Способ электромагнитной дебитометрии скважин Советский патент 1989 года по МПК E21B47/10 

1

Изобретение относится к технике измерения расхода жидкости и может быть использовано для измерения дебита скважин в процессе их промыслово-геофизических исследований, там, где производится измерение количественных характеристик многофазного и/или многокомпонентного потока жидкости, а также в экспериментальной физике.

Цель изобретения - повышение точности определения дебита скважин.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, поясняющего способ; на фиг. 2 - временные диаграммы, раскрывающие принцип работы устройства; на фиг. 3 - диаграмма пересекаемых силовых линий магнитных полей для образования одной контрольной точки исследуемого потока жидкости.

Устройство, поясняющее способ электромагнитной дебитометрии скважин, содержит скважинный блок 1, расположенный в скважине 2 и соединенный через линию 3 связи с вторичным преобразователем 4, датчик 5 глубины. Вторичный преобразователь 5 содержит преобразователь 6 глубины.

счетчик 7 глубины, ключ 8, триггер Шмидта 9, измерительный мост 10, состоящий из резисторов 11, 12, 13, усилитель 14, вычислитель 15 скорости потока, включающий формирователь 16 фронтов импульсов, счетчик 17, генератор 18 импульсов, цифро- . аналоговый преобразователь 19 и формирователь 20 импульсов сброса. Выход вторичного преобразователя 5 соединен с регистратором 21. Скважинный блок 1 имеет электромагниты, создающие магнитные пучки 22 и 23, проходящие сквозь щели 24 и 25, и чувствительные магнитные элементы 26 и 27 (магнитодиоды или магнитотранзис- торы).

Способ осуществляется в следующей последовательности операций.

Производят спуск скважинного блока 2 в скважину 1, затем фокусируют парные пучки 22 и 23 электромагнитных линий для выбора контрольных точек в сечении измеряемого потока жидкости. Выбирают диапазон дисперсии (размеров) исследуемых масс в потоке жидкости и регистрируют высокочастотные сигналы, характеризующие изменение магнитной проницаемости масс в

(Л

с

4;

а с к

о

5

исследуемой среде. Высокочастотные сигналы отделяют от низкочастотных за счет фильтрации.

Приводят высокочастотные сигналы к одинаковым амплитудным величинам путем компрессии. По изменению длительности фронтов этих сигналов судят об изменении скорости потока.

Скорость потока жидкости в данном способе определяется по скорости движеиия отдельных дисперсных масс внутри этого потока. При прохождении такой дисперсной массы через контрольное сечение потока наблюдается относительное изменение магнитной пропускаемости среды от некоторого минимального значения до максимального и затем вновь до минимального.

Для предотвращения ложного срабатывания от крутящихся движений частиц неправильной продолговатой формы в данном способе могут быть использованы только сферические частицы при ламинарном характере потока. При этом может быть измерена скорость потока от слоистой структуры до потока с частицами малых размеров - в зависимости от величины коэффициента компрессирования.

При заданной геометрии скважины определение ее дебита производят по формуле

,y,z,t)dS,

S

где $ - площадь поперечного сечения

скважины;

v{x,y,z,t - усреднен}1ая скорость жидкости по координатам и времени.

Устройство, поясняющее данный способ, работает следуюплим образом.

При спуске скважинного блока 2 в колонне насосно-компрессорных труб отсчет глубины ведут по муфтовым соединениям, на которые реагируют магниточувствитель- ные элементы 26 и 27. При этом ключ 8 подключает триггер Шмидта 9 к счетчику 7 глубины. После окончания спуска насосно- компрессорных труб производят переключение счета импульсов ключом 8 с преобразователя 6 глубины, который отсчитывает магнитные метки с линии 3 связи (брони каротажного кабеля).

На заданной глубине производится фокусировка магнитных пучков 22 и 23 для образования исследуемой области 28. Для этого в скважинном блоке 2 устанавливается пара магниточувствительных элементов 26 и 27 и используется два измерительных моста 10. Селекция парных высокочастотных сигналов осуществляется полосовыми фильтрами с высокой добротностью (не показаны).

На фиг. 1 представлен одноканальный вариант устройства, в котором измеряемые

высокочастотные сигналы магнитной проницаемости дисперсных масс, движущихся со скоростью v (эпюра Э1, фиг. 2), подаются на вход усилителя 14, снабженного автоматической регулировкой усиления. С выхода усилителя 14 приведенный .к одинаковой амплитуде (скомпрессированный) сигнал поступает на вход формирователя 16 фронтов импульсов (эпюра ЭЗ, фиг. 2), который вырабатывает импульсы, соответствующие длительности фронта сигналов при скорости

5 потока У|. С помощью счетчика 17 импульсов осуществляется преобразование и длительность импульсов - код. Счетчик 17 заполняется опорными импульсами с генератора 18 (эпюры Э4 и Э5, фиг. 2). Цифро- аналоговый преобразователь 19 преобразует

результат счета счетчика 17 в аналоговую форму, что фиксируется регистратором 21.

Интегрирование результатов измерения во времени осуществляется за счет выработ5 ки импульсов формирователем 20 импульсов сброса, который сбрасывает счетчик 17 и дает команду на цифроаналоговый преобразователь 19 для выдачи результата на регистратор 21.

При изменении скорости потока от ui до

0 U2 (), аналогично рассмотренному, изменяются коды счетчика 17 и аналоговая форма скорости на регистраторе 21. Показанные на Э1 фиг. 2 точечные дисперсные частицы, .меньщие выбранного диаметра контрольных частиц, дают незна5 чительные флуктуации по амплитуде и не участвуют в измерительном процессе.

Формула изобретения

Q Способ электромагнитной дебитометрии скважин, включающий определение скорости потока жидкости за счет измерения в контрольном сечении ее объема флуктуации низкочастотных и высокочастотных электромагнитных сигналов масс, находящихся в

5 потоке, определение дебита по скорости потока, отличающийся тем, что, с целью по- выщения точности, выбирают высокочастотные электромагнитные сигналы, соответствующие заданному диапазону дисперсии масс в потоке жидкости, приводят их к

0 одинаковым амплитудным величинам, а по длительности фронтов этих сигналов судят о скорости потока.

777Ш

г

Изобретение относится к промыслово- геофизическим исследованиям скважин. Цель - повышение точности. Определяют скорость потока жидкости путем измерения в контрольном сечении ее объема флуктуации низкочастотных и высокочастотных электромагнитных сигналов масс, находя- Ш.ИХСЯ в потоке. Выбирают высокочастотные электромагнитные сигналы, соответствующие заданному диапазону дисперсии масс в потоке жидкости. Приводят сигналы к одинаковым амплитудным величинам. По длительности фронта этих сигналов судят о скорости потока. Для предотвра- ш,ения ложного срабатывания от крутящихся движений частиц неправильной формы в данном способе могут быть использованы только сферические частицы при ламинарном характере потока. 3 ил.

17///////////,

к;

-е3

зг

31

А

п

Г7-/;

и h Пп

Фие.1

-е-

I I

I I п

I I

I I I I ,

п п i

Т 2 -/

.2

2

771

г

Фиг.Ъ

2J

27