Устройство для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины

 

Использование: промыслово-геофизические исследования в затрубном пространстве скважин Сущность изобретения: герметичная емкость выполнена из двух сообщенных между собой камер и заполнена ксеноном. Одна из камер имеет фиксированный объем, а другая образована упругим силовым элементом Устройство имеет два источника гамма-излучения0 Один источник гаммаизлучения установлен на боковой по- 4 верхности внутри камеры фиксированного объема о Другой источник гамма-излучения расположен на внешней поверхности корпуса. Изменение давления окружающей среды посредством стенок силового элемента приводит к изменению плотности ксенона в емкости и интенсивности излучения источника гаммаизлучения в ней. 3 ило 43 ел с

и 9) (I I) (s»s F. 21 В 47/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1, V

00 (л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕ НТН ОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4867344/03 (22) 17.09.90 (46) 30.11.92. Бюл. Р 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофи" эики

I (72) И.М. Барский И Д,А. Бернштейн (56) Авторское свидетельство СССР

Г 1606689, кл. Е 21 В 47/00, 12.05.89.

Авторское свидетельство СССР

Р 1680964, кл. F 21 В 47/00, 26.04.90. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАНЛЕНИЯ СРЕДИ В ЗАКОЛОННОМ ПРОСТРАНСТВЕ

СКВАЯИНЬ3 (57) Использование: промыслово"геофи" зические исследования в затрубном

Изобретение относится к промысло" во"геофизическим исследованиям сква" жин и может применяться для изучения

Физических процессов в затрубном про" странстве скважины: характера измене" ния давления в течение длительного времени; Формирования цементного кам" ня; контроля Фактического состояния крепления скважин.

Известно устройство для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины, включающее герметич" ную камеру, внутри которой размещены подвижный в осевом направлении шток с установленными на нем двумя источниками гамма-излучения, поглощающий экран и механизм преобразования дав-. ления среды в осевое перемещение што" пространстве скважин. Сущность иэоб" ретения: герметичная емкость выполнена ив двух сообщенных между собой камер и заполнена ксеноном. Одна иэ камер имеет фиксированный объем, а дру" гая образована упругим силовым элементом. Устройство имеет два источника гамма-излучения. Один источник гамма" излучения установлен на боковой по- — ". верхности внутри камеры фиксированного объема. Другой источник гамма-излучения расположен на внешней поверхности корпуса. Изменение давления окружающей среды посредством стенок силового элемента приводит к изменению плотности ксенона в емкости и интен. сивности излучения источника гамма излучения в ней. 3 ил. ка. Поглощающий экран выполнен симметричным относительно поперечного сече" ния с отличающейся толщиной стенок на противоположных концах, причем один из источников установлен против мак" симальной толщины экрана, а другой ", против минимальной толщИны стенки на другом его конце.

Механизм преобразования давления среды в осевое перемещение штока со", держит поршень, воспринимающий давле ние среды в заколонном пространстве, .к которому крепится шток с источниками, и силовой упругий элемент, пред: ставляющий собой спиральную пружину, обеспечивающую возвратное движение поршня и создающую противодействующее давлению усилие. 1778286

Существенным недостатком устроист/ ва является низкая надежность его ра" боты. Обусловлено это тем, что в гер" метичной заполненной воздухом камере давление среды близко к атмосферному, поэтому на: поршень его уплотнительные элементы (резиновые кольца) действует значительный перепад давления,величи" на которого соответствует лавлению 1р среды в заколонном пространстве и

2 может составлять более 100-200 кг/см, Это приводит к деформациям и быстро". му износу уплотнительных элементов, что может привести к разгерметизации и заполнению камеры скважинной жидкостью, так как поршень является под" вижным.

Известно устройство для измерения давления среды в заколонном простран" g() стве скважины, обеспечивающее более высокую надежность, являющееся наибо", лее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемо" му эффекту и принятое за прототип. 5

В данном устройстве герметичная по" лость заполнена жидкостью, а силовой упругий элемент выполнен в виде герме-, тичного эластичного баллона, заполнен" ного газом, который выполнен с защит 30 ным перфорированным кожухом и разме" щен внутри герметичной камеры. Такое решение обеспечивает уравновешивание

1 давления среды на поршень с обеих его, сторон, благодаря чему уплотнительные элементы поршня, служащие для герметизации, будут разгружены, что исключает их преждевременный износ и тем самым повышает надежность рабо" ты устройства по сравнению с анало". гом.

Вместе с тем, надежность работы устройства"прототипа остается недостаточно высокой, что обусловлено на" личием движущихся .и трущихся механи" 4g ческих деталей, в частности, поршня с уплотнительными элементами, кото" рые подвержены механическому износу и старению (коррозии), особенно при длительной эксплуатации в условиях наличия агрессивных сред в скважинах.

Целью изобретения является повыше", ние надежности устройстра за счет ис" ключения применения движущихся и тру" ц>ихся механических деталей и в част"

i5 ности - поршня со штоком

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерени я давле" ния среды в заколонном пространстве скважины, содежащем полый корпус, сос" тоящий из двух емкостей, одна из ко" торых выполнена герметичной, а другая сообщена с окружающей средой, гамма" поглоцающий экран, два истоЧника гам" ма"излучения, установленных на заданном расстоянии друг от друга,и силовой упругий элемент, выполненный в виде герметичного эластичного баллона, заполненного газом, согласно изобретению, герметичная емкость заполнена ксеноном и выполнена из двух сообщен" ных между собой камер, одна из кото" рых имеет фиксированный объем, а дру" гая образована силовым упругим элементом, один из источников гамма-излучения закреплен на боковой внутренней поверхности камеры фиксированного объема, а другой расположен на внеш" ней поверхности корпуса, На фиг. 1 представлено устройство для измерения давления среды в зако". лонном пространстве скважины, общий вид; на Фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 " калибровочный гра" фик зависимости относительных значений.

Устройство содержит корпус 1„разде»

) ленный на полости 2 и 3,причем полость 2 герметичная,а полость 3 выполнена о:отверстиями Й для сообщения с внешней сре» дой. Герметичная полость 2 состоит иэ камеры 5 с Фиксированным объемом и уп" ругого силового элемента б, размещен" ного в полости 3 и сообщающегося с камерой 5 посредством канала 7.,Герме" тичная полость 2 заполнена газообразным ксеноном .(Хе ) 8, выполняющим функцию гамма-поглощающего экрана.

УстройСтво содержит источники 9 и 10 гамма"излучения, которые разнесены отHocHTeIlbHo друг друга вдоль оси корпу" са на расстояние порядка 25"30 см,, обеспечивающее их однозначную иденти фикацию при проведении измерений. При этом источник 9 закреплен на боковой внутренней поверхности камеры 5, а источник.10 размец>ен в нижней части кор"

1 пуса 1. На внешней стороне корпуса 1 против камеры 5 со стороны источника

9 закреплен свинцовый экран 12 с кол лимационным окном 13, направленным в сторону обсадной колонны 14. В корпу1 се 1 устройства имеется штуцер 11 для заполнения герметичной полости 2 (камер 5,б) ксеноном.

Устройство работает следующим обра" >ом.

5 1778?

Посредством специальных йриспособ» лений устройство закрепляют на наружнои поверхности обсадных труб 14 так, чтобы оно по окончании спуска обсад" ной колонны оказалось в заданном для исследования интервале эаколонного пространства. При давлении среды в эаколонном пространстве, превышающем начальное давление ксенона 8 в герме" 1р тичной полости 2, упругий силовой элемент 6 начнет сжиматься до тех пор, ...н пока давление среды не будет уравно" вешено давлением ксенона 8. Плотность ксенона будет при этом возрастать 15 пропорционально повышению давления.. среды в заколонном пространстве. Уплотнение ксенона 8 в камере 5 приве" дет к увеличению поглощения гамма"из" лучения от источника 9,и, следователь.20 но, к уменьшению регистрируемой ин" тенсивности гамма-излучения.

Во ВЙИИнефтепромгеофизики (г.УФа) изготовлен экспериментальный образец предложенного устройства, который был испытан на модельной установке, позво" ляющей задавать различные значения гидравлического давления в эаколонном пространстяе. При этом. регистрирующий 30 гамма-излучение грибор устанавливал" ся внутри колонны, в качестве источников гамма-излучения 9 и 10 исполь" зовался надмий"109 (Cd ), энергия излучения которого составляет 87 КэВ, период.,полураспада-» 1,3 года. Для измерения ийтенснвностей гамма-излучения источником 9 и 10 устройства использо" вался .серийный прибор радиоактивного каротажа (типа PPCT"3"60, СГЛТ-НВ, . 4p

PKC"3 и др.) спускаемый в колонну на геофизическом кабеле, На фиг. 3 приве" ден калибровочный график зависимости относительных значений зарегистрированного излучения T.a, „ от давления 4g среды в заколонном пространстве Рс, где Т От„ Т,!Т, Т, — гамма"излуче"

I ни, зарегистрированное прот в источника 9; I — гамма-излучение, зарегистрированное против источника 10.

С целью сокращения габаритов герметичную полссть 2 целесообразно "a" полнять ксеноном предварительно сжа" тым до давленил в несколько атмосфер или десятков атмссфер.

Изобретение позволяет значительно повысить надежность работы устройства, так как обеспечивает его Функционирование беэ наличия подвижных и трущихся элементов конструкции. Это позволя" ет уверенно использовать устройство для контроля эа гидродинамическими процессами в заколонном пространстве скважин, в частности для определения герметичности цементного кольца; контроля Формирования цементного кам-ня и дре

Ф о р м у л а изобретения

Устройство для измерения давления среды в эаколоннон прсстранстве скважи ы, содержащее полый корпус, состоящий иэ двух емкостей, одна из которых выполнена герметичной, а другая сообще" на с окружающей средой, гаммапогло" щающий экран, два источника гаммаиз" лучения, установленных на заданном расстоянии друг от друга, и силовой упругий элемент, выполненный в виде герметичного эластичного баллона, за" полненного газом, о т л и ч а ю щ е е" с я тем, что, с .целью повышения на" дежности в работе устройства, герме . тичная емкость заполнена ксеноном и выполнена из двух сообщенных между со" бой камер, одна из которых имеет Фик" сированный объем, а другая образована силовым упругим элементом, один ис" точник гаммаизлучения закреплен на боковой внутренней поверхности камеры

Фиксированного объема, а другой распо" ложен на внешней поверхности корпуса.

1778286

1778286

20 4 б ЮО Фд

Фаге. 3

Составитель Л. Куклина

Техред И. Иоргентал Корректор А. Мотыль

Редактор 3. Ходакова

МФ ЭФ

Заказ 4170 Тираж П одписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101