Комплексный скважинный прибор Советский патент 1989 года по МПК E21B47/10 

1

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано при гидродинамических измерениях в скважинах.

Цель изобретения - повыщение точности измерений и расщирение функциональ- ных возможностей прибора.

На чертеже изображен комплексный скважинный прибор.

На чертеже показана обсадная колонна скважины 1. Комплексный скважинный при- бор 2 включает каротажный кабель 3 с кабельной головкой 4, защитный кожух 5 прибора, внутри которого размещен электромагнитный локатор муфт 6, состоящий из электромагнитов 7 и сердечников 8 с магнито- чувствительным элементом 9 внутри втулки 10, телеметрический блок 11, многофазный концентратор 12, состоящий из электромагнитной системы возбуждения 13 и съема 14 автоколебаний первого 15 и второго 16 полых резонаторов, чувствительные элементы термометра 17 и манометра 18, охранный кожух 19 с прорезями, манжета 20, вертущка 21, постоянный магнит 22, подпятник 23, герметичный корпус 24, содержащий магнито- чувствительный элемент 25, приборный на- конечник 26 с отверстием под балластный груз.

Верхнее основание прибора 2 состоит из взаимосвязанных одножильного каротажного кабеля 3 и стандартной кабельной головки 4.

Защитный кожух 5 скважинного прибора 2 выполнен из нержавеющей стали, обладающей антимагнитными свойствами, внутри которого размещен электромагнитный локатор муфт, телеметрический узел 11 и многофазный концентратомер 12 примесей.

Электромагнитый локатор муфт 6 служит для точной привязки местоположения комплексного скважинного прибора 2 к глубине скважины 1, а также для отбивки уровня кровли и подощвы пласта в скважине 1 по перфорированному интервалу и состоит из электромагнитов 7, размещенных на сердечнике 8, в зазорах KOTOpOiro вмонтирован магниточувствительный элемент 9 с жестким креплением с помощью втулки 10. Для обеспечения целостности конструкции внутренняя полость втулки 10 дополнительно залита термостойким компаундом (не показано). В качестве магниточувствительного элемента 9 использов-ан магнитодиод, работающий в режиме магниторезистора.

Телеметрический блок 11 представляет собой конструктивно печатную плату элект- рически.х схем первичных измерительных преобразователей, программно-управляемого блока автогенерации концентратомера 12, многофазных примесей и узел скважинной телеметрической системы, выход которой электрически соединен через провод каротажного кабеля 3 с входом наземной телеметрической системы (не показана), а другие входы и выходы скважинной телеметрической системы подключены к скважинному аппаратурному тракту.

При таком агрегатировании составных узлов комплексного прибора 2 устанавливается возможность дополнительных измерений скоростей движения исследуемого среды электромагнитным и термокондуктивны.м ме- тода.ми с помощью магниточувствительного элемента 9 локатора муфт 6 и чувствительного элемента термометра 17. При этом электромагнитный метод измерения меняющихся скоростей потока исследуемой среды основан на измерениях магнитных проницаемостей дискретных ее масс. А термокондуктивный метод измерения меняющихся скоростей движения потока жидкости основан на регистрации разных теплоемкостей разных дискретных масс скважинной среды.

Выполнение конструкции концентратомера 12 с двумя резонаторами 15 и 16 и электромагнитами 13 и 14 позволяет образовать единую колебательную систему для работы в трех разных режимах автоколебаний при управлении телеметрическим блоком 11. При низкочастотнем режиме автоколебания от 1 до 200 Гц концентратомер 12 работает

при измерении объемных концентраций твердой фазы скважинной среды в виде песка, глины и т.д., в среднемастотном режиме актоколебания от 200 до 3000 Гц - жидкой неразмешанной фазы, а в высокочастотном (свыше 3000 Гц) - газообразной фазы.

Принцип работы такого концентратомера 12 заключается в том, что в жидкости под воздействием упругих колебаний происходит колебание частиц определенной дисперсной фазы, амплитуды которых определяются силой вязкого сопротивления, испытываемой при взаимодействии этих частиц со сплошной средой. Кроме того амплитуда колебаний зависит от инерционности частиц и частоты воздействия упругих колебаний, развиваемых в разных режимах резонаторами 15 и 16 посредством частотозаданных электромагнитов 13 и 14.

Размешение чувствительного элемента термометра 17 в нижнем торце первого резонатора 15 позволяет повысить точность измерения температуры за счет предотвраше- ния отложений парафинов и загрязнений этого торца, испытываюш,его колебания.

Размещение упругой мембраны чувстви« тельного элемента манометра 18 в нижнем торце второго резонатора 16 позволяет проводить компенсацию результатов измерений объемных концентраций примесей по изменяющемуся в щироких диапазонах давлению скважинной среды. Это проводится за счет изменения геометрии мембраны чувствительного элемента 18 .манометра под действием меняющегося давления, что способствует изменению «привнесенной масгы автоколебательной системы концентрато.мера 12.

При непрерывной протяжке прибора 2 по глубине скважины 1 с помощью .манжеты 20 производится его центрироание по сечению ствола скважины 11, а также последовательная изоляция интервалов перфорации При этом поток скважинной жидкости устремляется через прорези охранного кожуха 19, вращая лопасти вертушки 21. При изменении скорости углового вращения вала вертушки 21 с помощью магнита 22 изменяется скорость срабатывания магниточувст- вительного элемента 25, что указывает на изменение скорости движения исследуемой среды.

В командном режиме работы телеметрического блока 11 производится переключение режимов автоколебания концентратомера 12 для измерения объемных концентраций механических примесей газа и жидкой дисперсной фазы исследуемой скважинной среды с одновременными измерениями ее температуры и давления с Помощью чувствительных элементов 17 и 18.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Кроме того, по измеренным значениям скоростей потока с помощью вертушечного термокондуктивного и электромагнитного флуктуационных расходомеров между на- сосно-компрессорной трубой и интервалом перфорации скважины 1 в ламинарном режиме течения потока производят взаимное корректирование измеренных величин. Благодаря пространственному разнесению этих расходомеров в приборе 2 измерения в интервале перфорации позволяют повысить точность определения интегральных и дифференциальных продуктивных профилей притока.

Расширение функциональных воз.можнос- тей прибора достигается за счет допо.тнитель- ного введения флуктуационных расходомеров и многофазного концентратомера. Повышение точности в 4,5 раза достигается за счет уменьшения инерционности, повышения чувствительности термометра при непрерывных колебаниях его чувствительного элемента и за счет уменьшения методической и ин- струментальнрй погрешностей измерения с помощью комплексного прибора, связанных с особенностями учета движения многофазной и многокомпонентной скважинной жидкости, а также габаритными размерами самого устройства.

Формула изобретения

1. Комплексный скважинный прибор, содержащий в защитном кожухе подсоединенные к телеметрическому блоку многофазный концентратомер примесей, электромагнитный локатор муфт, чувствительные элементы термометра и манометра, выведенные из защитного кожуха прибора для непосредственного контакта с исследуемой средой, тер- мокондуктивный флуктуационный расходомер, магниточувствительный элемент, магни- тосвязанный с постоянным магнитом, размещенным на валу вертущечного расходомера, который помещен в охранный кожух с прорезями и пакерующим устройством, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерений и расширения функцио- на.тьных возможностей прибора, многофазный концентрато.мер выполнен в виде двух полых акустических резонаторов, выведенных из полости кожуха в исследуемую среду, в нижнем торце первого резонатора размещен чувствительный элемент термометра, в нижнем торце второго резонатора вмонтирована чувствительная мембрана манометра.

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что выводы магниточувствительного элемента электромагнитного локатора муфт дополнительно подключены к входам термокондуктивного флуктуационного расходомера.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям и м.б. использовано для гидродинамических измерений в скважинах. Цель - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей прибора. Для этого многофазный кон- центратомер 12 выполнен в виде двух полых акустических резонаторов (Р) 15 и 16, выведенных из полости охранного кожуха 19 в исследуемую среду. В нижнем торце одного Р 15 размещен чувствительный элемент т-ра 17. В нижней части другого Р 16 вмонтирована чувствительная мембрана манометра