Устройство для определения коэффициентафильтрации и пьезопроводностив водонасыщенных пористых породах, пройденных скважиной

Устройство для определения коэффициентафильтрации и пьезопроводностив водонасыщенных пористых породах, пройденных скважиной

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ti ц 7942 I 4

О П ИСАНИ-Е

ИЗОЫЕтЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.11.78 (21) 2689079 22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (51) М. Кл.з

E 21В 49!00

Государственный комитет (53) УДК 622.243 (088.8) по делам изобретений н открытий (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. Д. Аншин и А. А. Рыжов

Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ФИЛЬТРАЦИИ И ПЬЕЗОПРОВОДНОСТИ

В ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ПОРИСТЫХ ПОРОДАХ, ПРОЙДЕННЫХ СКВА)КИ НОЙ

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в гидрогеологии, инженерной геологии, в строительстве при изучении фильтрационных характеристик (коэффициентов фильтрации и пьезопроводности) пористых водонасыщенных пород, пройденных скважиной.

Известно устройство, реализующее способ определения фильтрационных характе- 10 ристик пористых водонасыщенных пород, при котором из изучаемого пласта откачивают жидкость в одной (центральной) скважине и измеряют расход-дебит в ней, а в нескольких других (наблюдательных) сква- 15 жинах через определенные промежутки времени наблюдают понижение уровня воды.

По данным измерений получают значения фильтрационных характеристик (1). Применяемое при этом оборудование содержит 20 следующие узлы: трубопровод для подачи воды, расположенный в центральной скважине, соединенный с насосом и фильтром, причем внутри трубопровода расположен расходомер, а в наблюдательных скважи- 25 нах расположены датчики уровня воды.

Иногда при откачках из центральной скважины пласт изолируют с помощью двух пакеров, расположенных выше и ниже фильтра. 30

Недостатком устройства является то, что в нем используются наблюдательные скважины, сооружение которых требует значительных трудовых и производственных затрат. Иногда стоимость наблюдательной скважины оценивается в 20 — 40 тыс. рублей.

Известно устройство для определения коэффициента фильтрации и пьезопроводностн в водонасыщенных пористых породах, пройденных скважиной, содержащее корпус, изолирующие пакеры, клапана, расходомер, насос, регистратор (2).

Недостатком устройства является то, что полученные с его помощью фильтрационные характеристики водонасыщенных горных пород определяются с низкой точностью, что обусловлено влиянием дополнительного сопротивления фильтра скважины на величину понижения уровня воды в скважине, и устройство не может быть использовано в пройденных ранее скважинах, так как в нем отсутствуют пакеры для устранения вертикального перетока в пространстве между внешней стенкой корпуса и внутренней стенкой скважины, Целью изобретения является повышение точности определения коэффициента фильтрации.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено установленными последовательно между фильтрами тремя пакерами, между которыми на поверхности корпуса расположены два датчика давления, а насос размещен между фильтрами, а также тем, что два датчика давления выполнены в виде дифференциального манометра.

794214

Регистратор 11 выполнен в виде двухканального перьевого самописца с отметчиком времени. При этом в одном канале регистрируется значение расхода, а в другом— значение разности давлений.

Величина коэффициента фильтрации Кф определяется для установившегося режима но формуле к QGT

- ст

На чертеже изображена принципиальная схема конструкции.

Устройство содержит кабель 1, корпуструбу 2, заглушки 3, изолирующие пакеры

4, насос 5, клапана б, дополнительные пакеры 7, фильтры 8, датчики давлений 9, расходомер 10, регистратор 11.

Устройство действует следующим образом.

После того как на каротажном кабеле 1 устройство опустили в скважину на заданную глубину, включают установленный в корпусе-трубе 2, ограниченной с торцов заглушками 3 и пакерами 4, насос 5. С помощью насоса 5 через систему клапанов б и подводящих труб (на чертеже они не показаны) нагнетается пластовая жидкость в пакеры 4 и пакеры 7, установленные для предотвращения возможных перемещений жидкости в пространстве между внешней поверхностью корпуса-трубы 2 и внутренней поверхностью обсадной трубы-фильтра скважины.

Как видно из чертежа, три пакера 7 размещены так: два — в пространстве между фильтрами 8 и датчиками давления 9, и один между датчиками давлений 9. Затем с помощью насоса 5 через один из фильтров 8 нагнетается, а через другой фильтр 8 откачивается пластовая жидкость. Одновременно с началом нагнетания — откачки начинает регистрироваться в двух точках водонасыщенного пласта с помощью датчиков давлений 9 разность давлений созданного гидравлического поля и количество жидкости, протекающей в единицу времени через внутреннее сечение корпуса-трубы 2, с помощью расходомера 10.

Так как в расчетные формулы для определения коэффициентов фильтрации и пьезопроводности входит разность давлений между двумя точками водонасыщенной пористой среды, то для регистрации этой разности давлений датчики давлений 9 устанавливают на внешней поверхности корпуса-трубы 2 на заданном расстоянии от фильтров 8. Полученные показания расходомер 10 и датчиков давлений 9 в виде электрических величин поступают через кабель 1 на двухканальный перьевой самопишущий регистратор 11 и регистрируются им непрерывно с момента пуска насоса 5. Чтобы не перегружать чертеж провода соединяющие расходомер 10, датчики давления 9, насос 5, с кабелем 1 на чертеже не показаны.

25 30

65 где Q„значение расхода в установившемся режиме;

ЛР„ — значение разности давлений в установившемся режиме, полученное с помощью датчиков давления;

Q — геометрический коэффициент установки, зависящий от взаимного расположения фильтров (стока и истока), через которые производится откачка и нагнетание жидкости в пористые водонасыщенные породы, и точек, в которых измеряется разность давлений с помощью датчиков давлений.

Если считать верхний и нижний фильтры точечными источником и стоком, соответственно, и обозначить на чертеже верхний фильтр точкой А, нижний фильтр точкой В, а точки, в которых измеряется разность давлений через М и N, а расстояние между этими точками через r, с соответствующими индексами, то Q определяется по формуле

1 1 1 1

+ гА,и где,г rA»r 8»

4 . (2) Как показывают расчеты, разность давлений в однородном пористом водонасыщенном пространстве при гам=rBK и rA»- rB»t в неустановившемся режиме может быть представлена следующим выражением:

Х ехр г — ехр, " d, (3)

4a (t — с) где 1 — время, отсчитываемое от момента пуска насоса; т — параметр интегрирования; а — коэффициент пьезопроводности, 2 Ф

К а= —;

p — упругоемкость среды.

Используя выражение (3) при известных величинах AP»i»-(t), Кф, Q определяют коэффициент пьезопроводности.

794214

Технико-экономическая эффективность от устройства заключается в том, что отпадает необходимость в бурении дорогостоящих наблюдательных скважин и одновременно повышается точность определения фильтрационных характеристик пласта водонасыщенных горных пород. При этом экономический эффект сводится к тому, что используется более простое и менее дорогостоящее оборудование. Так, например, не нужно большого количества труб для сооружения водоподъемника, как это имеет место при откачках из одиночных скважин, нет также необходимости в сооружении пьезометров.

Формула изобретения

1. Устройство для определения коэффициента фильтрации и пьезопроводности в водонасыщенных пористых породах, пройденных скважиной, содержащее корпус, изолирующие пакеры, клапана, фильтры, расходомер, насос, регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения коэффициента фильтрации, оно снабжено установленными последовательно между фильтрами тремя пакерами, между которыми на поверхности корпуса расположены два датчика давле10 ния, а насос размещен между фильтрами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что два датчика давления выполнены в виде дифференциального манометра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочное руководство гидрогеолога.

Книга 2. М., «Недра», 1967, с. 379.

2. Авторское свидетельство СССР

20 № 492617, Е 02D 1/00, 1975.