Способ измерения уровня раздела двух сред с различной плотностью Советский патент 1977 года по МПК E21B47/04 G01F23/00 

1

Изобретение относится к области сооружения камер подземных хранилищ газа и нефтепродуктов в соляных отложениях и может быть использовано для определения уровня раздела двух сред с различными плотностями.

Известен способ периодического контроля положения уровня рассол-нерастворитель в камере подземной емкости при помощи плотностного каротажа, для проведения которого необходимо приостановить процесс выщелачивания соли, произвести демонтаж оголовки скважины.

Известен также дистанщюнный электроконтактный способ, по которому в межтрубное пространство рабочей колонны емкости опускается перфорированная труба, внутри которой перемещается электроконтактньш щуп.

О положении уровня судят по длине находящегося в скважине кабеля в момент замыкания электрической цепи. Однако отмечаются большие габариты наземной установки прибора, кристаллизация соли и оседание парафина на щупе.

Известен также пьезометрический способ измерения уровня раздела двух жидкостей различной плотности. В межтрубье опускают пьезометрическую трубку, с помощью которой измеряют перепад

давлений столбов двух жидкостей (нерастворителя и рассола) на оголовке скважины. По перепаду давлений, зная плотности рассола и нерастворителя, судят о положении контакта рассол-нерастворитель относительно конца пьезометрической трубки. Недостатком этого способа являются большие погрешности определения положения уровня рассол-нерастворитель в подземных емкостях, которые связаны с неизвестными изменениями плотностей по глубине скважины, что ограничивает диапазон использования способа лишь для камер мелкого залегания.

Цель изобретения - повышение точности измере1шя при больших глубинах заложения подземных емкостей. Для этого предварительно изменяют площадь проходного сечения скважины на фиксированных интервалах глубин вблизи размываемой емкости, принудительно перемещают границу раздела сред, вводя ее в зону измененного диаметра скважины, регистрируют моменты измерения перепада давления, соответствующие точкам перегиба на кривой перепада давлений ;И измеряют удельное приращение перепада давления, по которому определяют искомый уровень раздела сред.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ.

При сооружении подземной емкости по высоте пробуренной скважины на фиксированных интервалах расширителем увеличивают ее диаметр, примерно в два раза, создавая так назьшаемые реперврубы 1. Для контроля за изменением давления нерастворителя на оголовке скважины устанавливают измерительную установку, состоящую из дифманометра 2, переключающих вентилей 3, сосудов памяти 4 и 5, автоматического клапана 6 и регистрирующего самописца. Моменту включения насоса 8, подающего нерастворитель в скважину, предшествуют подготовительные операдии на измерительной установке, которые заключаются в настройке автоматического клапана 6 на порог срабатывания ниже верхнего предела измерения дифманометра 2. При зтом в исходном состоянии этот клапан закрыт, а перед пуском его принудительно открывают для выравнивания давления в сосудах памяти 4 и 5.

Насосом 8 начинают нагнетать в скважину нерастворитель, вытесняя рассол из межтрубья, при этом в верхней части межтрубья возникает давление, пропорциональное высоте столба нерастворителя и объему закачиваемого нерастворителя.

Изменение высоты столба нерастворителя пропорционально объему закачиваемого нерастворителя

Nt

1E(B - D)

ST)

(SKгде N - производительность насоса; t - время работы насоса; DK - внутренний диаметр обсадной колонны (2) ;

DT - внешний диаметр рабочей колонны (1); SK - площадь сечения обсадной колонны; ST - площадь сечения рабочей колонны. Соответственно величина давления на оголовке емкости выразится:

4 Nt

Тр Тн

)

где 7р - плотность рассола;

7н - плотность нерастворителя; и если 7р- const ,то Р Ai-t,

4N(-j-p-jfH)

1Г(Т) где

т.е. зависимость Р от t линейна, а наклон прямой к оси определяется величиной коэффициента AI .

В соответствии с этой зависимостью пропорционально времени работы насоса растет давление на оголовке емкости, возрастает и перепад давления, регистрируемый дифманометром 2, так как в минусовом его плече давление остается постоянным (сосуд памяти 4 отключен от линии нерастворителя

перекрытием вентиля 3 и давление в нем соответствует давлению в линии нерастворителя в момент принудительного открытия клапана 6, т.е. в момент, предществующий пуску насоса), а в плюсовом плече растет указанным выще образом, т.е. на диаграммной ленте самописца 7 фиксируется пилообразная кривая с пологим нарастанием перепада по закону, близкому к линейному. При переходе границы раздела нерастворитель-рассол в репервруб коэффициент А меняет свою величину, так как диаметр репер-вруба Ор.в. больше диаметра колонны DK и величина коэффициента А становится

N(,)

..-

iro

Соответственно изменяется угол наклона зависимости, и на кривой появляется точка перегиба. Таким образом, по точке перегиба на кривой перепада давлений легко установить момент перехода уровня рассол-нерастворитель из колонны в репервруб, отметка глубины которого известна по условиям бурения скважины.

Принудительное перемещение границы раздела нерастворитель-рассол осуществляется подачей насосом 8 нерастворителя из баластной емкости 9 в скважину. При продолжении подачи нерастворителя при пересечении нижней границы репер-вруба на кривой появляется вторая точка перегиба. Поскольку число репер-врубов известно (оно задано конструкцией скважины), то по числу зарегистрированных на диаграммной ленте репер-врубов определяют, когда контакт рассол-нерастворитель располагается ниже последнего или заданного регламентом репер-вруба. Наличие на кривой перепада давлений двух точек перегиба при известных параметрах репер-вруба позволяет определить среднеинтегральный прирост давления в ли1ши нерастворителя на 01;оловке емкости при изменении на единицу высоты уровня контакта рассол-нерастворитель в емкости и позволяет определить искомый уровень раздела сред.

Формула изобретения

Способ измерения уровня раздела двух сред с различной плотностью, например жидкости и газа, в процессе сооружения подземных емкостей посредством выщелачивания, основанный на измерении разности давлений между линиями нерастворителя и рассола на оголовке скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при больших глубинах заложения подземных емкостей, предварительно изменяют площадь проходного сечения скважины на фиксированных интервалах глубин вблизи размываемой емкости, принудительно перемещают положение границы раздела сред, вводя ее в зону измененного диаметра скважины, регистрируют моменты изменения пере6

пада давления, соответствующие точкам перегиба на кривой перепада давлений, и измеряют удельное приращение перепада давления, по которому определяют искомый уровень раздела сред.