Устройство для измерения гидростатического давления в скважине

по делам изобретении и открытий(43) Оп убликовано та опублик 72) Авторы изобретени О, фндре в,А, Н, Герман, Б, В. Дегтярев М. И. Бодоляко, В, С Верховский(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГИДРОСТАТИт 1 ЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИНИзвестен также заколо давления, который также скважинный датчик давл зи и вторичную аппаратур нныи измеритель включает внутри- ения, кабель свя 121,Изобретение относится к области нефтяной и газовой промьпцленности 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 11.Внутрискважинный датчик давления л собой герметичный сосуд, в котором находится полупроводниковый чувствительный элемент, наклеенный на внутреннюю сторону эластичной мембраны, Измерение давления осуществляют путем измерения деформации мембраны при воздействии на нее окружающей среды. В указанном устройстве использованферритовый магнитоупругий датчик давления, обеспечцваюший 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 цли полностью перекрыть доступ жидкости к чувствительному элементу датчика. Кроме того, затвердевание цемента на поверхности чувствительного элемента или эластичной дцафрагмы резко по вышает их жесткость. В результате точность и достоверность измерений гидростатического давления после затвердевания цемента существенно уменьшается.Целью изобретения является обеспече ние возможности замера гидростатическогодавления в породах за цементным камнех.за счет создания надежного гидравлического контакта датчика давления с породой,Это достигается тем, что устройство 25 снабжено жестко соединенным с корпусоми сообщающимся с ним упругим патруоком с заглушкой с размещенным в ней узлом разгерметизации. При этом узел разгерметизации выполнен,в виде пробки из карбо натных материаловнапример мрамора, и15 20 25 зо 40 45 50 55 60 65 электромагнитного клапана, а внутренний канал патрубка заполнен соляной кислотой; пробки из водорастворимого материала, например сахара; пробки из пирофорного материала, например тсрмита, и соединенного с ней электрозапала; оловянной пробки, зараженной перед спуском в скважину оловянной чумой; резиновой проб,ки, а внутренний 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 в скважине устройства для измерения гидростатического давления; на фиг. 2 - конструкпия устройства для измерения гидростатического давления; на фиг. 3 - 8 представлены варианты конструктивного выполнения узла разгерметизации.Предложенное устройство состоит из датчика 1 давления, закрепленного на обсадной колонне 2 и связанного кабелем связи 3 с вторичной аппаратурой 4. На корпусе датчика 1 размещен упругий патрубок б.Упругий патрубок 6 состоит из упругого элемента б, выполненного, например в виде резинового шланга, заполненного жидкостью. Для придания шлангу большей упругости и защиты его от механических повреждений 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 мем.брана 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 электромагнитного клапана 16 (см. фиг. 3); пробки 1 б 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 21химического взрывателя 22 замедленного действия (см, фиг. 6); ледяной или резиновой пробки 23 (см. фиг. 7); оловянной пробки 24 и ампулы 26 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 б в силу воей упругости стремится максимально отклониться от стенми обсадной колонны и коснуться стенки скважины. Длина упругого патрубка выбирается такой, чтобы обеспечить касание стенки скважины даже при наличии в месте установки датчика более ели 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 6 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 23 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 3 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 разгерметивации в виде резиновой пробки процесс его разрушения происходит следующим образом.Через некоторое время после затвердев ания цемента происходит растворение резинового шланга и пробки 23 бензином, которым заполнена внутренняя полость патрубка б. 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 завершается химическая реакция между материалом пробки 16 и пластовой жидкостью, пробка 16 разрушается, и мембрана 11 датчика оказывается в гидравлическом контакте с поровой жидкостью, находящейся в горных породах 26 за цементным камнем.В случае выполнения узла разгерметизации в виде оловянной пробки, зараженной оловянной чуиой, процесс его разрушения происходит следующим образом.Перед спуском датчика давления в скважину оловянную пробку 24 заражают оловянной чумой, т. е. порошкообразной аллотропной модификацией олова, для чего разбивают ампулу 25. Через некоторое время после затвердевания цемента олово пробки 24 переходит в порошкообразнуьо аллотропную форму. При этом пробка 24 разрушается, и мембрана датчика 11 оказывается в гидравлическом контакте с поровой жидкостью в горных породах 2 б 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 разгерметььзации в виде пробки из мрамора и электромагнитного клапана процесс его разрушения происходит следующим образом.В заданное 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 пробки 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 2 б за цементным камнем.В случае выполнения узла разгерметизации в виде пробки из термита и электро- запала 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 жидкостьюнаходящейся в горных породах 2 б за цементным камнем,В случае выполнения узла разгеметизации в виде кумулятлвного заряда взрывчатого вещества с химическим взрывателем замедленного действия процесс его разрушения происходит следующим образом.В заданное время после затвердевания цемента происходит срабатывание заряда 21 взрьъвчатого вещества. При этом заглушка 9 разрушается, и мембрана датчика 11 оказывается в гидравлическом контакте с поровой жидкостььо в горных породах 2 б за цементным камнем. Срабатывание кумулятивного заряда отмечается по скачку давления в момент взрыва. При наличии такого скачка с последующим падением давления до величины, блйвкой к5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6065 гилростатпческому давленшо на глубин установки датчика, достигается увереьььсость в том, что установлена надежная ььдравлпческая 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 1 б из сахара.Через некоторое время после спуска и цементирования обсадной колонны материал пробки 1 б,растворяется путем диффузии в пластовой жидкости, и мембрана датчика 11 оказывается в гидравлическом контакте с поровой жидкостью, находящейся в горБых породах 2 б за цементным камнем. Длина сахарной пробки подбирается опытным путем в зависимости от заданного времени разгерметизации упругого элемента. Для уменьшения времени растворения пробки и большей надеиности 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 колонны, канал связи между датчиком и поверхностью земли и вторичную аппаратуру, отличающееся 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, отличающесс 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. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узел разгерметизации выполнен в виде оловянной пробки, зараженной перед670722 2 спуском и скважину оловянной чумой.б. Устройство п, 1, о тл и ч а ю ще ес я тем, что узел разгерметизации выполнен в виде резиновой пробки, а внутренний канал патрубка заполнен бензином.7. Устройство п. 1, о тл и ч а ю щ ее с я 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, отл ич а ю щ е ес я тем, что узел разгерметизации выполнен в виде кумулятивного заряда взрызчатого вещества с химическим взрывателем замедленного действия. го Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе: 1. Новые пути получения технологической информации с забоя скважины при 10 бурении. - Труды Тюменского индустриалыного института, в;п. 39, Тюмень, 1974.2. Методика измерений давления и температуры в зацементированной части за Гколонного пространства скважины К расд нодар, ВНИИКрнефть, 1975,670722 Ф О.2 Составитель Н, Чижикова Текред А, Камышникова Павлов Редактор тор С. Файн Харьк. фил, пред. Патент Заказ 461/832 Изд М 373 Тираж 657 Подписи НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5