Устройство для определения фазового перехода теплоносителя в нагнетательных скважинах Советский патент 1991 года по МПК E21B47/06 

|

Ю

00

VI

КЗ

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при промысловых исследованиях скважин.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет автоматического определения степени сухости пара.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема алгоритма его работы; на фиг. 3 - характерные термограммы паронагнетательных скважин.

На чертежах приведены: ai-ав - входы блока управления; bi-bs - выходы блока управления; Н - глубина скважины; t - температура теплоносителя; Нф - глубина фазового перехода теплоносителя; Нп - глубина перфорации; AI, А2, Аз, А4 - точки начала монотонного уменьшения температуры теплоносителя.

Устройство включает датчик 1 температуры, датчик 2 глубины, счетчик 3 глубины, блок 4 аналого-цифрового преобразователя, первый регистр 5 памяти, второй регистр б памяти, третий регистр 7 памяти, первый блок 8 сравнения, второй блок 9 сравнения, блок 10 уставки, первый элемент 11 И, второй элемент 12 И, первый блок .13 индикации, счетчик 14 импульсов, блок 15 сигнализации, элемент 16 задержки, блок 17 управления, четвертый регистр 18 памяти, пятый регистр 19 памяти, блок 20 памяти, мультиплексор 21, блок 22 вычислителя и второй блок 23 индикации. Выход датчика 1 температуры подключен к информационному входу блока 4 аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с первым выходом bi блока 17 управления. Выход блока 4 аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному входу первого регистра 5 памяти, управляющий вход которого соединен с третьим выходом Ьз блока 17 управления. Выход первого регистра 5 памяти подключен к первому входу первого б юка 8 сравнения и к информационному входу второго регистра 6 памяти, управляющий вход которого соединен со вторым выходом Ь2 блока 17 управления. Выход второго регист- ра 6 памяти подключен ко второму входу первого блока 8 сравнения, выход которого соединен с третьим входом аз блока 17 управления. Второй вход 32 блока 17 управления одновременно подключен к выходу датчика 2 глубины и ко входу счетчика 3 глубины, .выход которого соединен с первым входом второго блока 9 сравнения, второй вход второго блока 1 сравнения подключен к блоку 10 уставка, а вь:хрд соединен с пятым входом 85 блока 17 управления. Пятый еыхсд I, блока 17 управления подключен к чрзз.-я-ощму входу счетчика 14 импул - с,оч. S, оро:7; оыхсд счетчика 14 импульсов соединен с блоком 15 сигнализации, со TOOL - K- O/HV; второго элемента 12 И, четвертым их,,ч-.Я4блока 17управления и вторым входе. (ь .одам пуска) блока 22 вычислителя. Очетг, зход счетчика 14 импульсов подключен к выходу элемента 16 задержки, вход которого одновременно подключен к четвертому выходу Ь4 блока 17 управления и к первому входу пеового элемента 11 И. Второй вход первого элемента 11 И подключен к первому выходу гчетчика 14 импульсов. Выход первого элемента 11 И одновременно подключен к управляющим входам третьего pei ист pa 7 памяти, четвертого регистра 18 памяти и пятого регистра 39 памяти, Информационный вход третьего регистра 7 памяти подключен к выходу счетчика 3 глубины. Выход третьего регистра 7 памяти одновременно подключен к первому входу второго элемента 12 И и к четвертому информационному входу мультиплексора 21. Выход второго элемента 12 И подключен ко входу первого блока 13 индикации. Выход первого регистра 5 памяти годключен к информационному входу четвертого регистра 18 памяти. Выход второго регистра 6 памяти подключен к информационному входу пятого регистра 19 памяти. Выход четвертого регистра 18 памяти подключен ко второму информационному входу мультиплексора 21. Первый информационный вход мультиплексора 21 подключен к зыходу блока 20 памяти. Выход пятого регистра 19 памяти одновременно подключен к адресному входу блока 20 памяти и к третьему информационному входу мультиплексора 21. Выход мультиплексора 21 подключен к первому входу (к информационному входу) блока 22 вычислителя. Пяти вход (адресный зход} мультиплексора 21 подключен к первому выходу (адресному выходу) блока 22 вычислители. Второй выход {выход на печать) блока 22 вычислителя подключен ко аходу второго Блоке 2. ; /с-дикацик. Перчый вход а 1 блока 17 упражнения является пусковым входом устройстга.

В качестве блока 22 вычислителя используется программируемый микрокалькулятор Электроника , позволяющий производить ввод и запись в адресуемые регистры памяти знз гении от одного до семи параметров (цифровой информации), ф - |3вести обработку принятой информации по программе, введенной в программную . и вы вес f/ результаты обработки на цмфропечй эющий баск.

На фиг. 3 термограммы 24, 25 и 26 соот- .ветствуют наличию фазового перехода теплоносителя, так как монотонное уменьшение температуры теплоносителя происходит выше глубины Нп перфорации обсадной колонны; термограмма 27 соответствует случаю отсутствия фазового перехода теплоносителя, так как монотонное уменьшение температуры теплоносителя происходит ниже глубины Нп перфорации обсадной колонны.

Устройство работает следующим обр.;- зом.

При поступлении сигнала Пуск на первый вход at блока 17 управления устройство приводится в исходное состояние. Далее при спуске датчика 1 температуры в скважину, через каждый интервал глубины АН на выходе датчика 2 глубины появляется один импульс, который одновременно поступает на вход счетчика 3 глубины и на второй вход 32 блока 17 управления, Во втором блоке 9 сравнения происходит сравнение содержимого счетчика 3 глубины Нс с выходным сигналом блока 10 уставки, т.е. Нс с Нп (глубина перфорации).

Если Нс Нп, то на выходе второго блока 9 сравнения получается сигнал О, т.е. на пятый вход as блока 17 управления поступает сигнал О. При этом на первом выходе bi блока 17 управления вырабатывается сигнал, который поступает на управляющий вход (запуска) блока 4 аналого-цифрового преобразователя. Так как выход датчика 1 температуры теплоносителя подключен на информационный вход блока 4 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 Ьг блока управления получается сигнал, который поступает на управляющий вход {разрушения 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 to (в данном случае to 0) с выхода первого регистра 5 памяти записывается во второй регистр б памяти. Далее на третьем выходе Ьз блока 17 управления получается сигнал, который поступает на вход разрешения записи первого регистра 5 памяти, при этом первое текущее значение температуры ti с выхода блока 4 аналого-цифрового преобразователя записывается в первый регистр 5 памяти. Далее значения ti и to соответственно с выхода первого и второго регистров Б и б памяти поступают соответственно на первый и второй входы первого

блока 8 сравнения, где происходит сравнение Ц С .0.

Если ti to. то это означает, что нет признака фазового перехода теплоносителя. При этом не выходе первого блока 8 сравнения вырабатывается сигнал О, который поступает на третий вход аз блока 17 управления. При этом на пятом выходе bs блока 17 управления вырабатывается сигнал, который поступает на управляющий вход счетчика 14 импульсов, Далее устройство переходит в режим ожидания поступления следующего сигнала с выхода датчика

2глубины на второй вход 32 блока 17 управления.

Если ti to, причем/ti-toi : Ј , гдее - заданное число, то это означает, что имеется признак фазового перехода теплоносителя. При этом на выходе первого блока 8 сравнения вырабатывается сигнал 1, который поступает на третий вход аз блока 17 управления. Далее, на четвертом выходе ЬА блока 17 управления получается сигнал, который одновременно поступает на вход элемента 16 задержки- и на первый вход первого элемента 11 И. Так как в этот момент содержимое счетчика 14 импульсов равно нулю, т.е. j 0, то на первом выходе счетчика 14 импульсов имеется высокий потенциал, который поступает на второй вход первого элемента 11 И. При этом первый элемент 11 И открывается и сигнал с его выхода поступает на управляющие входы третьего регистра 7 памяти, четвертого регистра 18 памяти и пятого регистра 19 памяти. При этом значения ti с выхода первого регистра 5 памяти записываются в четвертый регистр 18 памяти, а значения ti-i с выхода второго регистра 6 памяти записываются в первый регистр 19 памяти. Так как выход счетчика 3 глубины подключен на информационный вход третьего регистра 7 памяти, то при этом содержимое (Нс) счетчика

3глубины, т.е. возможное значение глубины фазового перехода теплоносителя (Нф Не) с выхода счетчика 3 глубины записывается в третий регистр 7 памяти. Далее на выходе элемента 16 задержки получается сигнал, который поступает на счетный вход счетчика 14 импульсов. При этом содержимое счетчика 14 импульсов устанавливается равным единице, т.е. j 1, и, следовательно, на первом выходе счетчика 14 импульсов получается высокий потенциал.

Далее при поступлении следующего сигнала с выхода датчика 2 глубины на вто- рой вход 32 блока 17 управления все операции повторяются, т.е. если Нс Нп. то происходит сравнение t2 с ti и т.д.

Разница заключается в том, что, если при сравнении t2 с ti условие t2 .ti не будет выполнено, то это означает, что предыдущий признак фазового перехода теплоноси- теля является ложным, а показатель глубины Нф фазового перехода теплоносителя, записанный в третий регистр 7 памяти, является не реальным. При этом на выходе первого блока 8 сравнения вырабатывается сигнал О, который поступает на третий вход аз блока 17 управления. При этом на пятом выходе bs блока 17 управления вырабатывается сигнал, который поступает на управляющий вход счетчика 14 импульсов и устанавливает его содержимое, равным нулю, т.е. . Далее при поступлении следующего сигнала с выхода датчика 2 глубины на второй вход 32 блока 17 управления все операции повторяются,

Если же при сравнении г с ti будет выполнено условие ta ti, причем 112 - til Ј , т.е. если признак фазового перехода теплоносителя опять будет подтвержден, то при этом на выходе первого блока 8 сравнения вырабатывается сигнал 1, который поступает на вход аз блока 17 управления. Далее, на четвертом выходе D4 блока 17 управления получается сигнал, который одновременно поступает на вход элемента 16 задержки и на первый вход первого элемента 11 И. Так как в этот момент содержимое счетчика 14 импульсов равно единице, т.е. 1, то поэтому на первом выходе счетчика 14 импульсов имеется низкий потенциал, который поступает на второй вход первого элемента 11 И. Поэтому в этом случае элемент 11 И не открывается и на его выходе сигнал не получается. Далее на выходе элемента 16 задержки получается сигнал, который поступает на счетный вход счетчика 14 импульсов. При этом содержимое счетчика 14 импульсов устанавливается равным 2, т.е. j 2.

Далее при поступлении следующего сигнала с выхода датчика 2 глубины на второй вход 32 блока 17 управления все описанные операции повторяются, т.е. если Нс Нп, то происходит сравнение t3 с 2 и т.д.

Если условие ti ti-1 и Hi - ti-1 I E будет последовательно К раз выполнены (напри- мер, К 16), то при этом содержимое счетчика 14 импульсов устанавливается равным К, т.е. j К, и, следовательно, на втором выходе счетчика 14 импульсов получается высокий потенциал. Это означает, что все признаки фазового перехода теплоносителя являются достоверными и глубина фазового перехода теплоносителя {Нф), записанный в третий регистр 7 памяти является реальным. Сигнал с втоиого счетчика 14

импульсов одновременно поступает на четвертый вход а4 блока 17 управления, на вход блока 15 сигнализации, на второй вход блока 22 вычисли |8ля и на второй вход второго

элемента 12 И. Так как первый вход второго элемента 12 И пс лючен к выходу третьего регистра 7 памяти, то при этом второй элемент 12 И открывается и значения глубины фазового перехода теплоносителя (Нф) с выхода третьего регистра 7 памяти поступает на вход первого блока 13 индикации. Поэтому блок 15 сигнализации сигнализирует о наличии фазового перехода теплоносителя на данной скважине, а первый блок 13 индикации показывает глубину фазового перехода теплоносителя. Кроме того, при поступлении сигнала со второго выхода счетчика 14 импульсов на второй вход блока 22 вычислителя, блок 22 вычислителя начинаёт вычислять значения степени сухости пара X по формуле

X О-,

где АН - приращение глубины скважины;

ti-1 - температура теплоносителя на глубине Нф фазового перехода теплоносителя; t| - температура теплоносителя на глубине Нф ч+ А Н; а- постоянный коэффициент (а С/ч), С - массовая теплоемкость теплоносителя при

температуре, соответствующей глубине Нф,г г- теплота парообразования теплоносителя при температуре, соответствующей глубине Нф. Программа вычисления приведена в таблице.

Значения АН предварительно вводятся в память микрокалькулятора Электроника МК-46 (в его адресуемый регистр Р6).

Значения коэффициентов о: для различных значений температуры теплоносителя

на основе справочных данных заранее определяются и вводятся в блок 20 памяти. Значения ti запоминаются в четвертом регистре 18 памяти, значения ti-1 запоминаются в пятом регистре 19 памяти. Значения Нф

запоминаются в третьем регистре 7 памяти. При вычислении X по формуле значения а tl, ti-1 и Нф записываются соответственно в адресуемые регистры Р2, РЗ, Р4 и Р5 микрокалькулятора Электроника МК-46. Кроме

того, заренее в адресуемый регистр Р9 микрокалькулятора Электроника МК-46 вводится код эксперимента: 40000003, где цифра 4 соответствует количеству вводимых параметров ее (ti, ti-1 и Нф) из внешних источников информации (из блоков 20, 18, 19 и 7), а цифра 3 - необходимости вывода результата вычисления X на цифропечатаю- щее устройство (второй блок 23 индикации).

Процесс вычисления происходит следующим образом.

Сначала на первом выходе блока 22 вычислителя получается двоичный код 001, который поступает на пятый вход мультиплексора 21. При этом мультиплексор 21 коммутирует выход блока 20 памяти на первый вход блока 22 вычислителя, в результате чего значения а из блока 20 памяти передается в блок 22 вычислителя. Да- лее на первом выходе блока 22 вычислителя получается двоичный код 010, которы поступает на пятый вход мультиплексора 21. При этом мультиплексор 21 коммутирует выход четвертого регистра 18 памяти на пер- вый вход блока 22 вычислителя, в результате чего значения ti из четвертого регистра 18 памяти передается в блок 22 вычислителя, Потом на первом выходе блока 22 вычислителя получается двоичный код 011, который поступает на пятый вход мультиплексора 21. При этом мультиплексор 21 коммутирует выход пятого регистра 19 памяти на первый вход блока 22 вычислителя, в результате чего значения ti-t из пятого регистра 19 памя- ти передается в блок 22 вычислителя. Далее нз первом выходе блока 22 вычислителя получается двоичный код 100, который поступает на пятый вход мультиплексора 21. При этом мультиплексор 21 коммутирует вы- ход третьего регистра 7 памяти на первый вход блока 2 вычислителя, в результате чего значения Нф из третьего регистра 7 памяти передается в блок 22 вычислителя. После этого блок 22 вычислителя вычисляет значе- имя X, которые со второго выхода блока 22 вычислителяпоступаютна вход второго блока 23 индикации, где фиксируются значения степени сухости пара. На этом работа устройства прекращается.

Если при сравнении во втором блоке 9 сравнения содержимого счетчика 3 глубины с выходным сигналом блока 10 уставки, т.е. если при сравнении Нс с Нп окажется, что Нс Э:НП, то на выходе второго блока 9 срав- нения получается сигнал 1, который поступает на пятый вход as блока 17 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 сигнала 1 на пятый вход as блока 17 управления работа устройства прекращается.

Как видно из описанного, устройство автоматически определяет как глубину фазового перехода теплоносителя, так и степень сухости пара на устье паронагнетательных скважин путем обработки информации о температуре теплоносителя непосредственно в процессе ее измерения и дает оперативную и точную информацию непосредственно а процессе исследования работы паронагнетательных скважин.

Применение устройства позволяет повысить оперативность установления оптимального режима паротеплового воздействия на нефтяные пласты, что способствует повышению добычи нефти и эффективности промысловых исследований паронагнетательных скважин.

Формула изобретения Устройство для определения фазового перехода теплоносителя в нагнетательных скважинах по авт.св. N 1551802, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет автоматического определения степени сухости пара, оно снабжено четвертым и пятым регистрами памяти, блоком памяти, мультиплексором, блоком вычислителя и вторым блоком индикации, причем вход четвертого регистра памяти подключен к выходу первого регистра памяти, управляющий вход соединен с выходом первого элемента И и управляющим входом пятого регистра памяти, вход которого подключен к выходу второго регистра памяти, выход соединен с входом блока памяти и третьим входом мультиплексора, первый, второй, четвертый и пятый входы которого соответственно подключены к выходам блока памяти, четвертого и третьего регистров памяти и первому выходу блока вычислителя, а выход соединен с первым входом блока вычислителя, второй вход которого подключен к второму выходу счетчика импульсов, а выход соединен с входом второго блока индикации.

I Немало |

Изобретение относится к нефтедобыче, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения степени сухости пара. Устр-во содержит датчики температуры 1 и глубины 2, счетчик 3 глубины, блок 4 аналого-цифрового преобразователя, регистры 5, 6, 7, 18, 19 памяти, блоки 8, 9 сравнения, блок 10 уставки, элементы И 11, 12, блоки 13, 23 индикации, счетчик 14, блок 15 сигнализации, элемент 16 задержки, блок 17 управления, блок 20 памяти, мультиплексор 21, вычислитель 22. При спуске датчика 1-в скважину на счетчике 3 фиксируется глубина. Последняя сравнивается в блоке 9 со значением глубины перфорации колонны. Предыдущее значение температуры to и текущее ti поступает в блок 8. При фиксируется фазовый переход теплоносителя, а значение глубины со счетчика 3 заносится в регистр 7. Содержимое последнего индицируется в блоке 13 при выполнении К раз условияТ1 10 В противном случае глубина фазового перехода является ложной. Одновременно вычисляется степень сухости пара в вычислителе 22, На входы последнего последовательно подаются через мультиплексор 21 значения to, ti, констант из блока 20, глубин из регистра 7. Применение устр-ва позволяет повысить оперативность установления.оптимального режима паротеплового воздействия на пласт. 3 ил. 1 табл. w «и fe

Привести ycfn-во 6 исходное состояние

ввеслшАНияроерамм 6 м/слетя}(8бл,2г

Збес/пиМл в &л0к 10

JffS7t/C/77{/ff 6S/rff/f4

Т

30/ t/cff/nt KodtЈ i 8 блох 6

Зале/семи код ti 6 блок 5

Включить faoxfSt/ быбестиНф 65л. 73

дьtчислить X ло формуле (2)

вывес/ni/X S &юк 23

Конец (О и г. 2