Способ измерения давления в скважинах и устройство для его осуществления Советский патент 1962 года по МПК E21B47/06 G01L7/00 

Известпы способы измерения давления В скважинах, основанные на нериодическом выравнивании измеряемОГО давления в скважине и давления внутри измеряющего прибора, причем статическое давление в скважине измеряется по интервалам нри помощи измерения дифференциального давления. Устройства для измерения давления в скважинах, построенные для осуществления известных способов, имеют недостаток, который заключается в том, что невозможно производить носледОвательное независимое измерение статического п дифференциального давлений с высокой точностью, а также невозможно измерять возрастающее давление при спуске устройства в скважину.

Предлагаемый способ измерения давления в скважине с использованием струННого датчика отличается от известных тем, что последовательное измерение статического давления производят комиенсационны.м способом при использовании струнного датчика в качестве нульоргана, а затем, отключив цепь компеисации, те.м же датчиком измеряют дифференниальное давлениеПри таком способе упрощается применяемое для измерения давления устройство. Для осуществления предлагаемого способа измерения давления предлагаегся устройство, которое состоит из струнного датчика с мембранным чувствительным элементом и отличается от известных тем, что для измерения статического давления датчик выполнен: из компенсирующего наружное давление поршня, перемещаемого реверсивным двигателем, усилителя и датчика перемещения порщня. Кроме того, предлагаемое устройство для измерения-дифференциального давления снабжено выключателем, разрывающим цепь двигателя, приче М величина дифференциального давле ния фиксируется напряже. нием, снимаемым с усилителя. С целью компенсации темнератури1 1х

№ 148768-2 -

ошибок, устройство снабжено электрическим датчиком температуры, вводящим в сигнал датчика давления.

На 4epffefee показана блок-схема предлагаемого устройства для измерения давления в ск§ажииах.

Дляпроведения гидродинамических исследований нефтяных скважин лрименяют глубинйые манометры и дифманометры различных типов.,t;.i

Дл производ,ств,а изм-ере11ий этими приборами необходимо вначале измерйть глубинным манометром статическое давление и глубинным термографом температуру на данной глубине.

Кроме того, глубинные дифманометры имеют определенный предел измерения дифференциалиного давления, что крайне неудобно при исследовании скважин.

Глубинные манометры основаны на измерении деформации упругого элемента и не могут быть применены для измерений .небольших перепадов при большом статическом давлении вследствие недостаточной чувствительности.

Предлагаемое устройство глубинного дистанционного .манометра лишено указанных недостатков.

Устранение недостатков достигнуто за счет сочетания двух .методов измерения давления: компенсационного метода измерения статического давления и метода измерения дифференциального давления струнным датчиком.

При измерении статического давления компенсационным мето/том струнный датчик играет роль индикатора нулевого положения.

Любое изменение статического давления в скважине вызывает смеш,ение разделителя от нулевого положения и появление соответствующего сигнала рассогласования.

Это рассогласование приводит в действие следяший двигатель, который, действуя Поршне.м на сжатый воздух в измерительной камере прибора, компенсирует смещение мембраны.

Число оборотов двигателя или линейное перемещение поршня служит мерой статического давления.

При достижении заданного значения статического давления следящий двигатель отключается и дальнейшее изменение давления воспринимается только струнным датчиком. Запись измеряемого дифференциального давления производится вторичным прибором.

Вследствие отсутствия движушихся частей объем измерительной камеры не меняется и величина дифференциального давления зависит только от изменения частоты струнного датчика.

Таким образом, нрибор последовательно измеряет статическое и дифференциальное давления нри любой величине статического давления без предварительного его измерения.

При достижении предела измерения дифференциального давления вновь включается следящий двигатель и давление в измерительной камере приводится к давлению в скважине. После этого можно вновь измерять струнным датчиком дифференциальное давление.

При этом предел измерения дифференциального давления может быть увеличен до предела, измерения манометра статического давления.

Влияние температуры учитывается в приборе температурным датчиком, вводящим сигнал поправки в цепь обратной связи устройства.

Погрещнрсть измерения дифференциального давления вследствие применения двух методов измерения he зависит от погрешности определения статического давления и является функцией погрешности только струнного датчика со вторичным прибором.

Устройство (см. чертеж) состоит из первичного прибора - глубинного снаряда, опускаемого в скважину, и вторичного прибора, находящегося на поверхности.

Корпус / глубинного снаряда разделен на пять секций.

В лервой секции / помещается следящий двигатель 2 с редуктором У и датчик 4 линейных перемещений. В секции // размещены порщень 5, поступательно перемещающийся в цилиндре 6, датчик температуры 7, струННый датчик 8 и генератор 9.

Секция // отделена от заполненной жидкостью секции /// гибким разделителем 10, к которому жестко прикреплена струна датчика давления.

В секции IV, сообщенной с окружающей средой, размещен клапан 11, жестко связанный с сильфоном 12, разобщающи М секции IV & V.

Вторичный прибор состоит, из переключателя 13, усилителя 14, уз.ла 15 введения температурной поправки (сумматора), узла 16 установки нулевого сигнала датчика давления и регистраторов давления - Р, дифдавлення - ДР, температуры - Т.

Полость ;под порщнем 5 заполнена сжатым газом под давлением PU, равным 10-25% от предела измерения манометра.

Для разгрузки гибкого разделителя Уб от одностороннего давления РО клапан 11 перекрывает отверстие в секции ///, заполненной жидкостью. Таким образом, при отсутствии внешнего давления разделитель 10 находится в нулевОМ положении. Для перекрытия клапана секция V также заполняется сжатым газом под давлением PQ.

При спуске прибора в скважину давление внещней среды через отверстия в секции IV воздействует на сильфон 12.

При достижении давления в скважине, равного РО, клапан // открывается и секция /// сообщается с внещней средой.

Под действием измеряемого -давления разделитель 10 смещается, изменяя натяжение струны датчика 8, что приводит к соответствующему изменению собственной частоты колебания струны.

Вдоль струны, вибрирующей в постоянном -магнитном поле с частотой собСтвенных колебаний, генерируется э. д. с. с той же частотой. Э. д. с. подается на генератор-преобразователь 9, обратная связь которого создает режиМ незатухающих колебаний .струны. Переключатель 13 устанавливается в положение Р . Измеряемая величина через усилитель 14 поступает на сумматор 15, где сравнивается с напряжением установки нулевого сигнала датчика давления, соответствующим начальным значениям давления PQ и температуры IQИзменение давления в скважине приводит к появлению некоторой величины рассогласования, которая отрабатывается следящим двигателем 2.

Следящий двигатель через редуктор 5 перемещает порщень 5, изменяя этим давление в «амере // до тех пор, пока давление в ней не станет равным наружному.

Таким образом, разделитель 10 вновь возвратится в нулевое положение, частота колебаний струны станет равной начальной, что приведет к исчезновению рассогласования.

Одновременно с этим датчик 4 линейных перемещений поршня 5 передает на регистратор Р величину измеренного давления в скважине. Для разгрузки поршня в секции // (над порщнем) имеются отверстия, сообщающие эту полость с внешней средой.

Для измерения дифференциального давления переключатель 13 устанавливается в положение ДР, при этом разрывается цепь обратной связи струнного датчика со следящим двигателем.

-3-№ 148768

J(b 148768-4Дальнейшее изменение давления в скважине от .величины зафиксированного статического давления (дифдавление) восиринимается струнным датчиком.

Нанряжение, соответствующее изменению давления ДР, после сумматора 15 и усилителя 14 поступает на регистратор. Одновременно с любым из описанных выше процессов измерения статического и дифференциа.льного давлений производится измерение температуры с помощью датчика темлературы. Снимаемый с этого датчика сигнал подается на регистратор температуры Г и в сумматор 15, где алгебраически складывается с напряжением, поступающим от датчика 8 давления.

Это обеспечивает введение температурной поправки в локазания статического и дифференциального давлений.

Предлагаемый способ измерения давления может быть применен для; нефтяяой и газовой промышленности.

Предмет изобретения

: .1. Способ измерения давления в скважинах с использованием струнного датчика давления, отлича ющийся тем, что, с целью последовательного измерения статического и дифференциального давлений и упрощения применяемой при этом аппаратуры, измеряют компенсационным способом статическое давление при использовании струнного датчика в качестве нуль-органа, а затем отключают цепь компенсации и тем же датчиком измеряют дифференциальное давление.

2.Устройство для измерения давления в скважинах по п. 1, включающее струнный датчик с мембранным чувствительным элементом, отличающееся тем, что, с целью измерения статического давления, его датчик состоит из компенсирующего наружное давление поршня, перемещаемого реверсивным двигателем, усилителя и датчика перемещения поршня.

3.Устройство по п. 2, отл ичающееся тем, что, с целью измерения дифференциального давления, оно снабжено выключателем, разрывающим цепь двигателя, а величина дифференциального давления фиксируется напряжением, снимаемым с усилителя.

4.Устройство по пп. 2иЗ, отличающееся тем, что, с целью компенсации температурных ошибок, оно снабжено электрическим датчиком температуры, .вводящим поправку в сигнал датчика давления.

u