Устройство для измерения скорости движения, электрического сопротивления и теплофизических свойств жидкости в скважинах Советский патент 1989 года по МПК E21B47/10 

,

Изобретение относится к нефтепромысловой геофизике. Цель - расширение функциональных возможностей путем измерения теплоемкости потока жидкости. Устройство содержит скважинную часть 8, включающую расположенные на противоположных концах теплоизоляционной трубы датчик 5 температуры и импульсный источник 6 тепла, тиристорный коммутатор 16 с накопительным конденсатором 17, пороговый элемент 15. Скважинная часть 8 соединена кабелем 7 с наземной частью 9. Последняя содержит переключатель 10 рода работ, генератор 11 меток времени, цифровой и аналоговый регистраторы 12, 13. Для достижения цели устройство имеет измеритель 14 площади температура-время, соединенный с цифровым регистратором 12 и генератором 11. Измеритель 14 площади выполнен в виде регистра команд, входного регистра и регистра дополнения, блока инвертирования кода, трех сумматоров, пяти триггеров и десяти элементов И. Переключателем 10 выбирается род работы. Посылается сигнал на коммутатор 16, вызывающий разряд конденсатора 17 и появление тепловой метки. Последняя через некоторое время достигает датчика 5. Зная количество теплоты и измерив площадь аномальной температуры, фиксируемой датчиком 5, определяют теплоемкость скважинной жидкости. Последняя характеризует степень обводненности продуктивного пласта. Применение устройства позволяет за один спуско-подъем провести исследования по определению расхода, состава и температуры жидкости в скважине. Устройство может быть использовано в качестве резистивиметра. 4 ил.

г-

.{-™

д

Ql

00 |ii СО

.{-™J

ток времени, цифровой и аналоговый ;регистраторы 12, 13. Для достижения цели устройство имеет измеритель Н площади температура время, соеди- |ненный с цифровым регистратором 12 И генератором 11. Измеритель 14 1площади вьтолнен в виде регистра 1команд, входного регистра и регистра дополнения, блока инвертирования кода, трех сумматоров, цяти триггеров и десяти элементов И. Переключателем 10 выбирается род работы.Посылается сигнал на коммутатор 16, вы- зывающий разряд конденсатора 17 и появление тепловой метки. Последняя

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано для измерения расхода, тепло- физических свойств и состава жидко- сти в добьшающих и нагнетательных скважинах.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения теплоемкости потока жидкости.

На фиг. 1 представлена скважинная часть устройства, общий вид; на фиг. 2 - график распределения температуры во времени) на фиг. 3 - структурная схема устройства; на фиг. 4 функциональная схема измерител.я площади 5 температура « время .

Устройство содержит расположенную скважине 1 трубу 2 с кабельными наконечниками 3 и электронным блоком 4.. На противоположных, концах трубы 2 установлены датчик 5 температуры и импульсный источник 6 тепла. Электронный блок 4 соединен через кабельный наконечник 3 с кабелем 7, который связывает глубинную часть 8 устройства с наземной частью 9. включающей переключатель 10, генератор 1 1 меток времени, цифровой и аналого- вый регистраторы 12 и 13 и измеритель 14 площади температура х время. Первый и второй выходы цифрового регистратор 12 соединены с первым и вторым входа

ми измерителя i4 площади, третий выход

подключен к входу аналогового регистратора 13. Третий, четвертый и пятый входы измерителя 14 площади соединены с первьп, вторым и третьим зыходачерез нек оторое время достигает датчика 5. Зная количество теплоты и измерив площадь аномальной температуры , фиксируемой датчи -сом 5, определяют теплоемкость скважинной жидкости. Последняя характеризует степень обводненности продуктивного пласта. Применение устройства позволяет за один спуско-подьем провести исследования по определению расхода, состава и температуры жидкости в скважине. Устройство может быть использовано в качестве резистивимет-i

ра. 4 ил.1

35

25

о

45,. а 40

д

аj5

ми генератора 11 меток времени соот-. ветственно. Глубинная часть 8 содержит датчик 5 температуры (преобразова- - тель температура х частота), источник 6 тепла, пороговьй элемент 15, тири- сторный коммутатор 16 и накопительный конденсатор 17. Управляющий вход коммутатора 16, вход порогового элемента 15 и выход датчика 5 температуры связаны через кабель 7 с соответствующими входами переключателя 10, Измеритель 14 площади содержит регистр 18 команд, входной регистр 19, регистр 20 дополнения, блок 21 инвертирования кода, сумматоры 22-24, триггеры 25-29 и элементы.И 30-39 . Выход входного регистра 19 соединен через блок 2 инвертирования кода с информационным входом регистра 20 дополнения. Первый, второй, третий и четвертый выходы регистра 18 команд, соединены соответственно с первьгм и вторым входами регистра 20 дополненрю, первьгм входом элемента И 38, вторъьм входом элемента И 37 и R-входом триггера 27. Прямой выход последнего подключен к первому входу элемента И 37. Выходы элементов К 34, 35 и 36 соединены с входами сумматоров 22, 23 и 24 соответственно .

Труба 2 выполнена из материала с высокими теплоизоляционнъпчи свойствами. Переключатель 10 рода работы выполнен с возможностью реализовать режимы измерения расхода, электрического сопротивления и теплоемкости скважинной жидкости.

i-

Устройство работает следующим образом.

Переключателем 10 рода работы устанавливается режим измерения. Цикл регистрации начинается с запуска тепловой метки. Генератор II меток времени запускает тиристорньга коммутатор 16, вследствие чего происходит разряд конденсатора 17 через скважин ную жидкость. Генератор I1 меток времени вырабатывает также необходимый шаг измерения, сбрасывает счетчики цифрового регистратора 12 на О и осуществляет передачу его содержимого на аналоговый регистратор 13, выход которого подается на диаграммную бумагу. Данные с цифрового реги-стратора 1 2 и генератора 11 меток времени поступают также на измеритель 14 температура X время, с помощью которого определяется величина площади

,2

S i dT(t)dt

i

fC

где р и С - плотность и теплоемкость

жидкости, Q - количество тепла за один

импульс. Поскольку величина Q известна,то

РС |Момент подачи тепловой метки помечен звездочкой на фиг.2. За вре- мя 4Т жидкость получает количество тепла Q.. Тепловая метка, проходя по трубе, расплывается. По площади, S расплава судят о теплофизических свойствах скважинной жидкости.

Величина р С для пластовых вод изменяется в пределах 4,2-5 Дж/(см К а для нефтей имеет величину 1,8 Дж/Ссм- К°). Таким образом при заданных величинах Q параметр S определяет соотношение нефти и воды в потоке скважинной жидкости, т.е. по величине рС определяется обводненность продукции скважины.

Измеритель J 4 площади температу- ра к время работает следующим образом

Начашо работы задается импульсом Старт, который поступает с генератора 1 1 меток времени и сов падает по времени с моментом окончания тепловой метки. Стартовым импульсом триггер 28 устанавливается по S-входу в состояние

184996

1, разрешая прохождение импульсов Вывод через элемент И 33, С выхода элемента И 33 кмпулъс устанавли- - вает триггер 25 в состояние О, Закрывается элемент И 30, и обрывается поток информации, поступающей с цифрового регистратора 12. Импульсы Вывод, следующие с периодом Т 0,4 с,

0 квантуют поток поступающей информации по времени и задают алгоритм работы измерителя 14 площади. С поступлением импульса Вывод на вход V регистра 18 он переводится в режим па- J5 раллельного ввода. Первым синхроимпульсом, поступившим на входы С, С регистра 18, в последний записывается код 0001, установленный на входах DI-D. 20 ,

С окончанием действия импульса Вывод регистр 18 опять возвращается в режим последовательного сдви- га.Серией синхроимпульсов с .периодом 5 Т 0,01 с производится сдвиг как

1, записанной в регистр, так и О, выставленного на входе %. Каждым синхроимпульсом код в регистре преобразуется в следующей последователь- 0 ности: 0001, 0010, 0100, 1000, 0000 ... .В результате на выходах регистра 18 поочередно появляются сигналы и,, Ui, Uj, и,.

Указанные сигналы задают алгоритм работы устройства. Сигнал Щ, поступая на R-вход регистра 20 дополнения стирает в нем ранее записанную информацию. Сигнал и, поступающий на вход Cj регистра, разрешает перенос кода числа, записанного в регистре 19, в регистр 20. Код числа предварительно инвертируется в блоке 21. Сигнал Uj поступает на входы элементов И 37 и 38 и в зависимости от состояния триггера 27 проходит .только через один из них. В случае, когда триггер 27 установлен в состояние О т.е. на выходе О низкий уровень, а на выходе О высокий, сигнал Uj- пройдет через элемент И 38 и по S-входу установит триггер 26 в состояние 1. Высокий уровень.на выходе О этого триггера разрешает прохождение информации на входы регистра 19. Высокий потенциал на выходе О.триггера 27 разрешает также прохождение информации на входы С, регистра 26 и сумматора 23.

Сигнал U устанавливает триггер 25 по входу S в состояние 1, при котором разрешается прохождение информации через элемент И 30 на вход С регистра 19 и на вход С:, регистра 20. Таким образом начинается счет импульсов информации в регистрах 19 и 20. В сумматоре 23 подсчитывается число таймерных импульсов, сле дующих с периодом Т 0,1 с. Так как в регистре 20 записано число N предыдущего измерения, то в течение второго интервала измерения в него будет записано число N,, Если N + I- N,0, то на выходе D регистра 20 не появится сигнал и состояние триггера 27 останется неизменным. В этом случае с приходом следующего импульса Вывод алгоритм работы уст ройства не изменится.

Сигнал и, - сброс регистра 20j и 1 - перенос параллельным обратным кодом числа N2 из регистра 19 - сбро в О регистра 19 и установки в 1 триггера 26; U - подтверждение состояния триггера 27 и установка в 1 триггера 25. Далее снова следует счет импульсов в регистрах 19 и 20 и сумматоре 2:3. Так продолжается до тех пор, пока не получим N,+ О Это Произойдет тогда, когда к датчику 5 температуры скважинного блока подойдет жидкость, подогретая тепловым импульсом. В этом случае, как только в регистре 20 число импульсов станет равно N 1, на выходе D появится сигнал, который по входу S установит триггер 27 в 1. С выхода Q высокий по- тенциал разрешит прохождение импульсов через элементы И 34 и 36. В сумматоре 22 зарегистрируется число импульсов, поступивших в него с момента переключения триггера 27 до прихо да следующего импульса Вьшод. В сумматоре 24 будут регистрироваться таймерные импульсы. С приходом следущего импульса Вывод сброс регистра 20 и перенос числа из регистра 19 в регистр 20 сигналами U, и U соответственно произойдут как и раньше, но сигнал U.J пройдет уже чер ез элемент 37, открытый потенциалом с выхода , Q триггера 27.. Этот сигнал по вход

R переключит триггер 26 в состояние О. Низкий потенциал с вьтхода Q этого триггера запретит прохождение импульсов через элемент И 31 . Сигнал

0 г о 5 Q

5

и переключит триггер 21 опять в О, а триггер 25 - в I. Потенциалами с выходов этих триггеров откроются элементы И 30 к 32. Импульсы информации будут поступать только на вход С регистра 20.

Если отношение + N 7 О будет , сохраняться, то в регистре 19 будет сохраняться неизменным число N (фоновое значение), а в сумматоре 22 будет регистрироваться число N ; - Nr

Таким образом, вычитается фоновое значение температуры, а приращение температуры за счет подхода тепловой метки регистрируется сумматоре 22. Процесс продолжается до тех пор, пока N; N. Как только N ( N , триггер 28 переключится в о, и цикл измерения заканчивается.

В конце измерения в сумматоре 22 содержит 21(N; - N), представляющая площадь, ограниченную кривой распределения теплового импульса в пЬ- токе, в сумматоре 23 - время от постановки тепловой метки до прихода ее фронта к датчику температуры, в сумматоре 24 запоминается - время прохождения тепловой метки около датчика 5,

Применение предлагаемого устройства позволяет за один спуско-подъем провести исследования по .определению расхода, состава и температуры жидкости в скважине. Устройство может быть использовано также в качестве резисти- виметра.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости движения, электри -геского сопротивления и теплофизических свойств жид.- кости в скважинах, содержащее глубинную часть, включающую расположенные на противоположных концах теплоизоляционной трубы импульсный источник тепла и датчик температуры, тн- ристорньш коммутатор с накопительным конденсатором и пороговый элемент,, кабель связи с наземной частью, содержащий переключатель рода работы, генератор меток времени, цифровой и аналоговый регистраторы, причем выходы переключателя ряда работы соединены с входами генератора меток времени, первые выходы которого подключены к входам цифрового регистратора, отличающееся тем, что

9

с целью расширения функциональных возможностей путем измерения теплоемкости потока жидкости, оно снабжено измерителем площади температура- «время, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами цифрового регистратора, третий, четвертый и пятый входы подключены соответственно к второму, треть ему и четвертому выходам генератора меток времени, а аналоговый регистратор связан с третьим выходом цифре вого регистратора, при этом измери- ;таль площади температурах время выполнен в виде регистра команд, входного рех истра, регистра дополнения, блока инвертирования кода, трех сумматоров, пяти триггеров и десяти элементов И, причем первый вход лер- вого элемента И является первому входом измерителя площади, второй вход соединен с выходом первого триггера, S-вход которого подключен к R-BXO- ду третьего триггера и четвертому выходу регистра команд, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами регистра дополнения, первым входом девятого элемента И и вторым входом восьмого элемента И, третий вход регистра команд является третьим входом измерителя площади, второй вход - пятым входом измерителя площади, первый вход подключен к R-входу первого триггера и выходу .четвертого элемента И, второй вход которого является вторым входом измерителя площади, первьй вход соединен с прямым выходом четвертого триггера, S-вход которого является

518499

10

четвертым входом измерителя площади, R-вход соединен с выходом десятого элемента И, первый вход которого подключен к вь 7соду пятого триггера, второй вход соединен с выходом девятого элемента И, Р- входом входного ре- , гистра и З-входом второго триггера, инверсный выход которого подключен jO к первому входу седьмого элемента И, прямой выход соединен с первым входом шестого элемента И ft первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу пер- 5 вого элемента И, второму входу пятого элемента И,, первому входу третьего элемента И, выход второго элемента И соединенг: входом входного регистра, выход которого подключен че- 0 рез блок инвертирования кода к чет- вертому вхбду регистра дополнения, третий вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход подключен к S-входу третьего триггера, 5 инверсный выход которого соединен с вторым входом девятого элемента И и вторым входом третьего элемента И, прямой выход подключен к первьм входу пятого элемента И и первому входу 0 восьмого элемента И, выход которого соединен с R-входом второго триггера, при этом выходы пятого с шестого и седьмого элементов И подключены соответственно к входам первого, второго и третьего сумматоров, выход i третьего сумматора соединен с S- входом пятого триггера, R-вход которого подключен к R-входам первого, второго, третьего сумматоров и 0 ,S-входу четвертого триггера.

ГСфиг. 2

.

М

}

CD--

-Х

- -6

Физ.

Kb

w

«

4J

I

:s

(5

-tA

Ч

I

.

sS

ta «