SU1778286A1

SU1778286A1 - Уctpoйctbo для изmepehия дabлehия cpeды b зakoлohhom пpoctpahctbe ckbaжиhы

Info

Publication number: SU1778286A1
Application number: SU904867344A
Authority: SU
Inventors: Isaak M Barskij; David A Bernshtejn
Original assignee: Vnii Neftepromy Geofiz
Priority date: 1990-09-17
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1992-11-30

Description

Изобретение относится к промыслово-геофизическим исследованиям скважин и может применяться для изучения физических процессов в затрубном пространстве скважины: характера изменения давления в течение длительного времени; формирования цементного камня; контроля фактического состояния крепления скважин.

Известно устройство для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины, включающее герметичную камеру, внутри которой размещены Подвижный в осевом направлении шток с установленными на нем двумя источниками гамма-излучения^ поглощающий экран и механизм преобразования давг ления среды в осевое перемещение што- .

ка. Поглощающий экран выполнен симметричным относительно поперечного сечения с отличающейся толщиной стенок на противоположных концах, причем один из источников установлен против мак'симальной толщины экрана, а другой /против минимальной толщины стенки на другом его конце.

Механизм преобразования давления среды в осевое перемещение штока со-, держит поршень, воспринимающий давление среды в заколонном пространстве, к которому крепится шток с источниками, и силовой упругий элемент, представляющий собой спиральную пружину, обеспечивающую возвратное движение поршня и создающую противодействующее давлению усилие.

1778286 А1 '1778286

Существенным недостатком устройства является низкая надежность его работы. Обусловлено это тем, что в герметичной заполненной воздухом камере g давление среды близко к атмосферному, поэтому на поршень его уплотнительные элементы (резиновые кольца) действует значительный перепад давления,величина которого соответствует давлению jq среды в заколонном пространстве и может составлять более 100-200 кг/см. Это приводит к деформациям и быстрому износу уплотнительных элементов, что может привести к разгерметизации 45 и заполнению камеры скважинной жидкостью, так как поршень является подвижным.

Известно устройство для измерения давления среды в заколонном простран-20 стве скважины, обеспечивающее более высокую надежность, являющееся наибо-; лее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому эффекту и принятое за прототип. ?5 В данном устройстве герметичная полость заполнена жидкостью, а силовой упругий элемент выполнен в виде герме-; тичного эластичного баллона, заполненного газом, который выполнен с защит·;·30 ным перфорированным кожухом и разме- ¹щен внутри герметичной камеры. Такое решение обеспечивает уравновешивание _;давления среды на поршень с обеих его ; сторон, благодаря чему уплотнитель- 35 ные элементы поршня, служащие для герметизации, будут разгружены, чТо^ исключает их преждевременный износ и тем самым повышает надежность работы устройства по сравнению с анало“. дд ГОМ.

Вместе с тем, надежность работы устройства-прототипа остается недостаточно высокой, что обусловлено наличием движущихся и трущихся механи- 45 ческих деталей, в частности, поршня с уплотнительными элементами, которые подвержены механическому износу и старению (коррозии), особенно при длительной эксплуатации в условиях gg наличия агрессивных сред в скважинах. I Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет 'исключения применения движущихся и трущихся· механических деталей и в частности - поршня со штоком. ^}

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины, содежащем полый корпус, состоящий из двух емкостей, одна из которых выполнена герметичной, а другая сообщена с окружающей средой, гаммапоглощающий экран, два источника гамма-излучения, установленных на заданном расстоянии друг от друга,и силовой упругий элемент, выполненный в виде герметичного эластичного баллона, заполненного газом, согласно изобретению, герметичная емкость заполнена ксеноном и выполнена из двух сообщенных между собой камер, одна из которых имеет фиксированный объем, а другая образована силовым упругим элементом, один из источников гамма-излучения закреплен на боковой внутренней поверхности камеры фиксированного объема, а другой расположен на внешней поверхности корпуса.

На фиг. 1 представлено устройство для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 “ калибровочный график зависимости относительных значений.

Устройство содержит корпус 1 ,разде- i ленный на полости 2 и 3, причем полость 2 ; герметичная,а полость 3 выполнена о от- ; верстиями 4 для сообщения с внешней средой. Герметичная полость 2 состоит из ί камеры 5 с фиксированным объемом и упругого силового элемента 6, размещенного в полости 3 и сообщающегося с камерой 5 посредством канала 7·.Герметичная полость 2 заполнена газообразным ксеноном (Хе¹³¹ ) 8, выполняющим функцию гамма-поглощающего экрана. Устройство содержит источники 9 и 10гамма-излучения, которые разнесены относительно друг друга вдоль оси корпуса на расстояние порядка 25-30 см,, обеспечивающее их однозначную идентиФ фикацию при проведении измерений. При этом источник 9 закреплен на боковой внутренней поверхности камеры 5, а источник 10 размещен в нижней части корпуса 1. На внешней стороне корпуса 1 ¹ против камеры 5 со стороны источника 9 закреплен свинцовый экран 12 с коллимационным окном 13, направленным в сторону обсадной колонны 14. В корпусе 1 устройства имеется штуцер 11 для ' заполнения герметичной полости 2 (камер 5,6) ксеноном.

Устройство работает следующим образом.

Посредством специальных приспособ^ лений устройство закрепляют на наружной поверхности обсадных труб 14 так, чтобы оно по окончании· спуска обсадной колонны оказалось в заданном для исследования интервале заколонного пространства„ При давлении среды в заколонном пространстве, превышающем начальное давление ксенона 8· в герме- ю тичной полости 2, упругий силовой элемент 6 начнет сжиматься до тех пор^ пока давление среды не будет уравновешено давлением ксенона 8, Плотность ксенона будет при этом возрастать 15 пропорционально повышению давления.. среды в заколонном, пространстве. Уплотнение ксенона 8 в камере 5 приведет к увеличению поглощения гамма-излучения от источника 9,и, следовательно, к уменьшению регистрируемой интенсивности гамма-излучения.

Во ВНИИнефтепромгеофизики (г,Уфа) изготовлен экспериментальный образец ‘ предложенного устройства, который был испытан на модельной установке, позволяющей задавать различные значения гидравлического давления в заколонном пространстве. При этом регистрирующий Ϊ гамма-излучение прибор устанавливался внутри колонны, в качестве источников гамма-излучения 9 и 10 использовался кадмий-109 (Cd¹°⁹ ), энергия излучения которого составляет 87 КэВ, период,полураспада- 1,3 года. Для из-’ мерения интенсивностей гамма-излучения источником 9, и 10 устройства использовался серийный прибор радиоактивного каротажа (типа ДРСТ~3~6О, СГДТ-НВ, * РКС-3 и. др.) спускаемый в колонну на геофизическом кабеле. На фиг, 3 приведен калибровочный график зависимости относительных значений зарегистрированного излучения Т_От_Ч от давления * среды в заколонном пространстве Рс, где I _оГн = I, /1₂; Т.₄ - гамма-излуче6 нир, зарегистрированное против источника 9; - гамма-излучение, зарегистрированное против источника 10.

С целью сокращения габаритов герметичную полость 2 целесообразно заполнять ксеноном предварительно сжатым до давления в несколько атмосфер или десятков атмссфе'р.

Изобретение позволяет значительно повысить надежность работы устройства, так как обеспечивает его функционирование без наличия подвижных и трущихся элементов конструкции. Это позволяет уверенно использовать устройство для контроля за гидродинамическими процессами в заколонном пространстве скважин, в частности, для определения рерметичности цементного кольца; контроля формирования цементного камня и др.

Claims

Формула изобретения

Устройство для измерения давления среды в заколонном пространстве скважины, содержащее полый корпус, состоящий из двух емкостей, одна из которых выполнена герметичной,а другая сообщена с окружающей средой, гаммапоглощающий экран, два источника гаммаизлучения, установленных на заданном расстоянии друг от друга, и силовой упругий элемент, выполненный в виде герметичного эластичного баллона, заполненного газом, отличающеес я тем, что, с .целью повышения надежности в работе устройства, герметичная емкость заполнена ксеноном и выполнена из двух сообщенных между собой камер,одна из которых имеет фиксированный объем, а другая образована силовым упругим элементом, один источник гаммаизлучения закреплен на боковой внутренней поверхности камеры фиксированного объема,а другой расположен на внешней поверхности корпуса.

Фиг. 2

Фиг.1