Способ измерения давления в скважинах и устройство для его осуществления

Способ измерения давления в скважинах и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ко о148768

Класс 5а, 18вв

42й, 10о!

ОпиСАнмЕ 3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подггпсная арутгс Лб 10

А И. Петров, И. Я. Ривкин, Б. М. Коваленко и Н. П. Бердичевская

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИНАХ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Заявлено 16 февраля 1961 г. за М 697864/22 в Комитет ио лелам изоорс?с;>иii и о>врв>ти>1 ирн Совете >1внистр»в СССР

Оиуоликова>?о в «Б>оллетсие 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, ??ме?ст недостаток, который закл?очается в том, что невозможно производить последовательное независимое измерение статического ?! дифференциального давлений с вы;окой точностью, 3 также невозможно;?змерять 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 компенсационным спосооом пр! Использован?п! струн ного дат ика в ка! 1pcTBc H>, ?!> органа, а затем, отключив >?епь компенсации, тем же датчиком измеряют дифференциальное давление

При таком способе упрощается применяемое для измерения давления устройство. Для осуществления предлагаемого способа измерения;!авления предлагается устройство, которое состоит из струнного датчика с мембранным чувствительным элементом и отличается от известных тем, что для измерения статического давления датчик выполнен: из компенсирующего наружное давление поршня, перемещаемого реверсивным двигателем, усилителя и датчика перемещения поршня.

Кроме того, предлагаемое устройство для измерения дифференциального давления снабжено выключателем, разрывающим цепь двигателя, причем величина дифференциального давления фиксируется напря>ке. нием, снимаемым с усилителя. С целью компенсации температурных

¹ 148768 ошибок, устройство снабжено электрическим датчиком температуры, вводящим поправку в сигнал датчика давления.

На черМке показана блок-схема предлагаемого устройства для измерения давления в скважийах.

Для проведения гидродийамических исследований нефтяных скважин применяют глубинные манометры и дифманометры различных типов. «,к-..

Для производства измерейий этими приборами необходимо вначале измерзить глубинным манометром статическое давление и глубинным термографом температуру на данной глубине.

Кроме того, глубинные дифманометры имеют определенный предел измерения 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 недостаточной чувствительности.

Предлагаемое устройство глубинного дистанционного .манометра лишено указанных недостатков.

Устранение недостатков достигнуто за счет сочетания двух методов измерения давления: компенсационного метода измерения статического давления и метода измерения дифференциального давления струнным датчиком.

При измерении статического давления компенсационным методом струнный 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 камере прибора, 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 измерительной камеры не меняется и величина дифференциального давления зависит только от изменения частоты струнного датчика.

Таким образом, прибор последовательно измеряет статическое и дифференциальное давления при любой величине статического давления без предварительного его измерения.

При достижении предела измерения дифференциального давления вновь включается следящий двигатель и давление в измерительной камере приводится к давлению в скважине. После этого можно вновь измерять струнным датчиком дифференциальное давление.

При этом предел измерения дифференциального давления может быть 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 вследствие применения двух методов измерения не зависит от погрешности опpeделения статического давления и является функцией погрешности только струнного датчика со вторичным прибором. № 148768

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 l помещается следящий двигатель 2 с редуктором д и датчик 4 линейных перемещений. В секции II размещены поршень 5, поступательно перемещающийся в цилиндре б, датчик температуры 7, струнный датчик 8 и генератор 9.

Секция 11 отделена от заполненной жидкостью секции III гибким разделителем 10, к которому жестко прикреплена струна датчика давления.

В секции IV, сообщенной с окружающей средой, размещен клапан 11, жестко связанный с сильфоном 12, разобщающим секции 1Р и V.

Вторичный прибор состоит из переключателя 13, усилителя 14, узла 15 введения температурной поправки (сумматора), узла 1б установки нулевого сигнала датчика давления и регистраторов давления — Р, дифдавления — AP, температуры — Т.

Полость:под поршнем 5 заполнена сжатым газом под давлением Р, равным 10 — 25% от предела измерения манометра, Для разгрузки гибкого разделителя 10 от одностороннего давления Р> клапан 11 перекрывает отверстие в секции III, заполненной жидкостью.

Таким образом, при отсутствии внешнего давления разделитель 10 находится в нулевом положении. Для перекрытия клапана секция V также заполняется сжатым газом под давлением Р .

При спуске прибора в скважину давление внешней среды через отверстия в секции IV воздействует на сильфон 12.

При достижении давления в скважине, равного Р, клапан 11 открывается и секция III 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 P . Измеряемая величина через усилитель 14 поступает на сумматор 15, где сравнивается с напряжением установки нулевого сигнала датчика давления, соответствующим на. чальным значениям давления Р и температуры

Изменение давления в скважине приводит к появлению некоторой величины рассогласования, которая отрабатывается следящим двига-телем 2.

Следящий двигатель через редуктор 8 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 скважине. Для разгрузки поршня в секции Il (над поршнем) имеются отверстия, сообщающие эту полость с внешней средой.

Для измерения дифференциального давления переключатель 18 устанавливается в положение ХР, при этом разрывается цепь обратной связи струнного датчика со следящим двигателем. № 148768

Дальнейшее изменение давления в скважине ат,величины зафиксированного статического давления (дифдавление) воспринимается струнным датчиком.

Напряжение, соответствующее изменению давления АР, 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 T 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 изобретения

1. Способ измерения давления в скважинах с использованием струнного датчика давления, отличающийся 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. Устройство для измерения давления в скважинах по п. 1, .включающее струнный датчик с мембранным чувствительным элементом, î T 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 щеес 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, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью компенсации температурных ошибок, оно снабжено электрическим датчиком температуры, вводящим поправку в сигнал датчика давления. № 148768

Составитель В, А. Иванов

Редактор А. И. Дышельман Тсхред T. Il. Курилко Корректор P. Рамазанов

1 одп. к печ. 12Л" 11-б2 г. Формат бум. 70);108 /„ Объем О,-!4 изд. л.

Зак. 71!2 Тираж 650 Цена -! коп.

ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М, Черкасский пер., д. 2/б.

Типографии ЦБТИ, Москва, Петровка 1!.