Устройство для определения фазового перехода теплоносителя в нагнетательных скважинах Советский патент 1990 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к нефтедо- бывающей промышленности.

Целью изобретения является повышение информативности за счет автоматического определения глубины фазового перехода теплоносителя.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - схема алгоритма работы устройства; на фиг.З - характерные термограммы паро- нагнетательных скважин.

На фиг.1 а{-а$ - входы блока управления; в,-в5 - выходы блока управления, на фиг.З - Н - глубина скважи- ны; t - температура теплоносителя; Нд, - глубина фазового перехода теплоносителя ; Н п - глубина перфорации обсадной колонны; - точки начала монотонного уменьшения температуры теплоносителя. Термограммы 1-3 соответствуют наличию фазового перехода теплоносителя, так как монотонное уменьшение температуры теплоносителя происходит выше глубины перфора- дни обсадной колонны Нп. Термограмма 4 соответствует случаю отсутствия фазового перехода теплоносителя, так как монотонное уменьшение температуры теплоносителя происходит ниже глубины перфорации обсадной колонны Н„.

Устройство для определения Лазово- го перехода теплоносителя включает датчики температуры 1 и глубины 2, счетчик 3 глубины, блок 4 аналоге- цифрового преобразователя, первый 5 и второй 6 регистры памяти, первый 7 и второй 8 блоки сравнения, блок 9 уставки, счетчик 10 импульсов, блоки сигнализации 11 и управления 12,пер- вый элемент И 13, третий регистр 14 памяти, второй элемент И 15, блок 16 индикации и элемент 17 задержки. Выход датчика 1 температуры подключен к информационному входу блока 4 ана- лого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к информационному входу первого регистра 5 памяти Выход первого регистра 5 памяти одновременно подключен к первому входу первого блока 7 сравнения и информационному входу второго регистра 6 памяти, выход и управляющий вход которого подключены соответственно к второму входу первого блока 7 сравнения и второму выходу блока 12 управления. Пятый выход блока 12 управления подключен к управляющему входу счетчика 10 импульсов, счет

, 5

0

s 0 5

5

ный вход которого подключен к выходу элемента 17 задержки. Четвертый выход блока 12 управления одновременно подключен к входу элемента 17 задержки и первому входу первого элемента И 13. Второй вход первого элемента И 13 подключен к первому выходу счетчика 10 импульсов, второй выход счетчика 10 импульсов одновременно подключен к входам второго элемента И 15, блока 11 сигнализации и четвертому входу блока 12 управления.

Третий и пятый входы блока 12 управления подключены соответственно к выходам первого 7 и второго 8 блоков сравнения. Первый и второй входы второго блока 8 сравнения подключены соответственно к выходам счетчика 3 глубины и блока 9 уставки. Управляющий вход блока 4 аналого- цифрового преобразователя и управляющий вход первого регистра 5 памяти подключены соответственно к первому и третьему выходам блока 12 управления. Второй вход блока 12 управления одновременно подключен к выходу датчика 2 глубины и входу счетчика 3 глубины. Выход счетчика 3 глубины подключен к информационному выходу третьего регистра 14 памяти. Управляющий вход третьего регистра 14 памяти подключен к выходу первого элемента И 13. Выход третьего регистра 14 памяти подключен к другого входу второго элемента И 15. Выход второго элемента И 15 подключен к входу блока 16 индикации. Первый вход блока 12 управления является пусковым входом устройства.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении сигнала Пуск на первый вход блока 12 управления устройство приводится в исходное состояние. При спуске датчика 1 температуры в скважину через каждый интервал глубины UH на выходе датчика 2 глубины появляется один импульс, который одновременно поступает на вход счетчика 3 глубины и второй вход блока 12 управления. В втором блоке 8 сравнения происходит сравнение содержимого счетчика 3 глубины Нс с выходным сигналом блока 9 уставки, т.е. Нс с Нп.

Если Нс с Нп, то на выходе второго блока 8 сравнения получается сигнал О, т.е. на пятый вход блока 12 уп

равления поступает сигнал О. При этом на первом выходе блока 12 управления вырабатывается сигнал, который поступает на управляющей вход (запуска) блока А аналого-цифрового преобразователя. Так как выход датчика 1 температуры теплоносителя подключен на информационный вход блока А аналого-цифрового преобразователя, то в блоке 4 аналого-цифрового преобразователя происходит преобразование текущего значения выходного аналогового сигнала датчика 1 температуры в цифровой кОд. Далее на втором выходе блока 12 управления получается сигнал который поступает на управляющий вход (разрешения записи) второго регистра 6 памяти. Так как выход первого регистра 5 памяти подключен на информационный вход второго регистра 6 памяти, то при этом предыдущее значение температуры t (в данном случае

1о

1о

0) с выхода первого регистра 5 памяти записывается в второй регистр 6 памяти. Далее на третьем выходе блока 12 управления получается сигнал, который поступает на вход разрешения записи первого регистра 5 памяти, при этом первое текущее значение температуры t, с выхода блока А аналого- цифрового преобразователя записывается в первый регистр 5 памяти. Далее значения t, и t0 соответственно с выходов первого 5 и второго б регистров памяти поступают соответственно на первый и второй входы первого блока 7 сравнения, где происходит сравнение t , с t 0.

Если tt t0, то это означает, что нет признака фазового перехода теплоносителя. При этом на выходе первого блока 7 сравнения вырабатывается сигнал О, который поступает на третий вход блока 12 управления. При этом на пятом выходе блока 12 управления вырабатывается сигнал, который поступает на вход сброса счетчика 10 импульсов. Далее устройство переходит в режим ожидания поступления следующего сигнала с выхода датчика 2 глубины на второй вход блока 12 управления.

Если t,, t0 , причем (t -t0 ) Ј , где g - заданное число, тл это означает, что имеется признак фазового перехода теплоносителя. При этом на выходе первого блока 7 сравнения вырабатывается сигнал 1, который пос

10

15,

30

35

40

-

тупает на третий вход блока 12 управления. На четвертом выходе блока 12 управления получается сигнал, который одновременно поступает на входы элемента 17 задержки и первого элемента И 13. Так как в этот момент содержимое счетчика 10 импульсов равна нулю, т.е. j 0, то на первом выходе счетчика 10 импульсов имеется высокий потенциал, который поступает на другой вход первого элемента И 13. Последний открывается и сигнал с его выхода поступает на управляющий вход третьего регистра 14 памяти. Так как выход счетчика 3 глубины подключен на информационный вход третьего регистра 14 памяти, то при этом содержимое (Нс) счетчика 3

20 глубины, т.е. возможное значение глубины фазового перехода теплоносителя (), с выхода счетчика 3 глубины записывается в третий регистр 1А памяти. Далее на выходе элемента 17 задержки получается сигнал, который поступает на счетный вход счетчика 10 импульсов. При этом содержимое счетчика 10 импульсов устанавливается равным единице, т.е. j 1, и, следовательно, на первом выходе (выход О) счетчика 10 импульсов получается низкий потенциал, а на следующем выходе счетчика 10 импульсов - высокий потенциал.

При поступлении следующего сигнала с выхода датчика 2 глубины на второй РХОД блока 12 управления указанные операции повторяются, т.е. если Нс Нп, то происходит сравнение t с t, и т.д. Разница заключается в том, что если при сравнении t с t, условие t L t не выполняется, то это означает, что предыдущий признак

45 фазового перехода теплоносителя является ложным, а глубина фазового перехода теплоносителя (Нф), записанная в третий регистр 14 памяти, является нереальной. При этом на выходе

50 первого блока 7 сравнения вырабатывается сигнал О, который поступает на третий вход блока 12 управления, а на пятом выходе блока 12 управления - сигнал, который поступает на

55 вход сброса счетчика 10 импульсов и устанавливает его содержимое равным нулю, т.е. j 0. Далее при поступлении следующего сигнала с выхода датчика 2 глубины на второй вход

блока 12 управления указанные операции повторяются.

Если при сравнении ta с С,, выполняется условие t t, причем t)$ в, т.е. если признак фазового перехода теплоносителя опять подтверждается, то на выходе первого блока 7 сравнения вырабатывается сигнал 1, который поступает на третий вход блока 12 управления. На четвертом выходе блока 12 управления получается сигнал, который одновременно поступает на входы элемента 17 задержки и первого элемента И 13. .Так как в этот момент содержимое счетчика 10 импульсов равно единице, т.е. j 1, то на первом выходе (выход О счетчика 10 импульсов имеется низкий потенциал, который поступает на дру- гой вход первого элемента И 13. Поэтому в этом случае элемент И 13 не открывается и на его выходе сигнал не получается. Далее на выходе элемента 17 задержки получается сигнал, кото- рый поступает на счетный вход счётчик 10 импульсов. При этом содержимое счетчика 10 импульсов устанавливается равным двум, т.е. j 2, и, следовательно, на первом выходе счетчика 10 импульсов получается низкий потенциал, а на следующем выходе счетчика 10 импульсов - высокий потенциал.

Далее при поступлении следующего сигнала с выхода датчика 2 глубины, па второй вход блока 12 управления указанные операции повторяются, т.е. если ,.то происходит сравнение t с 12 и т.д.

Если условия t; Ј t;, и /t;- - t j, / Ј последовательно К раз выполняются (например, К 16), то содержимое счетчика 10 импульсов устанавливается равным К, т.е. , и, следовательно, на втором (К-м) вы- ходе счетчика 10 импульсов получается высокий потенциал. Это означает, что

ice признаки фазового перехода теплоносителя являются достоверными и глубина фазового перехода тепло- носителя (Нф), записанная в третий регистр 14 памяти, является реальной. Сигнал с К-го выхода счетчика 10 импульсов одновременно поступает на четвертый вход блока 12 управления, на входы блока 11 сигнализации и второго элемента И 15. Так как другой вход вторЬго элемента И 15 подключен к выходу третьего регистра 14 памяти,

то второй элемент И 15 открывается, и значение глубины фазового перехода теплоносителя (Н«и) с выхода третьего регистра 14 памяти поступает на вход блока 16 индикации. Блок 11 сигнализации сигнализирует о наличии фазового перехода теплоносителя на данной скважине, а блок 16 индикации показывает глубину фазового перехода теплоносителя. На этом работа устройства прекращается.

Если при сравнении во втором блоке 8 сравнения содержимое счетчика 3 глубины с выходным сигналом блока 9 уставки, т.е. если при сравнении Нс с Нп окажется, что Нс Нп, то на выходе второго блока 8 сравнения получается сигнал 1, который поступает на пятый вход блока 12 управления. Так как на интервале ниже глубины перфорации обсадной колонны причиной монотонного снижения температуры теплоносителя является уход тепла пара в пласт через перфорации обсадной колонны, то при поступлении сигнал 1 на пятый вход блока 12 управления работа устройства прекращается.

Применение устройства позволяет автоматически определять как наличие фазового перехода теплоносителя, так и глубину фазового перехода теплоносителя путем обработки информации о температуре теплоносителя непосредственно в процессе ее измерения. Устройство дает оперативную и точную информацию непосредственно в процессе исследования работы паронагнетательных скважин, что позволяет своевременно принять соответствующие мероприятия для устранения потери тепловой энергии, корректировки термодинамических параметров пара и оптимального перераспределения общей тепловой энергии парогенераторных установок между нагнетательными скважинами.

Формула изобретения

Устройство для определения фазового перехода теплоносителя в нагнетательных скважинах, содержащее датчик температуры, датчик глубины, счетчик глубины, блок аналого-цифрового преобразователя, первый и второй регистры памяти, первый и второй блоки сравнения, блок уставки, счетчик импульсов, блок сигнализации и блок управления, причем выход датчика температуры подключен к входу блока

аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, выход подключен к входу первого регистра памяти, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, выход подключен к первому входу первого блока сравнения и входу второго регистра памяти, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления, выход подключен к второму входу первого блока сравнения, выход которого соединен с третьим входом блока управления второй вход которого одновременно подключен к выходу датчика глубины и к входу счетчика глубины, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого подключен к блоку уставки, выход соединен с пятым входом блока управления, пятый выход которого подключен к управляющему входу счетчика импульсов, второй выход которого сое-

5

0

динен с блоком сигнализации и четвертым входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности за счет автоматического определения глубины фазового перехода теплоносителя, оно снабжено первым и вторым элементами И, третьим регистром памяти, блоком индикации и элементом задержки, причем счетный вход счетчика импульсов подключен к выходу элемента задержки, вход которого соединен с четвертым выходом блока управления и первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу счетчика импульсов, выход соединен с управляющим входом третьего регистра памяти, вход которого подключен к выходу счетчика глубины, выход соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу счетчика импульсов, выход соединен с блоком индикации.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Цель - повышение информативности за счет автоматического определения глубины фазового перехода теплоносителя. Устройство содержит датчики 1,2 температуры и глубины, счетчик 3 глубины, блок 4 аналого-цифрового преобразователя, регистры 5,6 памяти, блоки 7,8 сравнения, блок 9 установки, счетчик 10, блоки сигнализации 11 и управления 12. Для достижения цели устройство имеет элементы И 13, 15, регистр 14 памяти, блок 16 индикации и элемент 17 задержки. В каждом цикле в блоке 8 сравнивается содержимое счетчика 3 H_с с установкой, соответствующей глубине перфорации H_п. Оцифровка значения температуры ± производится при H_с*98H_п. В блоке 7 сравнивается текущее и предыдущее значения температуры теплоносителя. Фазовый переход фиксируется при T₂Τ₁. Содержимое счетчика 3 записывается в регистр 14. Для исключения ошибок последнее соотношение фиксируется Краз в счетчике 10. Сигнал на выходе последнего разрешает работу блоков 16 и 11, где отображается факт фазового перехода и соответствующая глубина скважины. При H_с≥H_п блок 8 сравнения дает команду на блок 12 управления для прекращения работы устройства. Применение устройства позволяет своевременно устранить потери тепловой энергии, скорректировать термодинамические параметры пара и оптимально перераспределить тепловую энергию между скважинами. 3 ил.

///

Фигэ