датчиков 17 наклона и азимута 18. Высота цементного моста 2 и его состав рассчитаны таким образом, чтобы давление в момент закрепления устройства было по значению близким к горному давлению, а после затвердевания цементно20 го моста 2 обеспечились бы жесткая связь датчиков 9, 12 и 13 и цилиндра 3 со стенками скважины и измерение нормальных компонент тензора напряжений в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

Неравное трехосное давление нефтегазовой залежи, характеризующейся тензором напряжения первого и второго напряженного состояния, передается через цементный мост

2, эластичный материал 15 на гибкие чашечные мембраны 11, силовводящие штоки 10 и тензорезисторные датчики 9, 12 и 13 давления. Последние, соответственно давлениям, действующим в трех взаимно перпендикулярных направлениях нефтегазовой залежи, преобразуются в электрические сигналы, которые поочередно с помощью контактной

35 группы 16 с электромеханическим приводом и карротажного кабеля 7 регистрируются измерительной аппаратурой, расположенной на поверхности скважины (не показана) .

Благодаря измерению каждой в отдель40 ности нормальных компонент тензора напряжений при изучении напряженного состояния нефтегазовой залежи значительно повышается информативность о происходящих физико-механических процессах, что дает возможность прогнозировать аномаль45 но высокие давления и вести наиболее эффективно разведочные работы.