СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В МЕЖТРУБНОМ ПРОСТРАНСТВЕ СКВАЖИНЫ Российский патент 2019 года по МПК E21B47/47 G01F23/296 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, конкретно к области контроля уровня жидкости акустическим методом, и может быть использовано для определения уровня жидкости в скважинах.

Известен способ определения уровня жидкости в скважине [1, 2], основанный на измерении времени между сгенерированным на устье в межтрубном пространстве скважины и зарегистрированным отраженным от жидкости акустическими сигналами, определении произведения этого времени на заданную скорость звука в газе межтрубного пространства скважины и делением этого произведения на два. Величина скорости звука вводится вручную или автоматически выбирается из таблицы зависимости скорости звука от давления в межтрубном пространстве. Такие таблицы используются в пределах месторождений или групп месторождений.

Недостатком данного способа определения уровня жидкости в межтрубном пространстве скважин является то, что при выборе скорости звука в межтрубном газе не учитываются параметры межтрубного газа и конструкции конкретной скважины, влияющие на величину скорости звука в газе межтрубного пространства скважины.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины за счет повышения точности определения скорости звука в газе межтрубного пространства.

Скорость звука в газе для открытого пространства описывается следующей формулой [3]:

где:

C₀ - скорость звука в газе для открытого пространства, м/с;

γ=C_p/C_ν - показатель адиабаты для газа;

С_р - изобарная теплоемкость газа, ккал/кг⋅град;

C_ν - изохорная теплоемкость газа, ккал/кг⋅град;

R - газовая постоянная, 8,314 Дж/(K⋅моль);

μ - молекулярная масса газа, а.е.м.;

Т_ср - средняя температура по стволу скважины, К.

Влияние стенок межтрубного пространства скважины на скорость звука можно выразить следующим образом [3]:

где:

С - скорость звука в газе, м/с;

η - вязкость газа, Па⋅с;

ρ₀ - плотность газа, кг/м³;

ω=2πƒ - угловая (циклическая) частота, рад/с;

ƒ - частота, Гц;

а - условный радиус межтрубного пространства скважины, м.

Плотность газа можно выразить как:

где:

Р_ср - среднее давление по стволу скважины, Па;

М - молярная масса газа, кг/моль.

Тогда итоговая зависимость скорости звука в газе в межтрубном пространстве скважины от параметров газа и конструкции скважины имеет следующий вид:

Таким образом, можно повысить достоверность определения уровня жидкости путем измерения скорости звука в газе межтрубного пространства на устье скважины с последующей корректировкой в соответствии с информацией о показателе адиабаты газа межтрубного пространства скважины, молекулярной массе газа межтрубного пространства скважины, средней температуре газа межтрубного пространства скважины, среднем давлении газа межтрубного пространства скважины, вязкости газа межтрубного пространства скважины, молярной массе газа межтрубного пространства скважины, конструкции скважины (условный радиус межтрубного пространства скважины), несущей частоте отраженного акустического сигнала, и ее дальнейшем использовании при определении уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины.

Список литературы

1. Г.П. Налимов, П.О. Гаус, В.Е. Семенчук, Е.В. Пугачев. Оборудование и технология контроля уровня жидкости для исследования скважин // Нефтяное хозяйство. 2004 г. №4. - С. 12-15.

2. Патент РФ №2095564, МПК 6 Е21В 47/04, G01F 23/00, опубл. 10.11.97 г.

3. Акустика в задачах: Учеб. Рук-во для вузов / Под ред. С.Н. Гурбатова и О.В. Руденко - М.: Наука, Физматлит, 1996. - 336 с.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, конкретно к области контроля уровня жидкости акустическим методом, и может быть использовано для определения уровня жидкости в скважинах. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины. Способ включает генерацию акустического сигнала в межтрубном пространстве скважины на устье скважины, регистрацию отраженного от жидкости акустического сигнала, определение времени между генерацией акустического сигнала в межтрубном пространстве скважины на устье скважины и регистрацией отраженного от жидкости акустического сигнала, определение уровня жидкости произведением времени между генерацией акустического сигнала в межтрубном пространстве скважины на устье скважины и регистрацией отраженного от жидкости акустического сигнала на скорость звука в газе межтрубного пространства скважины и делением этого произведения на два. При этом скорость звука в газе межтрубного пространства определяют путем измерения на устье скважины и корректируют в соответствии с математической формулой.

Способ определения уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины, включающий генерацию акустического сигнала в межтрубном пространстве скважины на устье скважины, регистрацию отраженного от жидкости акустического сигнала, определение времени между генерацией акустического сигнала в межтрубном пространстве скважины на устье скважины и регистрацией отраженного от жидкости акустического сигнала, определение уровня жидкости произведением времени между генерацией акустического сигнала в межтрубном пространстве скважины на устье скважины и регистрацией отраженного от жидкости акустического сигнала на скорость звука в газе межтрубного пространства скважины и делением этого произведения на два, отличающийся тем, что скорость звука в газе межтрубного пространства определяется путем измерения на устье скважины и корректируется в соответствии с формулой

где С - скорость звука в газе, м/с;

γ=C_p/C_ν - показатель адиабаты для газа;

С_р - изобарная теплоемкость газа, ккал/кг⋅град.;

C_ν - изохорная теплоемкость газа, ккал/кг⋅град.;

R - газовая постоянная, 8,314 Дж/(K⋅моль);

μ - молекулярная масса газа, а.е.м.;

Т_ср - средняя температура по стволу скважины, K;

η - вязкость газа, Па⋅с;

ω=2πƒ - угловая (циклическая) частота, рад/с;

ƒ - частота, Гц;

а - условный радиус межтрубного пространства скважины, м;

Р_ср - среднее давление по стволу скважины, Па;

М - молярная масса газа, кг/моль.