Устройство для измерения гидростатического давления в скважине

Устройство для измерения гидростатического давления в скважине

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сои)3 Советских 1

Республик Д 3 О Я р Я f Я Н Я Я, 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ",вт. св..Iz-зу— (22) Заявлено 25.04.77 (21) 2478036/22-03 (51) М.Кл." Е 21 В 47/06

Е21 В 47/00 с присоединением заявок № 2478037/22-03

¹ 2478038/22-03, № 2478039/22-03, ¹ 2478042/22-03, ¹ 2478043/22-03, № 2478044/22-03, ¹ 2478045/22-03

Государственны% комитет (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.06.79. Бюллетень ¹ 24, (45) Дата опубликования описания 13.07.79

an делам изобретений и открытий (53) УДК 522.24.05 (088.8) (72) Авторы изобретек .я

О. Ф. Андреев, T. A. Антонова, Л, М. Верховский, А. Н. Герман, Б. В. Дегтярев, А. С. Кузнецов, H. Б. Мизулина, M. И. Подоляко, В. С. Смирнов, М. М. Стрижак и Е. A. Солодкин

Всесоюзиый нау но-исследовательский институт природных газов (71) 3 ая вигель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕHHÍ

ГИДРОСТАТИт1 ЕС VG ГО ДАВЛ ЕНИЯ В СКВАЖИ HE

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано, в частности, при изучении взаимодействия системы скважина мерзлый грунт на экспериментальных и опытно-промышленных скважинах, предназначенных для изучения поведения мерзлоты и отработки конструкций эксплуатационных скважин в районах Севера.

Известно устройство для измерения давления в заколонном пространстве скважин с помощью глубинного датчика давления, который состоит из внутрискважинного датчика давления, закрепленного на внешней поверхности обсадных труб и соединенного кабелем связи с наземной вторичной аппаратурой и источником питания (1).

Внутрискважинный датчик давления нредста вляет собой герметичный сосуд, в кото„ом находится полупроводниковый чувствительный элемент, наклеенный на внутреннюю сторону эластичной мембраны.

Измерение давления осуществляют путем измерения деформации мембраны при воздействии на нее окружающей среды.

Известен также заколонный измеритель давления, который также включает внутрискважинный датчик давления, кабель связи и вторичную аппаратуру (2).

В ук,",занном устройстве использован ферритовый магнитоупругий датчик давления, обеспечивающий возможность раздельного измерения давления жидкой и твердой фазы в заколонном пространстве скважин.

Недостатком указанных устройств является то, что при цементировании скважин после твердения цемента датчик оказывается внутри цементного камня, который может частично или полностью перекрыть доступ жидкости к чувствительному элементу датчика. Кроме того, затвердевание цемента на поверхности чувствительчого элемента или эластичной диафрагмы резко по15 вышает их жесткость. В результате точность и достоверность измерений гидростатического давления после затвердевания цемента существенно уменьшается.

Целью изобретения является обеспечение возможности замера гидростатического давления в породах за цементным камнеi . за счет создания надежного гидравлического контакта датчика давления с породой.

Это достигается тем, что устройство

25 снабжено жестко соединенным с корпусом и сообщающимся с ним упругим патруоком с заглушкой с размещен IbIM в ней узлом разгерметизации. При этом узел разгерметизации выполнен,в виде пробки из карбозО натных материалов,,например мрамора, и

670722 электромагнитного клапана, а внутренний канал патрубка заполнен соляной кислотой; пробки из водорастворимого материала, например сахара; пробки из пи рофорного материала, например термита, и соединенного с ней электрозапала; оловянной пробки, зараженной перед спуском в скважину «оловянной чумой»; резиновой проб,ки, а внуTpeHIHHH канал патрубка заполнен бензином; ледяной пробки; пробки из материала, вступающего в химическую реакцию с водой, например карбида кальция; кумулятивного заряда взрывчатого вещества с химическим взрывателем замедленного действия.

На фиг. 1 представлена схема установки IB скважине устройства для измерения гидростатического давления; на фиг. 2—

KolHIcTpvII

Предложенное устройс Dво состоит из датчика (да вления, закрепленного на обсадной колонне 2 и связанного кабелем связи 8 с вторичной аппаратурой 4. На корпусе датчика 1 размещен упругий патрубок 5.

Упругий патрубок 5 состоит из упругого элемента б, выполненного, например в виде резинового шланга, заполненного жидко стью. Для придания шлангу большей упругости и защиты его от механических по вреждений при спуске в скважину на шланге помещена стальная пружина 7. Упругий элемент б закреплен на корпусе датчвка 1 давления с помощью штуцера 8, а его свободный конец закрыт заглушкой 9, в которой размещен узел разгерметизации 10. В полость датчика 1 давления помещена мембрана 11 с тензочувствительным элементом

12. Полость над мембраной 11 заполнена жидкостью через отверстие, закрытое пробкой 13.

Узел разгерметизации может быть выполнен в виде пробки 14 из мрамора и элвктромагнитного клапана 15 (см. фиг. 3); пробки 1б из сахара или карбида кальция и защитной резиновой пробки 17 (см. фиг. 4); пробки 18 из термита, элекврозапала 19 и защитной парафиновой пробки

20 (см. фиг. 5); кумулятивного заряда 21 .. химического взрывателя 22 замедленного действия (см. фиг. 6); ледяной или резиновой пробки 28 (см. фиг. 7); оловянной пробки 24 и ампулы 25 с оловянной чумой (см. фиг. 8).

Устройство работает следующим образом.

При спуске в скважину обсадной колонны 2 с укрепленным на ней датчиком 1 давления,конец упругого патрубка 5 в силу воей упругости стремится максимально отклониться от стенми обсадной колонны и коснуться стенки скважины. Длина упругого патрубка выбирается такой, чтобы обес15

3О

65 печить касание стенки скважины даже при наличии в месте установки датчика более вли менее значителыных каверн диаметром

0,8 — 1,2 л. После завершения спуска обсадной колонны 2 производят приподъем ее на 20 — 30 сл, в результате чего свободньш конец патрубка 5 врезается в горные породы 26. Затем производят цементирование кольцевого пространства между обсадной колонной 2 и породами 26 цементным раствором 27.

Далее происходит разрушение узла разгерметизации.

В случае, когда узел разгерметизации выполнен в виде ледяной пробки, процесс разрушения узла разгерметизации происходит следующим образом.

В процессе затвердевания цемента температура его повышается выше 0 С. При этом пробка 28 тает, мембрана 11 датчика оказывается в гидравлическом контакте с поровой жидкостью в горных породах 26 за цементным камнем. Измеряемое давление перерабатывается тензочувствительным элементом в электрический сигнал и по кабелю связи 8,передается на вторичную аппаратуру 4. Если по условиям сооружения скважины во избежание оттаивания .мерзлоты цементирование и затвердевание цемента предусмотрено осуществлять при отрицательных температурах, оттаивание пробки 23 происходит после запуска скважины в эксплуатацию.

В случае выполнения узла разгерметизация в виде резиновой пробки процесс его разрушения происходит следующим образом.

Через некоторое время после затвердевания цемента происходит растворение резинового шланга и пробки 28 бензином, которым заполнена внутренняя полость патрубка 5. При этом герметичность шланга нарушается, и мембрана 11 датчика оказывается в пидравлическом контакте с поровой жидкостью в горных породах 26 за цементным камнем. Измеряемое давление перерабатывается тензочувствительным элементом 12 в электрический сигнал и по кабелю связи 3 передается на вторичную аппаратуру 4.

В случае выполнения узла разгерметизации в виде пробки из карбида кальция процесс его разрушения происходит следующим образом.

Перед спуском в скважину из заглушки

9 удаляют защитную резиновую пробку 17.

Через некоторое время после спуска и цементирования обсадной колонны заверша«тся химическая реакция между материалом пробки 16 и пластовой жидкостью, лробка 16 разрушается, и мембрана 11 датчика оказывается в гидравлическом контакте с поровой жидкостью, находящейся в горных породах 26 за цементным камнем.

670722

В случае выполнения узла разгерметизации в виде оловянной пробки, зараженной «оловянной чумой», процесс его разрушения происходит следующим образом.

Перед спуском датчика давления в скважину оловянную пробку 24 заражают «оловяннойй чумой», т. е. порошкообразной аллотропной модификацией олова, для чего разбивают ампулу 25. Через некоторое время после затвердевания цемента олово пробки

24 переходит в по рошкообразную аллотропную форму. При этом пробка 24 разрушается, и мембрана датчика 11 оказывается в гидравлическом контакте с поровой жидкостью в горных породах 2б за цементным камнем. Преимуществом такого способа разгерметизации упругого патрубка 5 заключается в том, что нарушение герметичности происходит автоматически и при отрицательных температурах вблизи стенки скважины.

В случае выполнения узла разгерметизации в виде п робки из мрамора и электромагнитного клапана процесс его разрушения происходит следующим образом.

В зада нное время после спуска и цементирования обсадной колонны подают сигнал на электромагнитный клапан 15, открывая доступ соляной кислоте, которая заполняет внутреннюю полость упругого патрубка 5 и и робки 14. В результате химической реакции между мрамором и кислотой пробка 14 разрушается и мембрана датчика 11 оказывается в гидравлическом контакте с поровой жидкостью, находящейся в горных породах 2б за цементным камнем.

В случае выполнения узла разгерметизации в виде пробки из термита и электрозапала процесс его разрушения происходит следующим образом.

Через некоторое время после спуска и цементирования обсадной колонны с помощью электрозапала 19 воспламеняют заряд термита. При этом под воздействием высокой температуры выплавляется парафиновая пробка 20, и мембрана датчика 11 оказьпвается в гидравлическом контакте с поровой жидкостью,,находящейся в горных

II1oipopax 2б за цементным камнем.

В случае выполнения узла разгеметизации в виде кумулятлвного заряда взрывчатого вещества с химическим взрывателем за.медленного действия процесс его разрушения происходит следующим образом.

В заданное время после затвердевания цемента п роисходит срабатывание заряда

21 взрывчатого вещества. При этом заглушка 9 разрушается, и мембрана датчика 11 оказывается в гидравлическом контакте с паровой жидкостью в горных породах 2б за цементным камнем. Срабатывание кумулятивного заряда отмечается по скачку давления в момент взрыва. При наличии такого скачка с последующим падением давления до величины, блйвкой к

Зо

65 гилростатпческому давленшо на глубин установки датчика, достигается уверенность в том, что установлена надежная гидравлическая связь между датчиком давления и поровым пространством в горных породах.

В случае выполнения узла разгерметизации в виде пробки пз сахара его разрушение происходит следующим образом.

Перед спуском скважины из заглушки

9 вынимают резиновую пробку 17, освобождая доступ пластовой влаги к водорастворимой пробке 1б из сахара.

Через некоторое время после спуска и цементирования обсадной колонны материал пробки 1б,растворяется путем диффузии в пластовой жид кости, и мембрана датчика

11 оказывается в гидравлическом контакте с поровой жидко стью, находящейся в ropBbIx породах 2б за цементным камнем.

Длина сахарной пробки подбирается опытным путем в зависимости от заданного времени разгерметизации упругого элемента.

Для уменьшения времени растворения пробки и большей надежности процесса разгерметизации в качестве жидкости, заполняющей упругий патрубок 5, может быть использована вода.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения гидростатического давления в сыважине, содержащее датчик давления, установленный в корпусе на наружной поверхности обсадной колон ны, канал связи между датчиком и поверхностью земли и вторичную аппаратуру, отлич ающееся тем, что, с целью обеспечения возможности замера гидростатического давления в породах за цементным камнем за счет создания надежного гидравлического контакта датчика давления с породой, оно снабжено жестко соединенным с корпусом и сообщающимся с ним упругим патрубком с заглушкой с размещенным в ней узлом разгерметизации.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е сс я тем, что узел разгерметизации выполнен в виде пробки из карбонатных материалов, например мрамора, и электромагнитного клапана, а внутренний канал патрубка заполнен соляной кислотой, 3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что узел разгерметизации выполнен в виде пробки из водорастворпмого материала, например сахара.

4. Устройство п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узел разгерметизации выполнен в виде пробки из пирофорного материал;, например термита, и соединенного с ней электрозапала.

5. Устройство и. 1. отличающееся тем, что узел разгерметизации выполнен в виде оловянной пробки, зараженной перед

670722

Т ;1

77 спуском и скважину «оловянной чумой». б. Устройство п. 1, отличающееся тем, что узел разгерметизации выполнен в виде резиновой пробки, а внутренний канал патрубка заполнен бензином.

7. Устройство п. 1, отличающееся тем, что узел разгерметизации выполнен в виде ледяной пробки, 8. Устройство п. 1, отличающееся тем, что узел разгерметизации выполнен в виде пробки из материала, вступающего в химическую реакцию с водой, например карбида кальция.

9. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что узел разгерметизации выполнен в виде кумулятивного заряда взрызчатого вещества с химическим взрывателем замедленного действия. г

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Новые пути получения технологической информации с забоя скважины при

10 бурении. — Труды Тюменского инду стриалыного института, вып. 9, Тюмень, 1974.

2. Методика измерений давления и температуры в зацементированной части за15 колонного пространства скважины К раснодар, ВНИИКрнефть, 1975, 670722 фас 3

Фи г.6

Фиг.5

Редактор Д. Павлова

Корректор С. Файн

Заказ 461/832 Изд. ¹ 373 Тираж 657 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Составитель Н. Чижикова

Текред А. Камышникова

Г

L

1