Документ описывает изобретение устройства для определения давления в нефтяном пласте, предназначенного для измерений в скважинах. Устройство включает эластичную оболочку в виде тора, упругие стаканы и жесткие цилиндрические корпуса с уплотнительными секторами, что обеспечивает точное измерение давления. Основная цель изобретения - повысить точность измерений, устраняя погрешности, связанные с перемещением упругих стенок и изменением расстояний между элементами устройства.

1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28591
(51) E21C 39/00 (2006.01)
E21B 47/01 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/0851.1
(22) 26.06.2013
(45) 16.06.2014, бюл. №6
(72) Помашев Онал Парманкулович; Аширбекова
Роза Оразалиевна; Смаилова Гульбагдам Жусуповна
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Казахский
национальный технический университет им.
К.И. Сатпаева" Министерства образования и науки
Республики Казахстан
(56) SU 796421 A1, E21C 39/00, 15.01.1981
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ДАВЛЕНИЯ В НЕФТЯНОМ ПЛАСТЕ
(57) Изобретение предназначено для измерения
давления в нефтяном пласте. Устройство содержит
эластичную упругую оболочку в виде тора, надетого
на осевой стержень. Тор торцами контактирует с
упругими эластичными защитными стаканами. За
этими стаканами на концах осевого стержня
установлены жесткие металлические корпуса, в
которых выполнены две пары пазов и в них с
возможностью перемещения только в радиальных
направлениях установлены уплотнительные
секторы. Параллельно осевым стержням
установлены еще две пары дополнительных
стержней, которые разжаты попарно пружинами,
установленными в диаметрально перпендикулярных
отверстиях главного осевого отверстия. Эти
дополнительные стержни проходят через осевые
отверстия тора и концами перпендикулярно
соединенными с толкателями выдвигают секторы,
находящиеся в жестких корпусах, для закрытия
щелей вокруг устройства до стенки скважины.
Полость тора через трубопровод связана с
источником давления среды и сообщаются с
полостью измерительного манометра,
подключенного в систему для измерения давления
нефтяного пласта.
При достижении у тора рабочего давления, то
есть когда его внутреннее давление становится
равным давлению нефтяного пласта, то можно
снимать показания манометра, подключенного в
систему. Показание манометра - и будет равным
давлению в нефтяном пласте.
(19)KZ(13)A4(11)28591

2. 28591
2
Изобретение относится к устройствам,
используемым для определения давления путем
измерений в скважинах.
Известно устройство [А.с. СССР №796421,
опубликовано бюл. №2, от 15.01.1981г., МПК Е21С
39/00] для определения давления горных пород в
скважинах, содержащее осевой стержень с осевым
каналом для закачки рабочей жидкости в
эластичную упругую камеру, выполненную из куска
шланга , концы которой введены в металлические
стаканы и приклеены к внутренним бортовым
стенкам стаканов. Один из стаканов в центре дна
имеет отверстие с резьбой для герметичного
соединения осевого стержня и его осевого канала с
внутренним объемом эластичной упругой камеры.
Это выполняется для закачивания в камеру
жидкости и создания в ней начального давления, и в
последующем для замеров горного давления,
оказываемого на жидкость содержащуюся в камере.
К недостаткам этого устройства относятся: при
измерении горного давления, действующего на
эластичные стенки камеры изготовленные из
шланга, по мере роста горного давления
посаженные на клей в стаканах концы эластичной
упругой камеры начинают выпучиваться в сторону
зазора между устройством и стенкой скважины; эти
концы могут вообще расклеиться от давления и
выйти наружу; при малых же давлениях измерения
горного давления всегда несут в себе погрешности
из-за непостоянства расстояния между концевыми
стаканами устройства. Или то же самое -
непостоянна длина основного элемента -
эластичного упругого измерителя горного давления.
На фиг.1 показано устройство для определения
давления горных пород в скважинах; на фиг.2 -
устройство в рабочем состоянии при измерении в
скважине; на фиг.3 - узел секторов.
Устройство содержит эластичную оболочку,
выполненную в виде тора 1, надетого на стержень 2,
стаканы 3 из упругого эластичного материала,
контактирующие с тором 1, жесткие
цилиндрические корпуса 4, в каждом из которых
выполнены две пары пазов 5, уплотнители в форме
секторов 6, установленные с возможностью
перемещения в пазах 5, дополнительные стержни 7,
установленные параллельно стержню 2 и попарно
связанные пружинами 8, торцовые круглые
пластины 9, закрепленные на концах стержня 2
посредством контргаек 10, источник (не показан)
давления среды, связанный через трубопровод 11 с
полостью тора 1. Стержни 7 через толкатели 12
соединены с секторами 6. В скважину 13 устройство
досылается с помощью штанг (не показаны),
прикрепленных к стержню 2.
Устройство работает следующим образом.
Устройство устанавливают на заданном
расстоянии от устья пробуренной скважины 13 и по
напорному трубопроводу 11 в него накачивают
жидкость, которая заполняет замкнутый внутренний
объем тора 1.
По мере увеличения объема закчиваемой
жидкости стенки эластичного тора 1 начинают
расширяться в радиальных направлениях как в
сторону стенки скважины 13, так и в сторону
центрального стержня 2. При этом стенки тора 1,
направленные радиально от продольной оси
устройства, расширяют эластичные стаканы 3,
которые прижимаются к стенке скважины 13 и к
торцам корпусов 4, обращенных к стаканам 3.
Внутренние стенки тора 1, расщиряющиеся в
сторону стержня 2, перемещают две пары стержней
7, вставленные в сквозное продольное отверстие
тора 1 параллельно друг другу и центральному
стержню 2. Стержни 7 касаются стенки тора 1 по
всей длине, попарно разжаты пружинами 8,
проходящими через сквозные диаметральные
отверстия центрального стержня 2. При достижении
рабочего внутреннего объема все разжатые стержни
7 вдоль всей длины отверстия тора 1 параллельно
прижимаются к центральному стержню 2.
Разжимающие пружины 8 при этом полностью
помещаются в диаметральных сквозных отверстиях
центрального стержня 2. При таких перемещениях
двух пар стержней 7 к центральному стержню 2 их
концы, Г-образно соединенные с толкателями 12
секторы 6 строго в радиальных направлениях
перпендикулярно к стенке скважины 13. Толкатели
12 расположены попарно и могут перемещаться
один в другом в противоположных радиальных
направлениях. Выдвигаемые толкателями 12
секторы 6 имеют внешнюю кривизну 1/Rскв. и
внутреннюю кривизну l/Rтора, где Rcкв. и Rтора
соответственно радиусы скважины 13 и
продольного сквозного отверстия тора 1. Таким
образом, при полном выдвижении всех четырех
секторов 6 последние своими внешними контурами
образуют полную окружность, вступающую по всей
длине в контакт со стенкой скважины 13 и
прижимающуюся к ней. При этом секторы 6
полностью перекрывают кольцевой зазор,
образующийся между стенкой скважины 13 и
корпусами 4. Такое полное закрытие зазора
обслуживается еще тем, что внутренний диаметр
сквозного продольного отверстия тора 1 выбирается
таким образом, что расстояние между центральным
стержнем 2 и стержнями 7 равно высоте зазора
между стенкой скважины 13 и внешним контуром
устройства, т.е. перемещение стержней 7 с
толкателями 12 до центрального стержня 2 должно
быть равно величине -(D-d)/2, где D и d
соответственно диаметры скважины 13 и корпусов
4. Сквозное отверстие тора 1 имеет диаметр, равный
(D-d)+dcт, где dcт - диаметр центрального стержня 2,
что обеспечивает достаточный выход секторов 6 и
полное закрытие кольцевого зазора. Каждый сектор
6 является ¼ круга, соответствующего сечению
скважины 13, поэтому при выходе всех секторов 6
из их пазов 5 на (D-d)/2 радиусы их попарно
совпадают и идут параллельно друг другу вдоль
одной прямой.
При работе в скважине секторы 6 толщиной 5-6
надежно закрывают зазоры между устройством и
стенкой скважины. Это достигается тем, что
секторы изготовлены из прочной стали и не
полностью выходят из своих пазов 5. Смещенность
каждой пары пазов 5 вдоль оси относительно друг-

3. 28591
3
друга и относительно торца корпуса 4 на 10-12 мм
обеспечивает устойчивость работы корпусов 4 без
деформаций при воздействии на них сжимающих
сил в осевом направлении.
При точном подборе диаметра сменных круглых
пластин 9, позволяющих получить минимальный
зазор между стенками скважины 13 и устройства, и
прочном установлении их на концах центрального
стержня 2 достигается точно заданная рабочая
упруго-эластичная длина устройства, которая равна
расстоянию между серединами корпусов 4 и
сохраняется постоянной при работе в скважине.
Выдвинутые секторы 6 надежно сохраняют
постоянство рабочей длины устройства, что
обуславливает точность измерения давления в
нефтяном пласте по скважине.
При этом также достигается равномерное
распределение давления внутри замкнутого объема
тора 1. В случае достижения внутри тора 1
давления, соответствующего давлению в нефтяном
пласте весь упругий рабочий объем вдоль всей
рабочей длины устройства находится под
достигнутым в торе 1 давлением. В процессе же
измерения в скважине любые изменения давления
передаются на весь рабочий упругий объем
устройства и измерительный манометр системы (не
показанным на рисунке), что также обуславливает
точность измерения давления.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для определения давления горных
пород в скважинах, содержащее стержень с резьбой
на концах, упругую эластичную оболочку с
отверстием надетую на стержень, стаканы,
установленные на концах стержня и
контактирующие с эластичной оболочкой и
источник давления среды, соединенный
посредством трубопровода с эластичной оболочкой,
отличающееся тем, для измерения давления в
нефтяном пласте оно снабжено установленными на
концах стержня жесткими цилиндрическими
корпусами, в каждом из которых в двух взаимно-
перпендикулярных диаметральных направлениях со
смещением вдоль оси выполнены две пары пазов, а
в обращенном к стакану торце две пары щелей,
уплотнителями в виде секторов, установленных с
возможностью перемещения в пазах секторов,
четырьмя попарно подпружиненными
дополнительными стержнями, установленными
параллельно основному стержню и приходящими
через отверстие в оболочке и щели в корпусах, и
двумя сменными пластинами, закрепленными на
концах основного стержня, при этом эластичная
оболчка выполнена в виде тора, стаканы выполнены
из упругого эластичного материала и имеют щели
для дополнительных стержней на торцовых
поверхностях, концы дополнительных стержней
посредством толкателей связаны с секторами, а
радиусы кривизны внешней и внутренней
поверхностей секторов равны соответственно
радиусам скважины и центрального отверстия тора.

4. 28591
4
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч