устройство для калибровки скважинной геофизической аппаратуры

Формула изобретения

1. Устройство для градуировки скважинной геофизической аппаратуры нейтронного каротажа, содержащее корпус, заполненный сыпучим материалом, в виде фракций мраморной крошки и кварцевого песка, воспроизводящим физические свойства газонасыщенного пласта, вдоль вертикальной оси, корпуса расположена обсаженная скважина, отличающееся тем, что сыпучий материал содержит дополнительную фракцию в виде твердых элементов водородосодержащего вещества, равномерно распределенных по объему корпуса.

2. Устройство для градуировки скважинной геофизической аппаратуры нейтронного каротажа по п.1, отличающееся тем, что элементы водородосодержащего вещества выполнены в виде крошки полимеров высокого или низкого давления.

3. Устройство для градуировки скважинной геофизической аппаратуры нейтронного каротажа по п.1 или 2, отличающееся тем, что элементы водородосодержащего вещества выполнены в виде полиэтиленовых гранул, равномерно размещенных в среде из мраморной крошки и кварцевого песка, а объемное соотношение долей мраморной крошки, кварцевого песка и гранул выбрано из соотношений: К_п=1-V_мр-V_п; V _мр+V_п+V_гр=(1-К_о); К _г=(1-V_гр)/К_п; 0<V_мр <К_о; 0<V_п<(1-V_мр)·К _о, где К_о=0,6 - постоянный коэффициент, характеризующий объемную долю порового пространства при однофракционном насыпном заполнении; К_п - коэффициент пористости; К_г - коэффициент газонасыщенности; V_мр, V_п , V_гp - объемные доли мраморной крошки, кварцевого песка и полиэтиленовых гранул соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области метрологического обеспечения скважинной геофизической аппаратуры, а именно к созданию стандартных образцов для калибровки скважинной аппаратуры нейтронного каротажа, работающей на газовых месторождениях и подземных хранилищах газа (ПХГ).

Из уровня техники известен ряд калибровочных устройств, обеспечивающих метрологический контроль скважинной геофизической аппаратуры, содержащих модель пласта:

- Модель буровой скважины из прозрачного материала, в затрубное пространство которой помещен имитатор бурового шлама, выполненный в виде яркоокрашенного бисера. Патент Российской Федерации на полезную модель № 20532, МПК E21B 21/00, 2001.

- Стенд, предназначенный для исследования пластовых процессов и включающий блоки: модели пласта, создания рабочего давления, заполнения рабочими флюидами, контрольно-регулирующую и запорную аппаратуру, систему сепарации исследуемых флюидов. Р.И.Вяхирев, А.И.Грищенко, P.M. Тер-Сакисов. Разработка и эксплуатация газовых месторождений. М.: Недра, 2002. 880 с.

- Одномерная модель пласта в виде трубы длиной 2,2 м и внутренним диаметром 10 см, изготовленная из нержавеющей стали Х18Н10Т и заполненная предварительно промытым кварцевым песком фракции 0,09-0,125 мм. Патент Российской Федерации на полезную модель № 72347, МПК G09B 23/06, 2008.

- Комплект ГСО объемного влагосодержания карбонатных горных пород (комплект НК) состоит из трех стандартных образцов:

НК-1 представляет собой сборку из монолитных блоков белого мрамора Коэлгинского месторождения по ГОСТ 9479-98. В центральном ряду из пяти блоков пробурено пять скважин диаметрами 76; 96; 146; 196; 244 мм.

НК-2 и НК-3 изготовлены из гранул того же мрамора. В НК-2 использованы гранулы двух размеров: 25-35 мм (крупная фракция) и 7-12 мм (мелкая фракция). В НК-3 использованы гранулы одной фракции - 7-12 мм. В обоих СО гранулы засыпаны в корпус, представляющий собой емкость цилиндрической формы диаметром 1,7 м и высотой 2,9 м. По оси корпуса стандартных образцов вмонтированы цилиндрические стаканы из тонкой листовой стали, воспроизводящие скважины диаметром 96, 196, 243 мм. Межгранулярное пространство заполнено пресной водой.

- Комплект ГСО НХ, состоящий из четырех стандартных образцов.

Стандартный образец НХ-1 представляет собой бассейн с поперечными размерами 4×6 м и глубиной 4 м, заполненный водой ГОСТ Р 51232-98.

Стандартные образцы НХ-2 и НХ-3 конструктивно идентичны. Каждый из них выполнен в виде двух полых коаксиальных стальных цилиндров. Внутренний цилиндр имитирует скважинное отверстие, толщина его стенок составляет 1,0 мм, диаметр 196 мм. Корпус (внешний цилиндр с днищем и крышкой) имеет размеры: 2,6 м (высота) и 2,4 м (диаметр). Пространство между цилиндрами заполнено твердой фракцией в виде гранул, а поры насыщены питьевой водой.

НХ-2 заполнен крошкой из белого мрамора Коэлгинского месторождения по ГОСТ 9479-84 размером 10-20 мм.

НХ-3 заполнен двухфракционной смесью: крупная фракция - крошка Коэлгинского мрамора размером 20-30 мм, мелкая фракция - кварцевый песок по ГОСТ 22551-77.

В стандартных образцах НХ-2, НХ-3, НХ-4 к скважине пристыкован зумпф глубиной 1,2 м и диаметром 400 мм. Электронная версия ООО «Газпромгеофизика», 2009 г.

Все известные стандартные образцы и имитаторы скважин с моделью пласта имеют однофракционное заполнение: или мраморная крошка, или бисер, или песок, и поэтому дают не полную картину при калибровке приборов и оценке состояния скважин.

Наиболее близким устройством для градуировки и поверки аппаратуры по контролю технического состояния нефтяных и газовых скважин является стандартный образец, содержащий два полых коаксиальных стальных цилиндра. Внутренний цилиндр имитирует скважинное отверстие, толщина его стенок составляет 1,0 мм, диаметр 196 мм. Корпус (внешний цилиндр с днищем и крышкой) имеет размеры: 2,6 м (высота) и 2,4 м (диаметр). Пространство между цилиндрами заполнено твердой фракцией в виде гранул и заполнено смесью: крупная фракция - крошка Коэлгинского мрамора размером 20-30 мм, мелкая фракция - кварцевый песок по ГОСТ 22551-77.

Недостатком прототипа является неполное воспроизведение свойств газонасыщенного пласта и, как следствие, пониженная точность калибровки приборов.

Данное изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение точности калибровки скважинной геофизической аппаратуры нейтронного каротажа, используемой в газонасыщенных пластах.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для градуировки скважинной геофизической аппаратуры нейтронного каротажа, содержащем корпус, заполненный сыпучим материалом, в виде фракций мраморной крошки и кварцевого песка, воспроизводящим физические свойства газонасыщенного пласта, вдоль вертикальной оси корпуса расположена обсаженная скважина, сыпучий материал содержит дополнительную фракцию в виде твердых элементов водородосодержащего вещества, равномерно распределенных в объеме корпуса. Элементы водородосодержащего вещества выполнены в виде крошки из отходов вторичных полимеров высокого и низкого давления. Элементы водородосодержащего вещества выполнены в виде гранул, равномерно размещенных в среде из мраморной крошки и кварцевого песка, а объемное соотношение долей мраморной крошки, кварцевого песка и гранул выбрано из соотношений: K _п=1-V_мр-V_п; V_мр+V _п+V_гр=(1-К_о); K_г=(1-V _гр)/K_п; 0<V_мр<K_o ; 0<V_пр<(1-V_мр)·K_о , где: K_о=0,6 - постоянный коэффициент, характеризующий объемную долю порового пространства при однофракционном насыпном заполнении; К_п - коэффициент пористости; К_г - коэффициент газонасыщенности; V_мр; V_п ; V_гр - объемные доли мраморной крошки, кварцевого песка и полиэтиленовых гранул соответственно.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлены схематично: 1 - корпус, 2 - гранулы мраморной крошки, 3 - кварцевый песок, 4 - водородосодержащий материал, 5 - обсаженная скважина.

На фиг.2 показана зависимость К_п от К _г при использовании полиэтиленовых гранул 3-4 мм. На фиг.2 идет добавление (справа налево) полиэтиленовой крошки с шагом 0,02 м³.

На фиг.3 - для полиэтиленовых гранул 1-2 мм. На фиг.2 и 3 верхняя кривая построена при содержании мрамора в модели 0 м³, далее построены кривые при содержании 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6 м³. На фиг.3 идет добавление (справа налево) полиэтиленовой крошки с шагом 0,05 м³.

Изготовление устройства осуществляется следующим образом. Корпус 1 вокруг обсаженной скважины 5 заполняют смесью из трех фракций: мраморной крошкой - 2, кварцевым песком 3 и водородосодержащим материалом - 4. Введение водородосодержащего вещества в модель пласта скважины позволяет повысить точность результатов для калибровки скважин.

Для повышения адекватности свойств модели свойствам газонасыщенного пласта фракции мраморной крошки - 2, кварцевого песка 3 и водородосодержащего материала - 4 перемешивают до гомогенного состояния, чтобы в единице объема все фракции находились в нужном количественном соотношении, а затем заполняют корпус 1 устройства для градуировки скважинной геофизической аппаратуры нейтронного каротажа. Калибруемый прибор помещают в скважину 2 и, изменяя наполнение корпуса водородсодержащим материалом, варьируют параметры модели пласта.

Водородосодержащий материал 4 выполнен или в виде полиэтиленовых гранул, или в виде крошки на основе полимеров высокого давления ПВД, или полимеров низкого давления ПНД, полипропилена ПП и других. ООО «Полимер Ресурс». «Высококачественные полимеры в виде дробленки, гранулята». Гранулят ПВД, ПНД, ПП. Дробленка ПВД, ПНД, ПВХ, ПП, ПС, ПК, УПМ, ПСМ, АБС. «Высококачественные вторичные полимеры», 2008 г.

ПВД: 10803-020, 11503-70, 15313-003, 15813-020. ПВД-кабельный: 153-02К, 153-10К. ПНД: 277-73, 276-73, 271-274К, 273-83, ПЭ 80Б-275, ПНД 293-285Д, ПЭ2НТ05-5. ЭБФ, ЖПП. ООО "РАЙФ+", 2009 г.