УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИТОКА ФЛЮИДА В СКВАЖИНЕ Российский патент 1998 года по МПК E21B47/00 E21B47/10 

Изобретение относится к исследованию скважин.

Известно устройство скважинных расходомеров для измерения притока флюида в скважине (Петров А.И. Методы и техника измерений при промысловых исследованиях скважин, М. : Недра 1972). Оно содержит датчик расхода в виде турбинки. Устройство спускают в скважину на каротажном кабеле и перемещают вдоль фильтровой части. При прохождении интервала, на котором наблюдает приток флюида, увеличивается скорость потока в стволе скважины, соответственно увеличивается скорость вращения турбинки датчика расхода. По изменению скорости вращения турбинки судят об интенсивности притока флюида из пласта в скважину. Достоинством турбинных датчиков расхода является устойчивая зависимость оборотов турбинки от расхода флюида. Недостатком турбинных расходомеров является подверженность засорению механическими примесями (песок, ржавчина, парафин и т.п.), приводящая к значительным погрешностям измерений.

Известно устройство термокондуктивного дебитомера для измерения притока флюида в скважине (Комаров С.Г., Жувагин И. Черный В.Б. Скважинный термокондуктивный дебитомер, М.: Недра 1973), которое принято за прототип. Термокондуктивный дебитомер содержит датчик температуры в виде стержня, разогреваемого выше температуры окружающей среды. Нагревателем стержня является чувствительный элемент датчика температуры, т.е. датчик температуры одновременно является нагревателем. При проведении измерений прибор спускают в скважину на каротажном кабеле и перемещают вдоль фильтровой части скважины. В момент прохождения дебитомера мимо интервала, на котором имеет место приток флюида, стержень охлаждается набегающим потоком. Снижение температуры стержня регистрируется датчиком температуры. Чем интенсивнее приток флюида, тем ниже температура, регистрируемая датчиком. Термокондуктивный дебитомер надежен, не имеет каких-либо подвижных частей, менее подвержен влиянию механических примесей по сравнению с турбинными расходомерами.

Недостатком является подверженность влиянию структуры потока (турбулентный или ламинарный), что в значительной степени объясняет неустойчивость связи между показаниями дебитомера и расходом флюида в стволе скважины и связанную с этим погрешность измерений.

Задачей изобретения является создание устройства для измерения притока флюида в скважине, исключающее влияние структуры потока.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для измерения притока флюида в скважине, содержащем корпус в котором размещены датчики температуры и нагреватель, датчик температуры и нагреватель разнесены вдоль оси скважины на расстояние не менее внутреннего диаметра обсадной колонны. При этом нагреватель выполнен в виде катушки индуктивности.

Сопоставительный анализ существенных признаков предложенного устройства и прототипа показал, что предложенное устройство отличается от известного следующими признаками:
- датчик температуры и нагреватель разнесены вдоль продольной оси корпуса на расстояние не менее внутреннего диаметра обсадной колонны;
- нагреватель выполнен в виде катушки индуктивности, запитываемой переменным током, и обеспечивает бесконтактное нагревание обсадной колонны за счет вихревых токов.

Предложенное техническое решение обеспечивает бесконтактное нагревание обсадной колонны за счет вихревых токов. При этом показания датчика температуры зависят от температуры колонны, которая изменяется в зависимости от интенсивности притока флюида. Приток флюида в скважину происходит через перфорационные отверстия, диаметр которых достаточно мал по сравнению с диаметром обсадной колонны и структура потока через отверстия практически не меняется во всем диапазоне исследуемых притоков. При этом обеспечивается устойчивая связь между изменениями температуры колонны, которая измеряется датчиком температуры, и интенсивностью притока флюида. Разнесение датчика температуры и нагревателя на расстояние не менее внутреннего диаметра обсадной колонны позволяет исключить возможность разогрева непосредственно датчика температуры вихревыми токами. Таким образом, указанные отличительные признаки позволяют снизить погрешность измерений по сравнению с прототипом. Практическая реализация предложенного устройства не требует специального оборудования и материалов, проста в изготовлении.

На чертеже показано предложенное устройство.

Устройство содержит корпус 1 в виде цилиндра, в котором размещены датчик температуры 2 и нагреватель 3, отстоящие друг от друга вдоль оси корпуса 1 на расстояние не менее внутреннего диаметра обсадной колонны. Датчик температуры 2 выполнен в виде терморезистора и измеряет температуру в стволе скважины, которая зависит от температуры обсадной колонны. Нагреватель 3 выполнен в виде катушки индуктивности, запитываемой переменным током и обеспечивающей бесконтактное нагревание обсадной колонны за счет выхревых токов. Расстояние между датчиком температуры 2 и нагревателем 3 выбрано равным не менее внутреннего диаметра обсадной колонны в связи с тем, что на такое расстояние магнитное поле от катушки индуктивности нагревателя 3 не распространяется, т. к. магнитные силовые линии замыкаются на обсадной колонне и исключается разогрев датчика температуры 2 выхревыми токами.

Работает устройство следующим образом. На каротажном кабеле 4 устройство спускают в скважину до забоя. Включают ток питания. При этом катушка индуктивности нагревателя 3 запитывается переменным током. При прохождении переменного тока по обмотке катушки индуктивности нагревателя 3 вокруг последнего возникает переменное электромагнитное поле. При взаимодействии переменного электромагнитного поля с обсадной колонной в последней возникают вихревые токи, которые разогревают тело колонны на участках, приближенных к нагревателю 3. Устройство с включенным током питания поднимают с равномерной скоростью вдоль фильтра скважины. При этом ведут регистрацию термограммы с помощью датчика температуры 2. В связи с тем, что нагреватель 3 находится впереди датчика температуры 2, то сначала происходит разогревание участка колонны перед датчиком температуры 2, а затем, по мере передвижения нагревателя 3, происходит охлаждение этого участка за счет теплопередачи в окружающую среду. Если жидкость в стволе скважины неподвижна, т.е. нет ее притока в скважину, значение температуры, регистрируемое термограммой, будет зависеть только от теплопрводности вмещающих пород и жидкости, заполняющей скважину. Если наблюдается приток жидкости в скважину, то жидкость притекает через перфорационные отверстия, охлаждая обсадную колонну. При этом интервал притока по термограмме будет выделяться пониженным значением температуры. Выделяя на полученной термограмме участки с пониженным значением температуры и измеряя ее значение, тем самым определяют интервал притоков флюида и его интенсивность. При этом, в связи с тем, что приток флюида в скважину происходит через перфорационные отверстия, имеет место более устойчивая зависимость снижения температуры в скважине от интенсивности притока, т.к. обсадная колонна, имея значительно большие размеры по сравнению с размерами датчика термокондуктивного дебитомера, способствует лучшему осреднению воздействующего потока и исключению помех, связанных с изменением структуры потока.

Применение предложенного устройства позволит снизить погрешность при измерении притока флюида в скважинах, в том числе и в горизонтальных действующих скважинах, где в связи с низкими значениями удельного дебита определение интервалов притока флюида приборами, применяемыми для исследования вертикальных скважин, практически невозможно.

Использование: устройство для измерения притока флюида в скважине применяется для геофизических исследований скважин, устройство содержит датчик температуры и нагреватель, разнесенные вдоль оси скважины на расстояние не менее внутреннего диаметра обсадной колонны. Нагреватель выполнен в виде катушки индуктивности. 1 ил.

Устройство для измерения притока флюида в скважине, содержащее корпус, в котором размещены датчик температуры и нагреватель, отличающееся тем, что датчик температуры и нагреватель разнесены вдоль оси скважины на расстояние не менее внутреннего диаметра обсадной колонны, а нагреватель выполнен в виде катушки индуктивности.