Способ измерения давления в скважинах и устройство для его осуществления

ОпиСАнмЕ 3 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Подггасная арутгс Л 8 10 А. И, Петров, И. Я. Ривкин, Б. М. Коваленко и Н. П. Бердичевская СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИНАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯЗаявлено 16 февраля 1961 г. за М 697864/22 в Комитет во лслам изобрсгс;ий и ознрытий ирн Совете Министров СССРОиуоликовано в Бюллетене изобретений М 14 за 1962 г. Известны способы измерения давления в скважинах, основанные на псриодическом выравнивании измеряемого давления в скважине и давления внутри измеряющего прибора, причем статическое давление в скважине измеряется по интервалам прп помощи измерения дифференциального давления. Устройства для измерения давления в скважинах, построенные для осуществления известных способов, имеют недостаток, который закл 1 очается в том, что невозможно производить последовательное независимое измерение статического и дифференциального давлений с высокой точностью, а также невозможно измерять возрастающее давление при спуске устройства в скважину,Предлагаемый способ измерения давления в скважине с использованием струнного датчика отличается от известных тем, что последовательное измерение статического давления производят компенсациониспользованп струнного датчика в качестве нуль- органа, а затем, отключив цепь компенсации, тем же датчиком измеряют дифференциальное давлениеПри таком способе упрощается применяемое для измерения давления устройство. Для осуществления предлагаемого способа измере. ния;1 авлсния предлагается устройство, которое состоит из струнного датчика с мембранным чувствительным элементом и отличается от известных тем, то для измерения статического давления датчик выполнен: из компенсирующего наружное давление поршня, перемещаемого реверсивным двигателем, усилителя и датчика персмешенпя поршня. Кроме того, предлагаемое устройство для измерения дифференциального давления снабжено выключателем, разрывающим цепь двигателя, причем величина дифференциального давления фиксируется напряке. нием, снимаемым с усилителя. С целью компенсации температурныхошибок, устройство снабжено электрическим датчиком температуры,вводящим поправку в сигнал датчика давления.На черМке показанаблок-схема предлагаемого устройства для измерения давления в скважийах,Дляпроведения гидродийамических исследований нефтяных скважин применяют глубинные манометры и дифманометры различных типов,Для производства измерейий этими приборами необходимо вначале измерйтьглубинным манометром статическое давление и глубиннымтермографом температуру на данной глубине.Кроме того, глубинные дифманометры имеют определенный пределизмерения дифференциального давления, что крайне неудобно прп исследовании скважин,Глубинные манометры основаны на измерении деформации упругого элемента и не могут быть применены для измерений небольших перепадов при большом статическом давлении вследствие недостаточнойчувствительности.Предлагаемое устройство глубинного дистанционного .манометралишено указанных недостатков.Устранение недостатков достигнуто за счет сочетания двух методов измерения давления: компенсационного метода измерения статического давления и метода измерения дифференциального давленияструнным датчиком.При измерении статического давления компенсационным методомструнный датчик играет роль индикатора нулевого положения.Любое изменение статического давления в скважине вызывает смещение разделителя от нулевого положения и появление соответствующего сигнала рассогласования,Это рассогласование приводит в действие следящий двигатель, который, действуя поршнем на сжатый воздух в измерительной камереприбора, компенсирует смещение мембраны.Число оборотов двигателя или линейное перемещение поршня служит мерой статического давления.При достижении заданного значения статического давления следящий двигатель отключается и дальнейшее изменение давления воспринимается только струнным датчиком, Запись измеряемого дифференциального давления производится вторичным прибором.Вследствие отсутствия движущихся частей объем измерительнойкамеры не меняется и величина дифференциального давления зависиттолько от изменения частоты струнного датчика.Таким образом, прибор последовательно измеряет статическое идифференциальное давления при любой величине статического давления без предварительного его измерения.При достижении предела измерения дифференциального давлениявновь включается следящий двигатель и давление в измерительной ка.мере приводится к давлению в скважине. После этого можно вновь измерять струнным датчиком дифференциальное давление,При этом предел измерения дифференциального давления можетбыть увеличен до предела измерения манометра статического давления.Влияние температуры учитывается в приборе температурным датчиком, вводящим сигнал поправки в цепь обратной связи устройства.Погрешность измерения дифференциального давления вследствиеприменения двух методов измерения не зависит от погрешности определения статического давления и является функцией погрешности только струнного датчика со вторичным прибором,Устройство (см. чертеж) состоит из первичного прибора - глубинного снаряда, опускаемого в скважину, и вторичного прибора, находящегося на поверхности.Корпус 1 глубинного снаряда разделен на пять секций,В первой секции 1 помещается следящий двигатель 2 с редуктором д и датчик 4 линейных перемещений. В секции П размещены поршень 5, поступательно перемещающийся в цилиндре б, датчик температуры 7, струнный датчик 8 и генератор 9.Секция П отделена от заполненной жидкостью секции 1 П гибким разделителем 10, к которому жестко прикреплена струна датчика давления.В секции Л, сообщенной с окружающей средой, размещен клапан 11, жестко связанный с сильфоном 12, разобщающим секции Л 1 и КВторичный прибор состоит из переключателя 13, усилителя 14, узла 15 введения температурной поправки (сумматора), узла 1 б установки нулевого сигнала датчика давления и регистраторов давления - Р, дифдавления - ЬР, температуры - Т,Полость под поршнем 5 заполнена сжатым газом под давлением Ро, равным 10 - 25% от предела измерения манометра,Для разгрузки гибкого разделителя 10 от одностороннего давления Р, клапан 11 перекрывает отверстие в секции 1 П, заполненной жидкостью. Таким образом, при отсутствии внешнего давления разделитель 10 находится в нулевом положении, Для перекрытия клапана секция 1 также заполняется сжатым газом под давлением РПри спуске прибора в скважину давление внешней среды через отверстия в секции Л воздействует на сильфон 12.При достижении давления в скважине, равного Р клапан 11 открывается и секция П 1 сообщается с внешней средой.Под действием измеряемого давления разделитель 10 смещается, изменяя натяжение струны датчика 8, что приводит к соответствующему изменению собственной частоты колебания струны,Вдоль струны, вибрирующей в постоянном магнитном поле с частотой собственных колебаний, генерируется э. д. с. с той же частотой. Э. д. с. подается на генератор-преобразователь 9, обратная связь которого создает режим незатухающих колебаний струны. Переключатель 13 устанавливается в положение Р, Измеряемая величина через усили. тель 14 поступает на сумматор 15, где сравнивается с напряжением установки нулевого сигнала датчика давления, соответствующим на чальным значениям давления Р, и температурыИзменение давления в скважине приводит к появлению некоторой величины рассогласования, которая отрабатывается следящим двига.телем 2.Следящий двигатель через редуктор 3 перемещает поршень 5, изменяя этим давление в камере П до тех пор, пока давление в ней не станет равным наружному,Таким образом, разделитель 10 вновь возвратится в нулевое положение, частота колебаний струны станет равной начальной, что приведет к исчезновению рассогласования.Одновременно с этим датчик 4 линейных перемещений поршня 5 передает на регистратор Р величину измеренного давления в скважи. не. Для разгрузки поршня в секции П (над поршнем) имеются отверстия, сообщающие эгу полость с внешней средой.Для измерения дифференциального давления переключатель 13 устанавливается в положение ХР, при этом разрывается цепь обратной связи струнного датчика со следящим двигателем.Ло, 148768Дальнейшее изменение давления в скважине ат,величины зафиксированного статического давления (дифдавление) воспринимается струнным датчиком.Напряжение, соответствующее изменению давления ЬР, после сумматора 15 и усилителя 14 поступает на регистратор. Одновременно с любым из описанных выше процессов измерения статического и дифференциального давлений производится измерение температуры с помощью датчика температуры. Снимаемый с этого датчика сигнал подается на регистратор температуры Т и в сумматор 15, где алгебраически складывается с напряжением, поступающим от датчика 8 давления.Зто обеспечивает введение температурной поправки в показания статического и дифференциального давлений,Предлагаемый способ измерения давления может быть применен для нефтяной и газовой промышленности.П ред мет изобретения1. Способ измерения давления в скважинах с использованием струнного датчика давления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью последовательного измерения статического и дифференциального давлений и упрощения применяемой при этом аппаратуры, измеряют компенсационным способом статическое давление при использовании струнного датчика в качестве нуль-органа, а затем отключают цепь компенсации и тем же датчиком измеряют дифференциальное давление.2. Устоойство для измерения давления в скважинах по п. 1, включающее струнный датчик с мембранным чувствительным элементом, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью измерения статического давления, его датчик состоит из компенсирующего наружное давление поршня, перемещаемого реверсивным двигателем, усилителя и датчика перемещения поршня.3. Устройство по п. 2, отл и ч а ю шее с я тем, что, с целью измерения дифференциального давления, оно снабжено выключателем, разрывающим цепь двигателя, а величина дифференциального давления фиксируется напряжением, снимаемым с усилителя,4. Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что, с целью компенсации температурных ошибок, оно снабжено электрическим датчиком температуры, вводящим поправку в сигнал датчика давления.148768 ставитсль В, А. Иванов фактор А. И. Дышельман Тсхред Т. П, Курилко Корректор Р. Рамазано г. го дслгк Москва 1 одп. к печ, 12 ЛЗак. 712ЦБТИ Комитет Формат бум. 70)108/Тираж 650изобретений и открытий при Совет Центр, М, Черкасский пер., д. 2/6. ипографпп ЦБТИ, Москва, Петровка, 14. Объем 0,44 идд. л. Цена 4 коп. Министров СССР