Способ измерения параметров скважинной жидкости

( ) СПОСОБ С ВАЖИННОЙ ЖИ (57) Изобрет ческим метод а именно к и ЗМЕРЕНИЯ ПАРДКОСТИ РОВ относится к геофизисследования скважин, ению плотности скваи может быть испольх областях промышеделения плотностиПель изобретения и определения плотжидкости . Определем и ного датчика, Использ емкости конденсаторно которого обкладки же (емкость меняется тол рической проницаемост затем плотность исслед 2 с.п, Ф-лы, 4 ил. уя значениего датчика, устко закрепленыько от диэлект-,и), определяютуемой жидкости жинной ти,ичнь зовано в разлленности дляисследуемых с п повьпп ности ие ой кв ажи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный научноский институт нефтепрофизики( 56) Авторс354326, кл.Ав тор ское1036914, кл ние плотности скважиннои жидкостиосуществляется по результатам измерения емкостей двух конденсаторныхдатчиков, значение емкости одногоиз которых з, висит от диэлектрической проницаемости и плотности, а другого - только от диэлектрическойпроницаемости исследуемой жидкости,При этом конденсаторный датчик, укоторого емкость зависит от двухуказанных параметров, состоит из неподвижных обкладок и грузов-понтонов,к которым прикрепляются подвижныеобкладки. Попадая в исследуемую жидкость, эти обкладки перемещаются поддействием подъемной силы Архимедаотносительно неподвижной, изменяятем самым емкость этого конденсатор 1",.) 6036Изобретение относится к геофизи 2 с с ким методам исследования скважин,а именно к измерению плотности исследуемой скважинной жидкости, иможет быть использовано в различныхобластях промып)ленности для анало-.гичных целей.Целью изобретения является повышение скорости определения плотностискважинной жидкости.На фиг,1 приведена схема скважинниго устройства", на фиг,2 и 3 - подвижный конденсаторный датчик, разрез; на фиг.ч - эталонировочные кривые скважинного прибора,Суть способа заключается в следующем, Известно, что емкость конденсатора, например плоского, определяется выражениемО 1Р оЕБ(1)с 11где Е - электрическая постояннаяовакуума, Е - относительная диэлектрическая проницаемость исследуемойжидкости; Б, д - соответственноплощадь обкладок конденсатора и расстояние между ними, причем значенияБ. и д известны и постоянны.По аналогии с выражением (1) емкости выражение для второго дополнительного конденсаторного датчика,у которого расстояние между пластинаии о или площадь обкладокбу 2)ет зависеть от плотности исследуемой жидкости, т.е.С2Из выражения (1) значение диэлектрической постоянной Е равно(3)Ео БТак как в процессе измерения значений емкостей, они находятся в одинаковых условиях, то значение диэлектрической проницаемости, определяемой выражением (3), можно подставить в формулу (2). Тогда(4)сРасстояние между пластинами второго конденсаторного датчика и площадь его обкладки на основании закона Архимеда зависит от плотности исследуемой жидкости, что в общем виде можно записать какЙ = Кр (5) Бд = К 1 (6) где ) - плГ)тность исследуемой жид -кости; К, К - коэффициенты пропорциональности, зависящие от конструкции и условий применения этогоконденсатора.Подставляя последовательно выра -жения (5) и (6) в формулу (4) и решая получаемые выражения относительно плотности исследуемой жидкости, 1 О соответственно получимСй Б(7)С,К,Б,Сдс 1 д Б,8)СВК,Таким образом, получены аналитические выражения определения плотности исследуемой жидкости по результатам измерения величины емкос 2 Отей двух конденсаторов С и С, приэтом в выражении (7) функциональнозависимой от плотности жидкостиявляется величина емкости С черезизменение расстояние между обкладками конденсатора, а в выражении (8)эта же величина емкости зависит ужеот площади обкладок (при постоянномрасстоянии между ними). Все же прочие значения параметров, входящихЗОв указанные выражения, являютсяпостоянными и определяются конструкциями конденсаторов,В устройстве, реализующем способ,используются элементы, всплывающиепод действием выталкивающей силыАрхимеда, например, грузы-понтоны,к которым прикрепляются обкладки,перемещаемые относительно закрепленных и совместно образующие конденсатор, размещаемый рядом с конденсатором с жестко закрепленнымиобкладками, причем в качестве грузовпонтонов в зависимости от конкретных условий эксплуатации могут использоваться элементы, имеющие удельный вес примерно равный удельномунесу жидкости с минимальной плотностьюУстройство содержит конденсаторный датчик 1, расстояние, между обкладками которого неизменно, конденсаторный датчик 2, у которогорасстояние между обкладками зависитот плотности исследуемой жидкости,отсек 3, в котором размещены вто 55 ричнь 2 е преобразователи и устройстваперецачи данных по кабелю на поверхность, корпус ч прибора. Стрелкамипоказаны пути прохождения жидкости.Работа устройства при измерении плотности жидкости происходит следующим образом.При нахождении прибора в скважине относительно него протекает исследуемая жидкость . Жидкость через отверстия попадает в камеру, где находятся конденсаторы 1 и 2 (фиг.1). В зависимости от плотности жидкости, под действием выталкивающей силы подвижные обкладки конденсатора 2 будут всплывать относительно неподвижной оси т.е, вдоль оси скважины, В результате будет изменяться расстояние между пластинами, а следовательно, и емкость конденсатора. Измеряя величины емкостей конденсаторов 1 и 2, по выражению (7) определяют плотность исследуемой жидкости.Работа устройства не меняется при использовании конденсатора, у которого изменяется емкость в зависимости от площади обкладок (подвижные пластины всплывают) конденсатора, Определение плотности в этом случае осуществляется по выражению (8),Дополнительный конденсаторный датчик, расстояние между обкладками которого зависит от плотности жидкости (фиг .2), содержит обкладки 5 конденсатора, в данном случае представляющие собой своеобразные шайбы, постоянные магниты б цилиндрической формы с круглыми отверстиями в центре, провода 7 от обкладок конденсатора, несущий шток 8, относительно которого двигаются подвижные обкладки конденсатора и несушИе их постоянные магниты, Обкладки 5 конденсатора крепятся к постоянным магнитам, которые обращены друг к другу одноименными полюсами. В результате этого подвижные обкладки с магнитами находятся во взвешенном состоянии отно-. сительно закрепленного на штоке 8 нижнего магнита за счет отталкивающих сил одноименных полюсовСледовательно, расстояние между обкладками будет зависеть от плотности жидкой среды, в которую помещается конденсатор, т,есил выталкивания подвижной системы (незакрепленных маг/нитов с обкладками) кондейсатора и, как следствие, будет изменяться емкость этого конденсатора, Однако емкость конденсатора будет зависеть и от диэлектрической проницаемости10 20 25 30 35 40 45 50 датчиков, определяют плотность поформуле (7) или (8),55 Формула изобретения 1. Способ измерения параметров скважинной жидкости, по которому ос иследуемой жидкости. Зависимостьот диэлектрической проницаемости исключается с помощью данных измеренияемкости второго конденсатора, находящегося в одинаковых условиях спервым, но имеющего постоянное расстояние между обкладками (см. выводыформул),На фиг.З приведена возможная конструкция конденсатора, емкость которого изменяется за счет измененияплощади обкладок конденсатора, Такойконденсатор содержит ограничивающееоснование 9, к которому прикрепленажестко неподвижная обкладка 1 О, являющаяся одновременно несущим элемен -том конденсатора, подвижные обкладки11, которые крепятся к грузам-понтонам 12, Последние должны иметь удельный вес несколько больший, чем удельный вес жидкости, имеющей минимальное значение плотности. При нахождении такого конденсатора в исследуемой жидкости грузы-понтоны всплывают (тонут), а следовательно, всплывают (тонут) и подвижные обкладкиконденсатора. В результате уменьшается (увеличивается) площадь подвижныхобкладок конденсатора относительнонеподвижной, а следовательно, изменяется и емкость конденсатора,Измерение емкостей укаэанных датчиков можно осуществить с помощьюпреобразователя, выходным сигналомкоторого является переменный электрический ток с частотой 1, меняющейсяв соответствии с изменением контролируемого параметра,Наиболее простыми такими преобразователями являются генераторы, частоты которых изменяются при изменении измеряемых емкостей. Выходныечастоты этих генераторов 1 и Г1 й(фиг, 3), модулируя несущие частоты,далее передаются через геофизическийкабель и фильтры на поверхность,Значения выделенных наземной аппаратурой частот фиксируют, Затем попредварительно снятым зависимостям(графическим) частот от емкостей Сопределяют значения емкостей. Получив таким образом значения емкостей1 246036Ь10 Фи 2, Л ю ю юд фов.Чтавитель Л,В кобойников Н Е ва Т сда И.попович Корректор М.Ш 3996/39 Ти ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Жаж 728нного комитета ССений и открытий35, Раушская наб,ак дписно 11 роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул ктная,новной конденсаторный датчик помещают в скважину и между его обкладками пропускают скважинную жидкость,измеряют электрическую емкость датчика, по величине которой определяютдиэлектрическую проницаемость скважинной жидкости, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияскорости определения плотности скважинной жидкости, в скважине размещают дополнительный конденсаторныйдатчик, с помощью которого измеряютвеличину выталкивающей силы, дейст"вующей на подвижную обкладку дополнительного конденсаторного датчика,и по величинам диэлектрической проницаемости и подъемной силы находятплотность скважинной жидкости,2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыщения чувствительности измерений, 10 величину выталкивающей силы определяют с помощью постоянных магнитов,размещенных на обкладках дополнительного конденсаторного датчика и обращены один к другому одноименнымиполюсами .Г