Глубинные расходомеры и дебитомеры реферат

Обновлено: 05.07.2024

При разработке многопластовых объектов возникает необ­ходимость их послойного изучения, связанная с количественной оценкой притока жидкости по каждому пропластку или прие­мистости пропластков нагнетательных скважин. Для этой цели применяют дистанционные приборы, с помощью которых полу­чают информацию о значениях дебитов (расходов) жидкости (газа) в разных точках по толщине продуктивного пласта. С помощью скважинных расходомеров можно также получить более точную кривую дополнительного притока жидкости в скважину после ее остановки, чем кривую, построенную по показаниям устьевых и глубинных манометров.

Приборы для измерения расходов жидкости и газа в сква­жинах условно подразделены на расходомеры, предназначен­ные для измерения расходов воды и влажного пара, нагнетае­мых в скважину, и дебитомеры, служащие для определения дебитов нефти и газа.

Измерения расходов жидкости в скважинах имеют свои осо­бенности, обусловленные прежде всего тем, что они проводятся в трубопроводах, образуемых открытым стволом скважины или эксплуатационной колонной, площадь поперечного сечения которых в месте замера обычно неизвестна. Поэтому при опре­делении только скорости потока жидкости или газа нельзя точно измерить расход, равный произведению скорости на пло­щадь поперечного сечения трубопровода. Кроме того, глубин­ный снаряд может занимать различные положения по сечению трубопровода и в зависимости от этого показания даже на одной и той же глубине будут неодинаковыми.

В связи с этим глубинные расходомеры (дебитомеры), как правило, снабжены специальными пакерами, предназначенными для направления всего измеряемого потока через калиброван­ное сечение прибора и центровки положения глубинного сна­ряда в стволе скважины. Пакер раскрывается в скважинес помощью силового привода, управляемого с поверхности. В ка­честве пакеров применяют резиновые оболочки, раскрываемые гидравли-чески с помощью насосов, и металлические пластины, раскрываемые с помощью микроэлектродвигателей.

Чувствительным элементом большинства глубинных прибо­ров служит турбинка. На практике широко применяют глубин­ные турбинные дебитомеры с металлическим пружинным па­кером.

Для контроля расходов воды в нагнетательных скважинах часто используют беспакерные расходомеры с центратором, а также расходомеры с бесприводным пружинным пакером. Расходомеры с резиновым (абсолютным) пакером применяют довольно редко.

Рекомендуемые материалы

Дистанционные дебитомеры РГД-2М, РГД-36, Кобра-Р36 и ДГД в основном применяют для исследования добывающих скважин: фонтанных и насосных.

Дебитомер РГД-2М состоит из турбинного датчика рас­хода и пакерующего устройства с приводом от электродвига­теля (рис. 11.1). Поток жидкости направляется пакером в корпус датчика расхода и вращает турбинку 8, на оси которой укреплен магнит 7, взаимодействующий с магнитоуправляемым контактом 6, размещенным в герметичной камере. При вращении турбинки контакт размыкает и замыкает электрическую цепь питания с ча­стотой, пропорциональной скорости ее вращения, и следова­тельно, объемному расходу жидкости.

Пакер расходомера раскрывается с помощью блока управ­ления 1 и электродвигателя постоянного тока 2. Каркас пакера изготовлен из пружинящих лент, обтянутых оболочкой из ткани или пленки. В закрытом состоянии оболочка пакера находится под трубой 9, перекрывающей входные отверстия. При вклю­чении двигателя через редуктор 3 уплотненный вал вращает ходовые винты 4 и 5. Труба 9 перемещается вверх и снима­ется с пакера фонарного типа, состоящего из пружинных лент 11 и манжеты 13, выполненной в виде полого усеченного ко­нуса с диафрагмой 12. При дальнейшем движении труба через крестовину 15 и тягу 10 поднимает втулку 14, к которой кре­пятся пластины каркаса. Во время сжатия пластин пакер перекрывает кольцевую площадь и прижимает оболочку к об­садной трубе. Жидкость через входные окна поступает в ка­либрованный канал, где установлена турбинка, и через отвер­стия выходит из прибора. После проведения измерений пакер закрывается. Реверс двигателя обеспечивается за счет изме­нения полярности напряжения.


Рис. 11.1. Глубинный дебитомер РГД-2М


Рис. 11.2. Глубинный дебитомер ДГД-8

Дебитомеры типа ДГД предназначены для исследова­ния фонтанных скважин, оборудованных лифтом малого диа­метра или остеклованными трубами. Дебитомер ДГД-8 с диа­метром корпуса глубинного прибора 26 мм спускают в затрубное пространство глубинно-насосных скважин. Датчик расхода этого прибора (рис. 11.2) состоит из турбинки 7 с постоянным магнитом 6 и магнитоуправляемого контакта 5. Пакер 9 пред­ставляет собой оболочку, обтягивающую пружинные ленты, расположенные по диаметру прибора. Для увеличения верх­него предела измерения в оболочке могут быть сделаны от­верстия.

Открывается пакер с помощью электродвигателя 7, кото­рый через редуктор 2 вращает ходовой винт 3 и перемещает поступательно уплотненный шток 4 с размещенным на нем преобразователем. При этом тяга 8, соединенная с ползуном 10, сжимает пружины пакера, который принимает сферическую форму и перекрывает кольцевой зазор. Для включения и от­ключения электродвигателя предназначены концевые микро­выключатели 11. Характеристика дебитомеров указанных ти­пов приведена в табл. 11.1.

Характеристика дебитомеров с управляемым пакером

Предел измере­ния дебита, м 3 /сут

Рабочее давление, МПа

Рабочая темпера­тура, °С

11.2 Комплексные приборы

Для получения наиболее достоверных результатов исследо­вания скважин необходимо контролировать не только характер изменения давления, температуры и расхода жидкости, но и со­держание в ней воды и газа, вязкость, плотность и другие па­раметры.

В последние годы при исследованиях скважин стали приме­нять глубинные комплексные приборы, предназначенные для определения в процессе исследования нескольких физических величин: давления, температуры, расхода и содержания нефти, воды и газа в потоке.

Для определения фазовых соотношений потока используют конденсаторы. Емкость плоского или цилиндрического конден­сатора зависит от его геометрических размеров и диэлектриче­ской проницаемости среды, находящейся между обкладками. Изменение диэлектрической проницаемости среды при постоян­ных размерах вызывает соответствующее изменение емкости конденсатора, что позволяет определить процентное отношение, например, воды и нефти по известным диэлектрическим посто­янным отдельно воды и нефти.

Глубинные влагомеры обычно применяют в сочетании с дебитомерами. При исследованиях скважин с помощью таких комплексных приборов получают ценную информацию о местах притока жидкости и ее обводненности по отдельным пластам и пропласткам.

Комплексные приборы ВРГД-36 и Кобра-36РВ со­держат преобразователи расхода и влажности, а также пакети­рующее устройство. Преобразователь влагомера, в полости ко­торого смонтирован магнитный прерыватель датчика расхода, выполнен в виде цилиндрического конденсатора.

Емкость конденсатора зависит от его геометрических разме­ров и диэлектрической проницаемости среды, находящейся между обкладками. Изменение диэлектрической проницаемости среды при постоянных размерах конденсатора вызывает изме­нение его емкости, что позволяет определять фазовое соотноше­ние в потоке воды и нефти по известным диэлектрическим по­стоянным отдельно воды и нефти.

Нижний конец преобразователя влагомера используется в качестве верхней опоры оси турбинки, на которой укреплены магниты, взаимодействующие с магнитным прерывателем тока. Последовательное расположение турбинки и проточного кон­денсатора способствует образованию части конденсата мелко­дисперсной смеси, проходящей за счет турбулизирующего эф­фекта вращения турбинки.

Эти приборы снабжены пакером с электромеханическим приводом, конструкция которого унифицирована с пакерующим устройством расходомера РГД-2М или Кобра-36РВ. Выходной сигнал, передаваемый на поверх­ность по одножильному кабелю, несет двойную информацию: о со­держании воды в нефти и час­тоте вращения турбинки.

Частотный сигнал, модулиро­ванный по амплитуде, по кабелю поступает на вход наземного блока, где происходит его уси­ление и разделение на два ка­нала. В первом канале происхо­дит выделение несущей частоты, характеризующей влажность по­тока жидкости, во втором — мо­дулирующей частоты, характери­зующей частоту вращения тур­бинки.


Катушки индуктивности датчиков давления и расхода вхо­дят в состав колебательных контуров LC-генераторов. Поэтому при изменении индукти-вности изменяется частота выходного сигнала. Преобразование индуктивности в частоту происхо-дит в электронных блоках 5 и 7. Датчики подклю-чаются к наземной аппаратуре последовательно посредством вызова сигнала или автоматически через 10-12 с. При подключении по вызову время измерения неограниченно. В автоматическом режиме ра­боты время измерения составляет 2-3 с.

Пакерующее устрой­ство состоит из пакера, образованного металлическими пласти­нами 12, пары винт—гайка 15 и электродвигателя 17. Пла­стины пакера, образующие каркас, закреплены во втулках в два ряда. Нижняя подвижная втулка 14 соединена с гайкой, переме­щающейся по ходовому винту 13, который через редуктор 16 со­единен с валом электродвигателя. При открытии пакера по сиг­налу с поверхности гайка вначале совершает движение по вин­товой линии, перемещаясь по пазу со скосом. Пластины 12 каркаса изгибаются и прижимают надетую на них оболочку к стенкам скважины. В конце хода гайка перемещается поступа­тельно по пазу, параллельному осевой линии, в результате чего усиливается прижатие пластин к стенкам скважины. При дви­жении гайки по винтовой линии пластины каркаса, закреплен­ные шарнирно на втулке 14, поворачиваются под углом к обра­зующей. Закрытие пакера происходит в обратном порядке. Диаметр корпуса при­бора составляет 40 мм при длине 2800 мм. Предел измерения давления 25 МПа, погрешность ±1,5%. Диапазоны измеряе­мых расходов мо­гут быть 1—60 или 2—150 т/сут. Предел измерения темпера­туры -100 °С с погрешностью ±1,5%. Масса глубинного при­бора не более 15 кг.

Особенности развития глубинной механической расходометрии в России. Основное предназначение глубинных расходомеров. Анализ глубинных механических расходомеров с точки зрения структуры потокометрического устройства. Характеристика пакерного расходомера.

Рубрика Производство и технологии
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 24.09.2012
Размер файла 1005,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

В настоящей статье дана краткая справка по истории развития глубинной механической расходометрии в нашей стране; сделан обзор серийных глубинных расходомеров; проведен критический анализ трех, наиболее распространенных, структур механических расходомеров; определены требования к конструкциям современных глубинных расходомеров; предложена оригинальная конструкция беспакерного высокочувствительного механического расходомера.

Специфические условия, при которых работают глубинные приборы: большая глубина спуска, доходящая до нескольких километров; высокие температуры и давления; ограниченные габариты насосно-компрессорных труб; необходимость получения высокой точности результатов измерения выдвигают очень жесткие требования к чувствительным элементам глубинных приборов. К ним относятся: большой диапазон измерений, высокая чувствительность, малая инерционность, термобаростойкость, стабильность при изменении физико-химических свойств пластовой жидкости, стабильность во времени, коррозионная стойкость или защищенность от воздействия коррозийно-активной пластовой жидкости, виброустойчивость или защищенность от ударов и тряски, малогабаритность.

В разработанных ранее конструкциях глубинных механических расходомеров использовались несколько типов датчиков:

а) датчики расхода, основанные на принципе постоянного перепада давления;

б) датчики поплавково-пружинные;

в) датчики с заторможенной турбинкой;

г) датчики с вращающейся турбинкой;

д) прочие конструкции.

Глубинные расходомеры постоянного перепада давления в СССР были впервые разработаны в 1953-1954 гг. Расходомеры этого типа были просты в изготовлении, имели равномерную шкалу в широком диапазоне расходов, были пригодны для работы в агрессивных средах. Однако, в силу ряда недостатков (зависимость показаний от вариаций физических свойств потока, критичность к отклонению от вертикали, минимальные перестановочные усилия приводили к увеличению погрешности измерения и т.д.), расходомеры постоянного перепада давления не нашли широкого применения в практике глубинных исследований [1].

В 1955 году во Всесоюзном Нефтегазовом Научно-исследовательском Институте был разработан и осуществлен промышленный выпуск пакерного расходомера с местной регистрацией, чувствительным элементом которого являлся поплавок с противодействующей пружиной [2]. Расходомер был оснащен пакером зонтичного типа, состоящим из металлических лепестков. Поплавково-пружинные устройства в качестве чувствительных элементов нашли свое применение в основном в приборах с местной регистрацией измеряемых параметров. Несмотря на некоторые преимущества данного метода измерения расхода (широкий диапазон измеряемых расходов, отсутствие вращающихся элементов, возможность работы как в добывающих, так и в нагнетательных скважинах и др.) они из-за сложности не использовались в дистанционных приборах [3].

В 1959 году в Татарском Научно-исследовательском Институте был разработан глубинный расходомер с датчиком скоростного напора. Это был прибор с местной регистрацией показаний. Датчик расходомера представлял собой напорную трубку, подсоединенную к V - образному жидкостному дифманометру, одно из колен которого заполнялось раствором проявителя. Изменение расхода воды в скважине вызывало изменение уровня проявителя в дифманометре, которое отмечалось в виде затемнения на засвеченной фотопленке. Расходомер ТатНИИ с трубкой скоростного напора не получил внедрения ввиду присущих ему существенных недостатков, а именно: квадратичная зависимость между расходом и перепадом давления, измеряемым с помощью дифманометра и, связанная с этим малая чувствительность в области минимальных расходов; малый динамический диапазон прибора (около 4 - 5); большая погрешность измерения при расходах, составляющих менее 50% от верхнего диапазона; сложность разработки системы регистрации и преобразования измеряемого параметра в электрический сигнал.

Беспакерный глубинный дебитомер с вращающейся турбинкой впервые в нашей стране был разработан в Казанском университете под руководством Н. Н. Непримерова и А. Г. Шарагина в 1957 году. Глубинный дистанционный дебитомер-расходомер конструкции Казанского университета был предназначен для определения скорости в стволе нефтяных и нагнетательных скважин [4]. В качестве регистрирующего устройства использовался стандартный импульсный счетчик типа СБ-1М/100, каналом связи служит одножильный кабель, на котором прибор спускался в скважину.

линейная статическая характеристика на достаточно большом диапазоне расходов;

устройство бессальникового преобразования скорости потока в частотный сигнал, удобный для передачи на поверхность;

незначительное влияние физических параметров среды (удельный вес, вязкость и т. д.);

простота конструкции измерительного канала;

возможность измерения потоков жидкости переменного направления одним прибором;

возможность работы датчика в агрессивной среде при высоких давлениях и температуре;

высокая стабильность характеристики прибора во времени вследствие отсутствия упругих элементов.

Жесткие скважинные условия определили предельную скудность первичных преобразователей, применяющихся в скважинных расходомерах. Так, если в период становления скважинной расходометрии делались попытки создания потокометрических приборов, дающих количественную оценку расхода жидкости в стволе скважины с применением датчиков: постоянного перепада давления, поплавково-пружинных первичных преобразователей, с заторможенной турбинкой, термоэлектрических, с вращающейся турбинкой; то на сегодняшний день применяются глубинные расходомеры только с многолопастной вертушкой (все приведенные в табл. 1 расходомеры оснащены вертушками).

Проанализируем теперь глубинные механические расходомеры с точки зрения структуры потокометрического устройства. Глубинные расходомеры бывают беспакерные, пакерные и беспакерные с перекрывающей турбинкой. Выделение перекрывающих расходомеров в отдельную группу обусловлено существенными отличиями метрологических характеристик расходомеров с большими турбинками от классических беспакерных приборов с малогабаритными вертушками. В тоже время, необходимо понимать, что такая классификация условна и используется здесь для удобства анализа.

Измерение скорости потока с помощью беспакерных турбинных расходомеров (скоростемеров) основано на использовании кинетической энергии потока, т.к. глубинный прибор без пакера практически не создает перепада давления в скважине и измеряет истинную скорость движения потока. Расход жидкости через рабочее сечение беспакерного расходомера можно определить как:

где б - коэффициент обтекания, определяемый конструктивными параметрами прибора;

k1 - коэффициент, зависящий от смещения прибора от геометрической оси скважины;

Fж - площадь сечения измерительного канала прибора;

Vср- средняя скорость потока в сечении скважины.

В работах [4,5] опытным путем определено, что показания беспакерных расходомеров, начиная с некоторого значения (около 30 об/мин) являются линейной функцией скорости потока жидкости в скважине и скорости протяжки прибора.

Беспакерные скважинные расходомеры (РГД-3, РГД-4, ГДИ-2, РД 150/60 и др.), являясь приборами парциального типа, не создают перепада давления, и предназначены для построения профиля притока (приемистости) в скважинах со средней и высокой производительностью. Так как рабочий диапазон статической характеристики беспакерных расходомеров смещен в сторону больших расходов, то порог чувствительности таких приборов значительно выше, чем у пакерных расходомеров. Так, у беспакерного расходомера РГД-4 (диаметр 42 мм) порог чувствительности в обсадной колонне диаметром 146 мм составляет 144 м 3 /сут.

При работе же в режиме протяжки беспакерные расходомеры также могут быть использованы для определения мест притока жидкости в малодебитных скважинах, поскольку при непрерывном движении прибора преодолевается момент трения покоя в опорах турбинки и ее инерции и минимальные приращения величины потока вызывают изменение числа оборотов турбинки [2]. Однако, результаты таких исследований ненадежны (носят качественный характер) и при любых условиях точность исследования низкодебитных скважин классическими беспакерными расходомерами не может сравниться с точностью пакерных расходомеров.

Основная приведенная погрешность беспакерных расходомеров нормируется не выше 4 %. Однако погрешность измерения расхода в реальных скважинных условиях (как сумма основной и дополнительной погрешности) в несколько раз может превышать значение основной погрешности измерения, приведенной в паспорте прибора. Это обусловлено действием целого ряда искажающих результат измерения факторов: засорение опор подшипников; влияние вариации вязкости жидкости; изменение диаметра обсадной колонны; отклонение прибора от геометрической оси скважины; разность скоростей движения компонент потока; неравномерность движения глубинного прибора; изменение гидравлического сопротивления измерительного канала; положение прибора относительно перфорационных отверстий.

Для исследования профиля притока добывающих скважин с дебитами от 3 - 5 до 180 - 200 м 3 /сут, и в некоторых случаях для исследования нагнетательных скважин, имеющих небольшую производительность, используются пакерные расходомеры. Приборы этого типа, при условии надежной работы пакерующего устройства, измеряет истинный расход жидкости, т.к. через чувствительный элемент проходит весь измеряемый поток жидкости или заранее известная его часть. Широкое применение в нашей стране нашли следующие пакерные расходомеры: РГД-1М, РГД-2М, РГД-36, Кобра-36Р, РГТ-1,ДГД-8, ДГД-6, ПРС-1, Терек-3, РН-26, РН-28, Фонтан и др.

Метрологические показатели пакерных расходомеров определяются в основном чувствительным элементом прибора и характеристиками пакерующего устройства. Чувствительность пакерного прибора можно определить как произведение коэффициента пакеровки на чувствительность измерительного преобразователя. Свойства чувствительного элемента (турбинки), определенные выше для беспакерных расходомеров, с некоторыми особенностями проявляются и в пакерном исполнении глубинного прибора.

Стабильность коэффициента пакеровки является необходимым условием получения достоверных данных (на количественном уровне) о характере притока (поглощения) жидкости по стволу обсаженной скважины. Погрешности глубинных расходомеров, обусловленные наличием в конструкции прибора пакера, определяется в основном следующими факторами (сошлись):

1) Техническим состоянием пакерующего устройства и качеством его подготовки;

2) Скоростью потока жидкости: в зависимости от конструкции пакера, увеличение скорости потока жидкости может как увеличивать коэффициент пакеровки (за счет самоуплотнения пакера), так и уменьшать его (например, в случае зонтичных пакеров);

3) Влиянием вязкости жидкости: у скважинного расходомера с абсолютным пакером изменение вязкости жидкости вызывает только изменение статической характеристики турбинки. В случае же неабсолютного пакера изменение вязкости жидкости, помимо изменения статической характеристики собственно турбинки, вызывает также перераспределение потока жидкости через измерительный и обводные каналы (учтенные и неучтенные утечки);

4) Конструкцией самого пакера. Исследования характеристик различных конструкций пакеров (металлических различных модификаций, матерчатых с металлическим каркасом, зонтичных, выполненных из материи или резины и т.д.) показывают, что наименьший разброс коэффициента пакеровки достигается у матерчатых пакеров с металлическим каркасом (РГД-1М, РГД-2М, Кобра-36Р). В работе [5] приводится испытания трех пакеров с металлическим каркасом и матерчатой манжетой, поочередно устанавливаемых на прибор Кобра-36Р. Разброс показаний прибора при смене пакера не превышал значения основной погрешности прибора, что позволяет не тарировать прибор при смене пакера подобного типа;

5) Техническим состоянием скважины: в условиях изношенности цементного камня может иметь место движение жидкости за колонной, особенно при создании дополнительного гидравлического сопротивления в эксплуатационной колонне пакерным прибором. В работе [4] экспериментально получена зависимость перепада давления на дебитомере ДГД-2 с абсолютным пакером от расхода (рис.1) Как видно из графика, при наличие проводящих каналов в заколонном пространстве и использовании пакерного прибора, перераспределение потоков в колонне и за ней неизбежно (особенно в области больших расходов). Таким образом, измерения расходов с помощью приборов, снабженных пакерами, нецелесообразно проводить в скважинах, где цементное кольцо в интервале перфорации негерметично и в скважинах, оборудованных фильтром.

Рис. 1. Зависимость перепада давления от расхода для дебитомера ДГД-2.

Сопоставляя метрологические характеристики глубинных расходомеров, получивших наиболее широкое применение на нефтяных промыслах России (табл. 1) и требования к ним [8] можно заметить, что:

- не один расходомер не имеет значение основной приведенной погрешности менее 4%, в то время как в РД требуется погрешность не более 3%;

- требованиям к динамическому диапазону (отношение максимального измеряемого дебита к минимальному)

· для пакерных расходомеров (не менее 10) - удовлетворяют все без исключения модели глубинных расходомеров;

- расходы от 1 до 5 м 3 /сут не способны стабильно воспроизводить даже расходомеры с абсолютным пакером. В связи с неуклонным ростом фонда малодебитных скважин, решение проблемы создания глубинного расходомера (желательно, беспакерного), рассчитанного на данный диапазон становится особенно актуальным;

- нет перекрывающих беспакерных расходомеров, способных работать по межтрубью (т.е. с диаметром в транспортном состоянии менее 32 мм).

Проведенный выше краткий анализ показал, что задача построения широкодиапазонного, высокочувствительного беспакерного дебитомера - расходомера, имеющего стабильные метрологические характеристики при жестких скважинных условиях и позволяющего проводить замеры в режиме непрерывной протяжки (без внесения динамических погрешностей в результат измерения), а также обладающего транспортабельностью при различных вариантах обустройства скважин является актуальной задачей для современного геофизического приборостроения, решение которой значительно бы повысило качество исследований действующих скважин при контроле за разработкой нефтяных месторождений.

Таблица 1. Технические характеристики некоторых серийных глубинных расходомеров и область их применения.

К эксплуатационным характеристикам пласта относятся дебит и приемистость, работающая толщина, давление, продуктивность и другие показатели. Они являются важнейшими параметрами, которые необходимо контролировать в процессе разработки месторождений.

С целью получения данных о притоке жидкости в скважину, а в нагнетательных скважинах – для оценки количества жидкости, поступающей в пласт (приемистость пласта), применяют расходомеры или дебитомеры. Расходомерами измеряют расходы воды, нагнетаемой в скважину, дебитомерами – притоки нефти, газа и их смеси с водой, поступающей из пласта в скважину.

К основным решаемым задачам относятся:

- выделение интервалов притока или приемистости в действующих эксплуатационных или нагнетательных скважинах;

- выявление перетоков между перфорированными пластами по стволу скважины после ее остановки;

- получение профиля притока или приемистости пласта по его отдельным интервалам.

Расходомеры отличаются от дебитомеров диаметром корпуса глубинного прибора: у расходомеров он больше, чем у дебитомеров. Это объясняется тем, что расходомеры предназначены для измерения больших объемов жидкости в нагнетательных скважинах – от 2000 до 5000м 3 /сут. Результаты дебитометрии дают возможность уточнить фильтрационные свойства пластов, выявить случаи несовершенства вскрытия коллекторов и снижения их проницаемости, контролировать продвижение подошвенных и законтурных вод. Измерения расходомерами и дебитомерами проводятся только в действующих скважинах. Зная диаметр колонны и скорость потока, можно пересчитать эти данные в величину притока (дебита) или расхода жидкости при закачке ее в пласт.

Различают дебитомеры и расходомеры с механическим датчиком (вертушка) и термоэлектрические. Измерительным элементом в механических дебитомерах является турбина или вертушка, которая при вращении приводит в действие магнитный прерыватель тока, по показаниям которого определяют скорость вращения турбины. Объемную скорость потока измеряют в отдельных точках скважины. Частота вращения турбинки пропорциональна величине измеряемого дебита жидкости или газа. Чем выше дебит, тем больше импульсов тока в единицу времени поступит в измерительный канал. Частота импульсов, поступающих по линии связи на поверхность, преобразуется в пропорциональную ей величину напряжения, которая фиксируется регистрирующим прибором.

Работа термокондуктивных дебитомеров основана на эффекте охлаждения движущимся потоком жидкости омического датчика, нагреваемого электрическим током. Температура такого датчика и его электрическое сопротивление зависят от скорости потока. Фиксируя изменение сопротивления термодатчика, получают кривую термокондуктивной дебитометрии или расходометрии. По количеству отдаваемого тепла судят о линейной скорости потока, которая связана с объемным расходом жидкости. Интенсивность охлаждения датчика зависит от типа жидкости (нефть или вода), режима течения и других факторов, что затрудняет применение таких дебитомеров для количественных измерений. Поэтому термокондуктивные дебитомеры чаще используются как индикаторы притока. Однако метод более чувствительный в диапазоне низких дебитов (5-10 м 3 /сут). По своей конструкции термокондуктивные дебитомеры мало отличаются от термометра. Измерения им проводят как по точкам, так и непрерывно.

По результатам измерений механическими и термокондуктивными дебитомерами или расходомерами можно получить профили притока (дебита) и приемистости флюида по мощности работающего пласта. Профиль притока или приемистости - это график зависимости количества жидкости, поступающей из пласта (или нагнетаемой в пласт) от глубины залегания работающих интервалов. Профили могут быть интегральными или дифференциальными. Интегральные – строят по результатам измерений. Дифференциальная кривая строится из интегральной по разности величин дебитов жидкости в соседних точках.

Методика интерпретации результатов заключается в построении дебитограмм или расходограмм (в зависимости от типа скважины) и их анализе. Интегральная кривая строится по точкам, в которых производились измерения, и характеризует изменение дебита с глубиной.

В интервалах отсутствия притока, обычно ниже интервала перфорации, показания прибора равны нулю. В интервалах перфорации отмечается увеличение показаний, что связано с появлением притока. Если приток непостоянен, то показания дебитомера увеличиваются неравномерно, что обычно связано с неоднородностью коллектора по фильтрационным свойствам. Крутому подъему интегральной кривой соответствует больший дебит участка пласта. Более наглядную характеристику профиля притока дает дифференциальная кривая, которую получают из интегральной кривой путем вычитания из показаний, характеризующих какую-то точку измерения, показаний, отвечающих соседней точке на большей глубине. Дифференциальные кривые строятся в виде гистограмм. Для количественной оценки дебита (или расхода жидкости) кажэдый прибор снабжается градуировочным графиком зависимости n=f(Qд), где Qд – дебит. Результаты измерений контролируются сопоставлением суммарного дебита всех отдающих интервалов, определенного по кривой, и суммарного дебита, измеренного на поверхности в мернике. Расхождение не должно превышать 20%.

При интерпретации интегральной кривой термокондуктивного расходомера участки с постоянными установившимися значениями ΔТу отвечают интервалам без притока. Наличие притока из какого-либо интервала разреза отмечается на кривой снижением регистрируемых показаний, т.е. уменьшением температы резисторного датчика. Подошва отдающего интервала отмечается по началу спада кривой, кровля – по относительному минимуму кривой перед ее выполаживанием. В однородной жидкости дебит отдельных интервалов пропорционален величинам ΔТ (ΔТ1, ΔТ2, ΔТ3), характеризующим изменение температуры датчика. Так как суммарный дебит известен по измерениям на поверхности, определяя величины ΔТ, можно подсчитать дебит отдельных интервалов. Если жидкость в колонне неоднородная, то величины ΔТ могут неправильно характеризовать соотношения интервальных дебитов.

Ограничения в использовании метода заключаются в недостаточной чувствительности в области малых скоростей потока, зависимости пороговой чувствительности от условий проведения измерений, влиянии на результаты измерений механических примесей, снижении точности измерений при многофазном притоке и многокомпонентном заполнении ствола, ограничений по проходимости прибора скважине из-за наличия пакера или сужений.

Преимуществом прибора является его повышенная чувствительность к небольшим притокам, безотказность, независимость результатов от содержания в жидкости твердых частиц.

Для повышения точности интерпретации дебитограмм и расходограмм необходима информация о типе флюида в исследуемом интервале скважины, получаемые резистивиметром, влагомером, плотномером, а также данные о дебите и составе жидкости на устье скважины.

Глубинные расходомеры и дебитомеры регистрируют потоки жидкости в стволе скважины, а не в пласте, а между характером потоков в пласте и в скважине может существовать значительная разница. По-видимому главную роль в этом отличии играет состояние призабойной зоны скважины, колонны и заколонного пространства. Каверны по стволу скважины, трещиноватость призабойной зоны, глинистая корка, состояние цементного кольца, эффективность перфорации колонны - все эти факторы влияют на характер приемистости и притока к скважинам и вызывают существенное отличие профилей притока и расхода в стволе скважины и в пласте. Таким образом, очень низкий коэффициент охвата по мощности и высокая неравномерность распределения по разрезу нагнетаемой воды и притока жидкости из пласта, фиксируемая глубинными расходомерами и дебитомерами, еще не говорит о низкой эффективности процесса вытеснения нефти водой в пористой среде и о возможных больших потерях нефти в пласте, а только отражает особенности поглощения и притока жидкости в данной скважине и ее фильтрации в призабойной зоне. [6]

Глубинные расходомеры РГД-3 , РГД-5 и РГД-6 предназначены для измерений в скважинах при закачке воды непосредственно через эксплуатационную колонну. Измерительные части глубинных снарядов расходомеров этого типа имеют одинаковую конструкцию. Основное отличие состоит в конструкции пакерующего устройства. [7]

Глубинный расходомер РГД-6 предназначен для проведения контрольных измерений расходов воды в нагнетательных скважинах. [9]

Глубинный расходомер РГД-4 предназначен для исследования нагнетательных скважин, оборудованных насосно-компрессорными трубами диаметром 63 мм. Глубинный снаряд прибора имеет турбинку с магнитным прерывателем такого же типа, что и у РГД-3. В нижней части вместо пакера смонтирован центратор, фиксирующий положение снаряда относительно стенок труб. Центратор состоит из шарнирно соединенных полозьев, раскрываемых в скважине с помощью пружинного толкателя. Наличие центратора позволяет получить более стабильные показания прибора. Расходомер РГД-4 применяется для измерения больших расходов воды. [11]

Глубинный расходомер РГД-5 отличается от предыдущего наличием манжетного пакера и центратора. Таким образом, этим прибором замеряется весь расход воды, так как он полностью проходит через внутреннее сечение его. [13]

Термоанемометрические глубинные расходомеры используют зависимость между количеством тепла, отдаваемым непрерывно нагреваемым телом, помещенным в поток вещества, и расходом этого вещества. [15]

Читайте также: