Устройство для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКЕСПУБЛИК 77828 о 5 САНИЕ ИЗОБРЕТ тельеофи" штейнСССР12,05 26,04.ДАНЛЕ АНСТВЕ мыслово"геофи"затрубном н симмет го сече" тенок на 4 00 Ю ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельствоГ 16 О 6689, кл. Е 21 В 47/ОО,Авторское свидетельство СР 1680964, кл. Е 21 В 47/00,Ю) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИВМЕРЕНИНИЯ СРЕДИ В ЗАКОЛОННОМ ПРОСТСКВАЯИНЬ 3(57) Использование: прозические исследования в 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 источ" никами 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 ка" мер и заполнена ксеноном, Одна иэ ка" мер 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"излуцения 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 выполнерицным относительно поперецнония с отличающейся толщиной спротивоположных концах, причем один из истоцников установлен против мак" симальной толщины экрана, а другой " ,против минимальной толщИны стенки на другом его концеМеханизм преобразования давлениясреды 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.Существенным недостатком устройства является низкая надежность его ра"боты, Обусловлено это тем, что в гер"метичной заполненной воздухом камередавление среды близко к атмосферному,поэтому на: поршень его уплотнительныеэлементы (резиновые кольца) действуетзначительный перепад давления,величи"на которого соответствует давлению 1 Осреды в заколонном пространстве и2может составлять более 100-200 кг/см,Это приводит к деформациям и быстро"му износу уплотнительных элементов,что может привести к разгерметизациии заполнению камеры скважинной жид"костью, так как поршень является под"вижным.Известно устройство для измерениядавления среды в заколонном простран" рОстве скважины, обеспечивающее болеевысокую надежность, являющееся наибо",лее близким к заявляемому устройствупо технической сущности и достигаемо"му эффекту и принятое за прототип. 5В данном устройстве герметичная по"лость заполнена жидкостью, а силовойупругий элемент выполнен в виде герме-,тичного эластичного баллона, заполненного газом, который выполнен с защит",30ным перфорированным кожухом и разме"щен внутри герметичной камеры. Такоерешение обеспечивает уравновешиваниедавления среды на поршень с обеих его,сторон, благодаря чему уплотнительные элементы поршня, служащие длягерметизации, будут разгружены, чтоисключает их преждевременный износи тем самым повышает надежность рабо"ты устройства по сравнению с анало",гом.Вместе с тем, надежность работыустройства"прототипа остается недостаточно высокой, что обусловлено на"личием движущихся .и трущихся механи" 45ческих деталей, в частности, поршняс уплотнительными элементами, кото"рые подвержены механическому износуи старению (коррозии), особенно придлительной эксплуатации.в условияхналичия агрессивных сред в скважинах.Целью изобретения является повышение надежности устройстра за счет ис"ключения применения движущихся и тру"цихся механических деталей и в част"35ности - 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 другаясообщена с окружающей средой, гамма"поглощающий экран, два истоЧника гам"ма"излучения, установленных на заданном расстоянии друг от друга,и сило"вой упругий элемент, выполненный в виде герметичного эластичного баллона,заполненного газом, согласно изобре"тению, герметичная емкость заполненаксеноном и выполнена из двух сообщен"ных между собой камер, одна из кото"рых имеет Фиксированный объем, а дру"гая образована силовым упругим элемен"том, один из источников гамма"излучения закреплен на боковой внутреннейповерхности камеры фиксированногообъема, а другой расположен на внеш"ней поверхности корпуса,На Фиг. 1 представлено устройстводля измерения давления среды в зако".лонном пространстве скважины, общийвид на фиг, 2 - сечение А-Д нафиг. 1; на фиг. 3 - калибровочный гра"фик зависимости относительных значений,Устройство содержит корпус 1, разде(ленный на полости 2 и 3,причем полость 2герметичная,а полость 3 выполнена о:отверстиями 4 для сообщения с внешней средой. Герметичная полость 2 состоит иэкамеры 5 с Фиксированным объемом и уп"ругого силового элемента б, размещен"ного в полости 3 и сообщающегося с ка"мерой 5 посредством канала 7.,Герме"тичная полость 2 заполнена газообраз"ным ксеноном (Хе ) 8, выполняющимфункцию гамма"поглощающего экрана,У;тройСтво содержит источники 9 и 10гамма"излучения, которые разнесены от"носительно друг друга вдоль оси корпу"са на расстояние порядка 25"30 смобеспечивающее их однозначную идентиФикацию при проведении измерений. Приэтом источник 9 закреплен на боковойвнутренней поверхности камеры 5, а ис"точник 10 размещен в нижней части кор"пуса 1, На внешней стороне корпуса 1против камеры 5 со стороны источника9 закреплен свинцовый экран 12 с коллимационным окном 13, направленным всторону обсадной колонны 14, В корпусе 1 устройства имеется штуцер 11 длязаполнения герметичной полости 2 (ка"мер 5,б) ксеноном,Устройство работает следующим обра"ом.517782Посредством специальных йриспособлений устройство закрепляют на наружнойповерхности обсадных труб 1 так,чтобы оно по окончании спуска обсад"ной колонны оказалось в заданном дляисследования интервале эаколонногопространства. При давлении среды в эа"колонном пространстве, превышающемначальное давление ксенона 8 в герме" 10тичной полости 2, упругий силовойэлемент б начнет сжиматься до тех пор,н пока давление среды не будет уравно"вешено давлением ксенона 8. Плотностьксенона будет при этом возрастать 15пропорционально повышению давления.,среды в заколонном пространстве. Уплотнение ксенона 8 в камере 5 приве"дет к увеличению поглощения гамма"из"лучения от истоцника 9,и, следователь но, к уменьшению регистрируемой ин"тенсивности гамма"излучения.Во ВЙИИнефтепромгеоФизики (г.УФа)изготовлен экспериментальный образецпредложенного устройства, который былиспытан на модельной установке, позво"ляющей задавать различные значениягидравлического давления в эаколонномпространстяе. при этом. регистрирующий Югамма-излучение прибор устанавливал"ся внутри колонны, в качестве источников гамма-излучения 9 и 10 исполь"зовался надмий"109 (Сд), энергияизлучения которого составляет 87 КэВ,период.,полураспада,3 года. Рля измерения ийтенснвностей гамма"излученияистоцником 9 и 10 устройства использо"вался .серийный прибор радиоактивногокаротажа (типа РРСТ"60, СГЛТ-НВ, . 40РКГ"3 и др.) спускаемый в колонну нагеоФиэическом кабеле, На Фиг. 3 приве"ден калибровочный граФик зависимостиотносительных значений зарегистрированного излУчениЯ Тоот ДавлениЯ Д 5среды в заколонном пространстве Рс,где Тоти Тйа Т - гамма-излуче" ни, зарегистрированное против источника 9; Т - гамма-излучение, заре" гистрированное против источника 10.С целью сокращения габзритов гер" метичную полссть 2 целесообразно за" 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 трущих" ся 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 дреФ о р м у л а изобретенияУстройство для измерения давления среды в эаколоннон прсстранстве скважиы, 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 гаммаизлуцения закреплен на боковой внутренней поверхности камеры Фиксированного объема, а другой распо" ложен на внешней поверхности корпуса.1778286 Редактор 3 Составитель Л. КуклинаТехред М, Моргентал Корре акова Мотыль оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Заказ 4170 Тира ВНИИПИ Государственного комитет113035, Иосква,1 УЮ,о иэобр35, Рауш Подписноетениям и открытиям при ГКНП ССская наб., д. 4/5