Устройство для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины

СОВХОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1680964 п 9) 1 В 47/О САНИЕ ИЗОБРЕ Я сследовательск ой геофизики Барский и В.А.Рство СССР /06, 11 05 7 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(7.1) Всесоюзный научноинститут нефтепромысла. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ СРЕДЫ В ЗАКОЛОННОМ ПРОСТРАНСТВЕ СКВАЖИНЫ(57) Изобретение относится к геофизическим исследованиям в нефтяных скважинах и может быть использовано для контроля состояния цементного кольца при креплении скважин, Цель - повышение надежности работы устройства, Устройство содержит герметичную камеру 1, внутри которой размещен подвижный в осевом на1680964 10 20 25 3035 40 правлении шток 2 с источниками 3 и 4 гамма-излучения, поглощающий экран 5 и механизм преобразования давления среды в осевое перемещение штска 2. Последний содержит соединенный жестко со штоком 2 поршень 6 и упругий элемент, состоящий иэ герметичного эластичного баллона 7, помещенного в защитный кожух 8 с отверстиями 9. Баллон 7 заполнен сжатым газом 10, начальное давление которого равно нижнему пределу диапазона измеряемого давления среды. Поршень 6 делит корпус 17 на герметичную полость 1 и полость 18, сообщенную со скважинной средой через окна 19. ПоИзобретение относится к технике и методике промыслово-геофизических исследований скважин и может применяться для изучения физических процессов в заколонном пространстве скважины, в частности для изучения характера изменения давления в течение длительного времени, контроля фактического состояния цементного кольца при креплении скважин, контроля герметичности заколонного пространства Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.На чертеже схематично изображено устройство для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины, общий вид,устройство содержит герметичную камеру 1, внутри которой размещен подвижный в осевом направлении шток 2 с установленными на нем двумя источниками 3 и 4 гамма-излучения, поглощающий экран 5 и механизм преобразования давления среды в осевое перемещение штока, включающий жестко соединенный со штоком 2 поршень 6 и упругий элемент. состоящий изгерметичного эластичного баллона 7, помещенного в защитный кожух 8 с отверстиями9,Баллон 7 заполнен сжатым газом 10, начальное давление которого выбирают равным нижнему пределу диапазона измеряемого давления среды в заколонном пространстве. Защитный кожух 8 служит для предотвращения разрыва эластичного баллона при заполнении его газом.Для заполнения баллона может быть использован любой безопасный гаэ, например воздух, углекислый газ, аргон и Др, Для удобства сборки упругий элемент сочленен с головкой 11, ввинчиваемой в корпус камеры. В головке 11 выполнен штуцер 12 для заправки баллона газом. Все свооодное лость 1 заполнена трансформаторным маслом 13. Поглощающий экран 5 выполнен симметричным относительно плоскости поперечного сечения с максимальной и минимальной толщинами стенок, При измерении давления в заколонном простран.тве поршень 6 переместится на определенное расстояние, пропорцйональное измеряемому давлению, Измеряется нтенсивность гамма-излучения источ иков 3 и 4 излучения, отношение которых соответствует абсолютному значеню давления среды в заколонном пространстве. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. пространс, ео герметичной камеры 1 заполнено жидкостью 13, например трансформаторным маслом, Внутри камеры имеютсявыступы 14 и 15 для ограничения хода поршня 6.В качестве уплотнительных элементовпоршня применяют резиновые кольца 16.Поршень 6 делит корпус 17 на герметичнуюполость 1 и полость 18, сообщенную со скважинной средой через окна 19,Поглощающий экран 5 выполнен симметрично относительно плоскости поперечного сечения с отличающейся толщинойстенок на противоположных концах, причемв исходном состоянии один из источников 3установлен против минимальной толщиныстенки экрана, а другой 4 - против максимальной толщины стенки экрана.В верхней части корпуса герметичнойкамеры 1 выполнено технологическое отверстие 20, которое после сборки устройства герметизируется специальным винтом,Поскольку гидравлическое давлениесреды на поршень с обеих сторон всегдаодинаковое (уравновешенное), уплотнительные элементы поршня, служащие длягерметизации (например резиновые кольца), разгружены и поэтому не происходитих деформация и износ, благодаря чему повышается надежность и долговечность работы устройства. В качестве силовогоупругого элемента, обеспечивающего противодействующее внешнему давлению усилие,применяют герметичный эластичный баллон,помещенный в защитный кожух и заполненный сжатым газом.Начальное давление газа в баллоне определяют и устанавливают в соответствии сзаданным нижним пределом диапазона измеряемого давления среды, при этом поршень со штоком начинает перемещаться изначального своего положения только тогда, 168096410 15 20 25 30 35 40 45 50 когда давление среды в заколонном пространстве превышает начальное давление газа в баллоне. При дальнейшем повышении давления среды поршень давит на.жидкость, расположенную а камере, которая, в свою очередь, сжимает баллон с газом,Чем выше начальное давление в баллоне, тем выше верхний предел диапазона измеряемого давления, однако при этом повышается и нижний предел диапазона, так как при давлении среды, меньшем начального давления газа в баллоне. поршень со штоком перемещаться не будет. С целью расширения диапазона измеряемых давлений внутри камеры размещают несколько баллонов, заполненных газом до различных начальных давлений. 8 этом случае при низких давлениях среды работает баллон, в котором газ первоначально сжат, например до давления, близкого к атмосферному, затем при дальнейшем повышении давления внешней среды начинает работать следующий баллон, в котором га 1 з сжат до более высокого давления, например до 10 кг/см и т.д.При сборке устройства поршень 6 со штоком 2 опускают в крайнее нижнее положение до упора на выступ 15, Затем внутреннее пространство герметичной камеры заполняют трансформаторным маслом, после чего в корпус камеры ввинчивают пробку с баллоном 7, заполненным сжатым газом 10 и защищенным кожухом 8, При этом находящееся в камере.1 избыточное трансформаторное масло вытекает через технологическое отверстие 20, которое после окончания сборки герметизируется винтом.Целесообразно указанные операции сборки заранее производить в лабораторных условиях и на скважину доставлять устройство в рабочем состоянии.Устройство работает следующим образом,С помощью специальных приспособлений устройство для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины закрепляют на наружной поверхности обсадных труб при их спуске в скважину в заранее рассчитанных точках,так цтобы они при окончании спуска обсадной колонны оказались установленными в заданных для исследования интервалах заколонного пространства. Для измерения интенсивности гамма- излучения источников 3 и 4, отношение которых соответствует абсолютному значению давления среды в заколонном пространстве, используют регистрирующий гамма-излучение прибор, спускаемый в скважину(в колонну) на каротажном кабеле,в качестве которого может быть использован серийно выпускаемый прибор РК, например ДРСТ, СГДТ-З, РКСи др При давлении Рз среды в заколонном пространстве 18 превышающем начальное давление Рг газа 10 в баллоне 7, поршень 6 перемещается вверх и баллон 7 соответственно сжимается, При этом поршень 6 перемещается на определенное расстояние, пропорциональное значению измеряемого давления, и соответственно регистрируемая интенсивность источника 3 уменьшается, а интенсивность источника 4 увеличивается. Следует отметить, что давление жидкости Р 1 в камере 1 всегда равно давлению Рз среды в заколонном пространстве 18, воздействующему на поршень 6, благодаря чему поршень разгружен и его уплотнительные элементы (резиновые кольца 16) не деформируются и не изнашиваются.Формула изобретения 1, Устройство для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины, содержащее корпус, установленный в нем поршень со штоком, разделяющий корпус на две полости, одна из которых герметична, а другая с окном для сообщения со средой, установленные в герметичной полости поглощающий экран, симметричный относительно плоскости поперечного сечения с максимальной и минимальной толщинами стенок, два источника гамма-излучения, размещенные на штоке против максимальной и минимальной толщин стенок экрана, силовой упругий элемент и шток с возможностью осевого перемещения относительно поглощающего экрана, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, герметичная полость заполнена жидкостью, а силовой упругий элемент выполнен в виде герметичного эластичного баллона, заполненного газом. 2.Устройство поп.1, отл ич а ю щеес я тем, что герметичный эластичный баллон выполнен с защитным перфорированным кожухом,