Способ измерения скорости потока флюида в затрубном пространстве скважины Советский патент 1985 года по МПК E21B47/10 

со

00 4;

00

1 Изобретение относится к разработ ке нефтегазовых месторождений, более конкретно к способам геофизичес ких исследований скважин, и найдет применение в нефтяной и газовой отраслях промышленности. Известен способ определения интервалов заколонной циркуляции флюидов путем измерения температурного поля вдоль ствола скважинь термометрии, согласно которому нали чие и интервал заколонной циркуляции устанавливают по виду и расположению термограммы относительно reoTepNbi 2. Недостатком этого способа являет ся невозможность количественной оценки скорости заколонной циркуляции флюида. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения скорости потока флюида в затрубном. пространстве скважины, включающий нагрев локального участк трубы при постоянной мощности индук ционного нагревателя и измерение те пературы нагреваемого участка трубы 2. Недостатком известного способа является низкая точность измерения, обусловленная низкой оптической прозрачностью жидкости в колонне реальной скважины и резко вьфаженно локальностью определения скорости потока по периметру колонны. Цель изобретения - повышение точ ности измерения. Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения скорости потока флюида в затрубном пространстве скважины, включающему нагрев участка ствола скважины нагревателем и определение интенсивнос ти теплообмена между жидкостью в трубе и затрубной средой, осуществляют нагрев фиксированного объема жидкости в трубе при поддержании постоянной разности температур нагреваемой жидкости и затрубной среды и по величине потребляемой нагревателем энергии определяют скорость потока. На фиг. 1 изображена схема прове дения измерений согласно предлагаемому способу; на фиг. 2 - термограм ма, снятая в скважине в естественном состоянии; на фиг. 3 - градуи872ровочная кривая для определения скорости циркуляции затрубной пластовой воды в зависимости от теплового потока. Способ осуществляют в следующей последовательности. В колонну обсадных труб 1 (фиг,1) спускают термометр и получают термограмму 2 (фиг. 2) в естественном состоянии. Участок кривой 2, значителько отличакмцийся от геотермы 3 и идусщй почти параллельно оси глубин Z , соответствует интервалу циркуляции заколонной жидкости 4, В колонну 1 до середины указанного интервала спускают электрический нагреватель 5 с теплоизолирукяцими манжетами 6 и 7 и терморегулятором 8, последовательно включенным в цепь питания нагревателя 5, составленную кабелем 9, жидкостью в скважине 10, колонной 1 и проводом 11. В цепь питания включен счетчик 12 электроэнергии. Перед спуском нагревателя в ко- лонну устанавливают температуру термостатирования терморегулятора 8 на больше естественной температуры в колонне на данной глубине, т.е. 24,бс. При превьшении этой температуры ъ процессе нагрева терморегулятор 8 отключает цепь питания, а при снижении температуры жидкости ниже указанной величины включает ее. Определяя величину электроэнергии, потребляемой нагревателем после первого отключения цепи, находят величину теплового потока, которая равна отношению количества потребляемой электроэнергии к времени нагрева после первого отг ключения или средней потребляемой мощности нагревателя. Теплоотдача или тепловой поток от стенки трубы к среде, омывающей трубу, зависит от числа Рейнольдса, которое пропорционально скорости потока. Расчеты показывают, что тепловой поток от жидкости в- колонне к заколонной жидкости, можно представить в виде функции ,d,d,d,e,C,A,,v), где ЛТ - разность температур жидкости в колонне и заколонной жидкости; olt диаметры скважины, колонны и нагревателя соответственно; t - длина нагревателя , с - теплоемкость заколонной жидкости; Д

.3

и Др - теплопроводность жидкости в.колонне и горных пород. соответственно; V - скорость заколонной циркуляции жидкости.

При фиксированном значении других параметров можно получить теоретически или более точИо стендовыш измерениями зависимость ( v() По величине теплового потока « из градуировочной кривой 13 (фиг. 3) определяют скорость заколонной циркуляции V , которая в рассматриваемом конкретном случае равна 0,04м/с

-. .

В предлагаемом способе отсутствует необходимость измерения температуры нагреваемого участка колонны точность которого в степени зависит от оптической прозрачности жидкости в колонне. Кроме того, способ учитывает теплообмен между

874

жидкостью в колонне и заколонной средой по всей поверхности колонны определенной длины, что устраняет влияние на точность измерений неравномерности скорости потока по периметру колонны. Все это значительно / повышает точность определения средНей скорости заколонной циркуляции. Точное значение скорости заколонной циркуляции дает возможность

прогнозировать срок службы обсадных колонн, контактирующих с коррозионными средами, поскольку скорость коррозии в значительной степени

зависит от скорости движения корроЬионной среды относительно металла. Кроме того, знание скорости заколонной циркуляции позволяет прогнозировать эффективность вторичного цементирования обсадных колонн -и определять оптимальный его режим.

20 22 24 26 28 30 t.C

/

Фиг. 2

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ФЯЙЩА В ЗАТРУВНОМ ПРОСТРАНСТВЕ СКВАЖИНЫ, включающий нагрев участка ствола скважины нагревателем и определение интенсивности теплообмена между жидкостью в трубе и затрубной средЫ}, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения, осуществляют нагрев фиксированного объема жидкости в трубе при поддержании постоянной разности температур нагреваемой жидкости я затрубной среды и по величине потребляемой нагревателем энергии определяют скорость потока.