Способ определения расхода жидкости в скважине

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 220880 (21) 2973710/22-03 511 М. КЛ. с присоединением заявки Мо Е 21 В 47/10 Государственный комитет. СССР ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 230882 Е.Л. Барсук и Л.К. Подзин(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ изобретение относится к исследованию скважин, а именно к определению расхода жидкости в гидрогеологических скважинах.Известны способы определения скорости и расхода жидкости в скважине путем корреляции результатов замеров, произведенных на спуске и подъеме расходомера с определенными скоростями, по принципу сравнения с известным по сечению и расходу интеР- валом или с построением системы равенства скорости его перемещения скоростям потока 1) и 2,Недостатком этих способов является то, что они не учитывают влияние перемещения расходомера на эпюру скоростей потока в поперечном сечейии скважины. Поэтому эти способы достаточно точны лишь при измерениях в небольших интервалах порядка 5- 10 м (т.е. в тех интервалах, когда динамическое равновесие распределения потока не успевает измениться за .счет перемещения расходомера) При длительных же перемещениях динамическое равновесие распределения потока меняется за счет того, что часть жидкости увлекается расходомеоом и каротажным кабелем в направлении их перемещения. Указанные способы неточны при проведении непрерывных измерений перемещением расходомеРа по стволу скважины.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способопределения расходажидкости в скважине, предусматривающий регистрацию сигналов, поступающих от винтового расходомера, перемещаемого в буровой скважине со ско. Ростями, отличающимися одна от другой, При этом осуществляют сериюиз трех записей по нисходящей и трехзаписей по восходящей, получая пос ледние перемещением расходо ра соскоростями, превышающими скоростьпотока на данном уровне скважины 3).Однако известный способ имеетбольшое количество измерений: не 20 менее трех на спуске и трех на подъеме расходомера.ПровЕрка способа на практике показала, что прирост информации о сечении скважины (потока) в сигнале 25 с изменением скорости перемещениярасходомера отсутствует и,следовательно, определить сечение потока(и дебит) нельзя. Кроме того, скорости перемещения расходомера ока зывают влияние на эпюру скоростей по40 поперечному сечению скважины. Этосказывается, в особенности, при егоперемещении вверх на скоростях,превышающих скорость потока: сечение.потока сужается вокруг кабеля. Эпюрапотока при этом изменяется настолько, 5что на скорость потока перестаетвлиять сечение скважины. Для определения сечения, увлекаемого каротажным кабелем потока, необходимы нетолько специальные тарировки по ка" 10белю .и состоянию его поверхности,но и знание суммарной относительнойскорости перемещения кабеля и жидкости (последнее - величина искомая),Скорость потока не определяется исистемой скоростей протяжки, поскольку каждой скорости протяжкивверх отвечает свое сечение потока(неизвестное),Изменения по способу на трех скоростях спуска позволяют получитьсистему иэ трех уравнений для определения скорости потока, но с большой погрешностью, поскольку не учитывается сужение потока расходомером.Недостатком известного способаявляется также длительность циклаизмерений, в течение которого условия в скважине должны быть стабильны и должна сохраняться работоспособность крыльчатки расходомера,При подготовке скважины к расходометрии ее отмывают, заменяют растворна воду. В таком состоянии скважинанеустойчива, стенки слабы, засоленные пропластки растворяются, а стенки осыпаются, Расходометрию поэтомутребуется проводить как можнобыстрее, чтобы предотвратить возможность осложнений.Цель изобретения - сокращениевремени и повышение точности определения за счет учета влияния скорости перемещения расходомера на эпюрускоростей потока в поперечном сечении скважины,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу производят при спуске расходомера синхроннУю ргсрцю второ дя 50жидкости в измерительном канале расходомера и скорости перемещениярасходомера и определяют расходжидкости по следующей формуле= (Чкр - Кпр Чпр )Якр Кж 55где Я - расход жидкости в скважине, см /с;Ч - скорость движения жидкостикрв канале расходомера,см/с;Ч - скорость спуска расходомеПРра, см/с;ффициент численно равпрный отношению скорости движения жидкости в измерительном канале расходомера 65 к скорости его спуска, внеподвижной жидкости;Якр- площадь сечения канала2расходомера, смК, - кОэффициент, численно равный отношению расхода жидкости в стволе скважины красходу жидкости в измерительном канале расходомера.Сущность способа заключается вследующем.Для сокращения времени нахождения скважины в отмытом состоянииизмерения сечений по стволу производят до подготовки скважины к проведению расходометрии. Это может осуществляться либо каверномерами, либо сечениемерами - для необсаженных,скважин. Для обсаженных колоннойскважин при известном сечении задачаупрощаетсяТочность результатов измерений расходомером зависит отточности определения сечений.Подготовку скважины к расходометрии производят согласно Временномуруководству по проведению гидрокаротажных работ методом расходометрии(Иэд. Уральского геол. Упр. Свердловск1966) .Измерения по способу осуществляютпредварительно оттарированным расходомером, его равномерным разовым перемещением на каротажном кабеле внизпо стволу скважины.Расходомер тарируется на специальном тарировочном стенде или в условиях самоиэливающейся скважины, сечение которой известно, а дебит измеряется. Результатами тарировкиявляются: установление зависимостиот сечения скважины отношения количества жидкости, проходящей черезпоперечное сечение скважины, к количеству жидкости, проходящей черезокно расходомера К,. Оно осуществляетс) на тарировочном стенде дляразличных диаметров и скоростей потока," установление зависимости отсечения скважины отношения приростасигнала от скорости протяжки к самойскорости протяжки расходомера Кр.Оно производится на скважине, имеющей известный по стволу расход жидкости (или нулевой расход) и с неменее, чем тремя известными поперечными сечениями. Результаты тарировкификсируются нахождением значениястандартного сигнала в сравнении ссигналами от датчиков. Стандартныесигналы в дальнейшем используютсядля установки масштабов регистрацииизмерений,Для реализации способа может бытьиспользован расходомер любого типа,дающий информацию о скорости потока:вертушечный, индукционный, перепададавления и т,д. Сигнал, вырабатываемыйдатчиком в перемещаемом по стволурасходомере, поступает на каротажную станцию, которая может быть любой, например АЭКС, АКС-Л, ОКС ит.д. Имеющийся в каротажной станциидатчик скорости протяжки кабеляимеет нелинейную характеристику (работает на стрелочный индикатор скорости). Поэтому для обеспеченияпостоянства масштаба записи при любых скоростях протяжек необходимоустановить дополнительный линейный 10датчик - тахометрический моторчик,кинематически связав его при помощисоответствующей шестерни с шестернейсельсин - приемника панели глубинкаротажной станции. 15Сигнал скорости перемещения расходомера поступает на самописец каротажной станции от тахометрическогодатчика скорости перемещения расходомера, помещенного на устье скважины или в панели глубин каротажнойстанции, и кинематически связанногос протяжкой каротажного кабеля.При подготовке регистрирующейаппаратуры к работе на исследуемойскважине, устанавливают, согласнополученным при тарировке значениямстандартных сигналов, масштаб записи сигнала от расходомера Х и масштабзаписи сигнала от датчика скоростипротяжки Ч,30Далее производят измерения, равномерно (беэ рывков) перемещаютрасходомер от устья до забоя скважины и записывают сигналы Ж и Чодновременно синхронно на одну диаграммную ленту. Скорость пере:.ещения вниз расходомера при записисигналов 1000-1200 м/ч (такая скорость оптимальна для работы каротажной станции), После проведения 40измерений на спуске скважинный прибор извлекают на поверхность Работа на скважине закончена. Полученную диаграмму обрабатывают. Расчет расхода жидкости Я производится по специальной формулеО - (Ии Кяр)где 0 - расход жидкости, см /с;Х - сигнал от расходомера надиаграмме, мм;Ч - сигнал скорости протяжкирасходомера на диаграмме,мм;И - коэффициент сомасштабнос-,ти на диаграммах;55К- коэффициент, численно равный отношению скорости движения жидкости в измери, тельном канале расходомерак скорости его спуска; б 01 и - коэффициент масштаба записи;К - коэффициент численно рав 1ный отношению расхода жидкости в стволе скважины к расходу жидкости в измери.тельном канале расходомера.Приведенная формула выражаетсячерез Физические величины следующимобразом,(,р К,р) В,р КУдобно использовать датчики расходомера и скорости протяжки с линейными характеристиками их работы.Однако последнее не обязательно,При нелинейных характеристиках датчиков коэффициент сомасштабности Иизменяется в пределах процесса измерения. При этом также изменяетсяи масштаб записи и, Для использования вышеприведенной формулы приэтом необходима предварительная линеаризация результатоэ измеренийот того и другого датчиков.Преимущества предлагаемого способа, по сравнению с известным,заключаются и том, что возможно осуществление непрерывного замера постволу скважины, оперативное проведение анализа и оценки мест притоков и поглощений по стволу непосредственно на скважине.В способе исключена воэможностьпропуска представляющих интерес интерналон, записью диаграмм осущесгкляется объективное автоматическоедокументирование результатов изм,рений.Предлагаемый способ имеет воэможность точного совмещения по глуб.нскавернограммы и расходограммы, ь не;осуществляется учет прироста с гналаот протяжки н зависимости ст изменения сечения скважины (т,е. Учетдиафрагмирующего действия расходомера) .Также способ сокращает время измерений на скважине в пять-шесть раз,Формула изобретенияСпособ определения расхода жидкости в скажине, основанный на определении относительных скоростей перемещения расходомера и потока жидкости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени и повышения точности определения за счет учета влияния скорости перемещения расходомера на распределение скоростей потока н поперечном сечении скважины, производят при спуске расходомера синхронную регистрацию скорости движения жидкости в измерительном канале расходомера и скорости перемещения расходомера и определяют расход жидкости по следующей Формуле(кр Кар пр)В крКж где О, - расход жидкости в скнажине, см /с;М р- скорость движения жидкостив канале расхоломера,см/с:953199 кости в стволе скважины красходу жидкости в измерительном канале расходомера. Составитель А. НазаретоваРедактор Л. Филиппова Техред З.палий Корректор М. Демчук Заказ 6229/55 Тираж 623 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4/5Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 скорость спуска расходомера, .см/скоэффициент, численно равный отношению скорости движения жидкости в измерительном канале расходомера 5к скорости его спуска; внеподвижной жидкостиплошадь сечеуия канала расходомера, см 1коэффициент, численно равный отношению расхода жид" Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 9 3905226,кл.73-155,опублик. 1975.