177013. lajstromszámú szabadalom • Fúrt olajkutak béléscsőoszlopainak alakváltozását és feszültségi állapotát mérő berendezés
3 177013 4 kívül a kábel bármilyen meghibásodása a mérési lehetőséget megszünteti és sem a mélységi műszeregységet, sem a kábelt nem lehet megjavítani. Ismert az olyan megoldás is, amely szerint a béléscsőoszlopra ható külső nyomás mérésére mérőjelátalakítóként erőmérő cellát alkalmaznak. Ezt az erőmérőcellát a mérési mélységben a béléscsőoszlop külső felületére erősítik. A mért jelek felszínre történő továbbítására a béléscsövek külső felületére erősített kábel szolgál. Ezt a megoldást ismerteti a Journal of Petroleum Technology c. folyóirat 1974. októberi száma, pp. 1159-1160 (T. K. Perkins és J. A. Rochon) „Studies of pres-, sures generated upon refreezing of thawed permafrost around a well bore” címen. Ezzel a mérőrendszerrel a sarkköri, örökké fagyott kőzetek átfúrásakor a béléscsőoszlopra ható nyomásokat mérték maximum 500 méter mélységig. A külső nyomások mérésére ismert egy olyan elvi megoldás (Izmajlov L. B., Abramova A. A., Beszpalov V. V., Dualev V. H.: „Usztrojsztvo dija izmerenija vnesnego davlenija na obszadnuja kolonnu”. Technika i technologija promüvki i kreplenija szkvazsin, Krasznodar, 1976. pp. 114-118) amely szerint a külső nyomást egy magnetoelasztikus jelátalakítóval mérik, a villamos jeleket az antimágneses csövön keresztül juttatják a béléscsőoszlop belsejében levő, kábeles beépítésű szondára, amelyről a villamos jeleket a kábelen keresztül továbbítják a felszínre. Ahhoz, hogy a béléscsőoszlopokat szilárdsági szempontból méretezni lehessen, szükséges ismerni a béléscsövek tényleges alakváltozását, illetve feszültség! állapotát. Az ismertetett megoldások erre nem adnak lehetőséget, mert alkalmazásuk esetén a béléscsövekre ható nyomásokat és nem a feszültségeket határozzák meg. A találmány szerinti megoldásnak megfelelő mérőberendezéssel az ismert mérőrendszerek hiányosságait kívánjuk kiküszöbölni. A találmány révén tehát azt a feladatot kell megoldani, hogy fúrt lyukak — elsősorban az olaj mezők feltárásánál fúrt lyukak — béléscsőoszlopainak alakváltozását és mechanikai feszültségi állapotának mérését lehessen elvégezni. Erre a célra egy mélységi mérőközdarabból, fúrólyuk szondából és felszíni mérő-regisztráló egységből álló rendszert konstruáltunk. Ez a mérőrendszer a béléscsövekben kialakuló alakváltozásokat méri, a mérőjelátalakító szerepét pedig a mérőközdarab külső felületére ragasztott nyúlásmérő bélyegek töltik be. A mért alakváltozásokból származtathatók - megfelelő átalakítás után - a mechanikai feszültség értékei. A találmányt a leíráshoz mellékelt rajz alapján részletesen is ismertetjük. A leíráshoz mellékelt ábrán a berendezést vázlatosan mutatjuk be, s a működés megértéséhez szükséges hivatkozási számokkal jelöltük a berendezés találmány szerint kialakított szerkezeti elemeit. A berendezés részletes ismertetése előtt táblázatba foglaltuk a különböző igénybevételeket és ezek hatására kialakuló alakváltozásokat: Igénybevételek Alakváltozások 1. Nyomáskülönbség 1. Tangenciális (a külső és alakváltozás belső nyomás (külső átmérő mértékadó növekedése, különbsége) vagy csökkenése 1.1. hőmérsékletkülönbség 2. Tengelyirányú 2. Hosszirányú terhelés alakváltozás 2.1. húzóerő 2.2. nyomóerő 2.3. térbeli hajlítás 2.4. hőmérséklet különbség A berendezésbe épített 1 mérőközdarab antimágneses acélból készült. A mérőjeíátalakítóként szereplő 8 nyúlásmérő bélyegek az 1 mérőközdarab külső felületére vannak ragasztva. Az 1 mérőközdarab két béléscső közé, menetes karmantyús kötéssel van beszerelve, (önmagában ismert megoldás, a rajzon ezért nem ábrázoltuk.) A 8 nyúlásmérő bélyegek az 1 mérőközdarab palástján 90°-ként vannak elhelyezve, ennélfogva egy síkban négy mérőhely alakítható ki. A mért alakváltozás villamos jellé való átalakítására, annak feldolgozására az 1 mérőközdarab külső felületére szerelt nyomtatott áramkörökből kialakított 7 elektronikus egység szolgál, amelyet 4 védőköpeny burkol. Az 7 elektronikus egység 1 at térben van, míg a nyúlásmérő bélyegek és a kivezetések szigetelésére 5 gumiköpeny, illetve kiöntőanyag szolgál. Az 1 mérőkózdarabra ragasztott 8 nyúlásmérő bélyegek, valamint a 7 elektronikus egység áramellátását a 6 fúrólyukszondák végzik. A 6 fúrólyukszondák 3 karottázskábelen vannak leeresztve a 2 béléscsőoszlopba, az 1 mérőközdarab beépítési mélységéig. A mérőrendszer villamos energiával történő táplálását a felszínről kábelen keresztül 220 V feszültségű, 50 Hz frekvenciájú árammal biztosítjuk. A 2 béléscsőoszlopra ható különböző igénybevételek hatására az antimágneses 1 rnérőközdarabban az igénybevételekkel arányos feszültségi, illetve deformációs állapot alakul ki. Az alakváltozásokat mérő 8 nyúlásmérő bélyegek villamos kapcsolásával lehetőség nyílik az egyes erőhatások okozta nyúlások szelektív, egyedi mérésére. A villamos energia táplálása az alábbi átalakítás szerint zajlik le: váltakozó áram -»• mágneses fluxus -> váltakozó feszültség egyenfeszültség A 8 nyúlásmérő bélyegekről érkező villamos jel (ellenállás) a 7 elektronikus egységben több lépcsőben frekvenciává alakul át és az antimágneses 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
