СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНАХ Российский патент 1995 года по МПК E21B47/04 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, конкретно к способам определения уровня жидкости в скважинах и может быть использовано для определения забойного давления, эффективности работы погружных насосов, наличия притока жидкости в скважину, а также при гидродинамических исследованиях скважины.

Известен способ определения уровня жидкости в скважине, заключающийся в следующем. Пневмовыстрелом из пневматической хлопушки (волномер) создают звуковую волну, регистрация времени прохождения звука от устья скважины до уровня жидкости производится устройством, которое пересчитывает время в расстояние. Пневмовыстрел позволяет в затрубном пространстве держать повышенное давление, что уменьшает погрешность в определении уровня жидкости в скважине за счет уменьшения образования пены на поверхности уровня. Однако способ не автоматизирован, требует присутствия оператора.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ определения уровня жидкости, заключающийся в следующем. В межтрубное пространство посылается звуковой импульс, создаваемый выстрелом маломощного порохового заряда. Момент выстрела регистрируется. Звуковой сигнал отражается от уровня жидкости, улавливается, микрофоном усиливается, момент прохождения звуковой волны от уровня жидкости регистрируется. Зная время прохождения звуковой волны от устья скважины до уровня жидкости и обратно до устья и скорость звука в газовой среде можно определить расстояние от устья скважины до уровня жидкости в скважине по формуле
S V , (1) где S расстояние от устья до уровня;
t время прохождения звуковой волны от устья до уровня и обратно до устья скважины;
V скорость звука в газовой среде.

Известный способ не обеспечивает высокую точность при наличии пены на поверхности жидкости, кроме того, имеют место ложные отражения от соединительных муфт, производство выстрела приводит к взрывоопасным ситуациям, способ не автоматизирован, требует квалифицированного обслуживания.

Цель изобретения повышение точности, упрощение способа и его автоматизация.

Цель достигается тем, что в скважине по заданной программе одновременно создают звуковую и электромагнитную волну, являющуюся началом отсчета времени прохождения звуковой волны от уровня жидкости до устья скважины, измеряют время прохождения звуковой волны от уровня до устья и скорость звука в газовой среде с последующим определением расстояния по формуле
Н t˙V, где Н расстояние от устья до уровня;
t время прохождения звуковой волны от устья до уровня;
V скорость звука в газовой среде.

На фиг.1 и 2 изображена схема осуществления предлагаемого способа.

Поплавок 1 с помощью груза 2 устанавливают на уровне жидкости 3 в затрубном пространстве между обсадной колонной 4 и наружной поверхностью насосно-компрессорных труб 5 таким образом, чтобы радиоантенна 6 и излучатель звуковых колебаний 7 находились над уровнем жидкости. В корпусе поплавка 1 находятся элементы питания 8, логическое устройство 9, которое позволяет через определенные промежутки времени, например 10 мин, одновременно включать генератор электромагнитных волн 10 и генератор звуковых колебаний 11 и через 1-2 с отключать их для экономии заряда элементов. Электромагнитная волна распространяется в газовой среде со скоростью 3˙10¹⁰ см/с, т.е. практически мгновенно достигает радиоприемную антенну 12, при этом включается секундомер регистрирующего устройства 13, а звуковая волна распространяется со скоростью 3,30˙10⁴см/с, т.е. на 6 порядков меньше, чем электромагнитная волна, что позволяет принять начало отсчета звуковых колебаний со времени прихода электромагнитной волны к радиоприемной системе. Звуковая волна, достигнув микрофона 14, выключает электросекундомер устройства 13. Таким образом на регистрирующем устройстве 13 будет зафиксировано время прохождения звуковой волны от уровня жидкости 3 в скважине до устья. Зная время прохождения звуковой волны по показаниям секундомера и скорость звука в газовой среде, определяют расстояние от уровня жидкости до устья по формуле Н t˙V.

В таком режиме способ осуществляют в течение года и более, т.е. время работы элементов и поплавка сопоставимо с межремонтным периодом. Межремонтный период для нефтедобывающих скважин Башкирии и других районов составляет 300 дней, после чего подземное оборудование извлекается и производится замена насоса. Для подъема поплавка имеется ловильное устройство 15, снабженное магнитом 16. Ловильное устройство 15 расположено ниже приема насоса и на его работу не оказывает никакого влияния. Таким образом поплавок поднимают вместе с насосно-компрессорными трубами и осуществляют замену элементов питания.

Предлагаемый способ по сравнению с известными обладает более высокой точностью определения, так как поплавок находится непосредственно на уровне жидкости и не влияет пена, звук проходит в два раза меньшее расстояние, повышается достоверность, так как замеры повторяются автоматически через заданные промежутки времени, показания счетчика легко передаются на диспетчерский пункт, устраняется опасность взрывов газов в затрубном пространстве.

Предлагаемый способ найдет применение при эксплуатации нефтегазодобывающих скважин, а также может быть использован в водозаборных скважинах.

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности при определении уровня жидкости в скважинах, а также при гидродинамических исследованиях скважин. Сущность изобретения: в скважине по заданной программе на уровне жидкости создают одновременно звуковую и электромагнитную волну, которую принимают за начало отсчета времени прохождения звуковой волны от уровня жидкости до устья скважины. Определяют время прохождения звуковой волны t и скорость звука в газовой среде V. Рассчитывают расстояние от уровня жидкости до устья скважины H по формуле H = t V. 2 ил.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНАХ путем создания в скважине звуковой волны, измерения на устье скважины времени прохождения звуковой волны в скважине с последующим определением расстояния от уровня жидкости до устья скважины расчетным путем с учетом значения скорости распространения звуковой волны в газовой среде, отличающийся тем, что звуковую волну создают на уровне жидкости в скважине и по заданной программе, одновременно с ней на уровне жидкости создают электромагнитную волну, при этом время прохождения звуковой волны в скважине измеряют с момента прихода электромагнитной волны на устье скважины.