Глубинный дебитомер Советский патент 1982 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к устройствам для глубинных измерений дебита нефтяных и газовых скважин.

По основному, авт. св. 582384, известен глубинный дебитсмер, содержащий корпус, турбину с валом, соединенным с регистратором, верхний и нижний центраторы и гибкие, прогнутые в нижней части тяги, расположённые между корпусом и нижним центратором, причем верхние части тяг имеют Эластичную оболочку и закреплены на корпусе, а нижние изогнутые части соединены с центратором посредством направляюших скоб 1.

Положительным в известном изобретении является то, что раскЕялвающийся в колонне зонтичный пакер, образованный тягами и оболочкой, увеличивает перепад давления в кольцевом пространстве между дебитомером и стенкой скважины за счет перераспределения потока, проходящего через измери ёльный канал дебитсмеров в направлении измерительной тубрины, что приводит к увеличению части расхода. При этом расширяется диапазон измерений в сторону нижнегопредела измерений.

Недостатком этого дебитомера является низкая точность измерений вследствие существенного влияния на его показания вязкости среды, так как при изменений вязкости рабочей жидкости, скорость вращения турбины при одних и тех же расходах неодинакова.

Цель изобретения - повышение точности измерения дебита путем уменьшения влияния изменения вязкости измеряемой среды.

Это достигаетсяI тем, что эластичная оболочка на выполнена из мелкоячеечной сетки.

Вследствие такого выполнения эластичная оболочка приобретает свойства зависимого от вязкости среды источника гидравлического сопротивления движению потока, влияющего на перепад давлений в кольцевом пространстве между дебитомером и стенкой скважины та20ким образом, что расход среды через измерительный канал дебитомера также приобретает зависимый от вязкости сресреды характер и компенсирует влияние, оказываемое меняющейся вязкостью на скорость вращения турбины.

На чертеже изображен предлагаемый дебитомер (стрелками показано направление расхода нефти).

Глубинный дебитомер содержит кор- дус 1, турбину 2 с валом 3, соединен :

ным с регистратором 4, верхний и нижний центраторы.5 и 6. Дебитомер снабжен гибкими прогнутыми в нижней части тягами 7, расположенными между корпусе 1 и нижним центратором 6. Верхние части 8 тяг имеют эластичную оболочку 9, изготовленную в виде однослойной или многослойной сетки, и закреплены на корпусе 1, а нижние изогнутые части 10 соединены с центратором посредством направляющих скоб 11, которые жестко прикреплены к средней части центратора.

Корпус 1 выполнен с калиброванным каналом 12, имеющим входной конус 13 и выходные окна 14, В канале 12 установлена турбина 2 с валом 3. Верхняя часть центратора 6 жестко закреплена на подвижной втулке 15, примыкающей к выходным окнам 14. Внутри нижнего центратора с помоцью втулки 16 размещены изогнутые гибкие тяги 7, жесткостькоторых меньше жесткости центраторов 5 и 6. В верхней части корпус 1 связан с подвеской 17, на которой дебитомер опускают в скважину.

Дебитомер работает следующим образ ом.. - .

После спуска дебитомера в колонну центратор 6 расходится в стороны и упирается в стенки скважины. Одйовременно расходятся также гибкие тяги 7 и раскрывается сетчатая эластичная: обагхочка 9, увеличивающая перепад давлений в кольцевом пространсгв.в между дебит омером н стенкой скважины. При этеад увеличи-вается часть расхода, проходящая через измерительный канал 12 дебитомера и действующая на турбину 2, за счет чего увеличинаетея также и нижний предел диапазона измеряемых расходов. Скорость вращения турбины 2, являющаяся мерой расхода, фиксируетсй регистратором 4.

При изменении вязкости потока (числа Рёйнольдса) изменяется мсвлент вязкого трения турбиной и потоком и, следО|Вательнр, скорость вргичения TyiJбины. Так при увеличении вязкости скорость вра аения турбины падает. Однако благодаря сетчатой текстуре эластичной оболочки при увеличении вязкости потока возрастает и перепад давлений между дебитомером и стенкой скважины. Это объясняется тем, что течение жидкости через трубку {в данНО.М случае через ячейку сетки) , кото.рую можно рассмат ривать как трубку малой д.тшны, причем, малая длина трубки не имеет существенного значения, так как ее влияние компенсируется весьма малыми размерами отверстия, подчиняется закону ГагенаПуаПзейля .

J X-Y uP

Ч - -JTT:

где q - расход через трубку,

г ралиус трубки,

1 - длина трубки, /it - вязкость жидкости, дР .- перепад давлений на трубке. Из формулы следует, что при увеличении вязкости уменьшается расход через ячейку сетки. Но так как расход по скважине в целом остается постоянным, на ячейке (на пакере и в кольцевом пространстве) возрастает перепад давлений Р. Рост перепада давлений приводит к дополнительному перераспределению расхода с увеличением его части, проходящей через измерительный канал, так что скорость вращения турбины возрастает и стабилизируется .

Следовательно, зависимое от вязкости изменение гидравлического сопротивления сетчатой оболочки пакера приводит к изменению соотнсшения расходов двух частей потока таким образом, что отношение скорости врашения турбины к суммарнсялу расходу в скважине остается величиной постоянной, т.е. происходит корре сция влияния вязкости на показания прибора.

Подбор необходимой для компенсации влияния вязкости величины гидравлического сопротивления эластичной оболочки осуществляется варьированием поперечными размерами ячеек однослойной мелкоячеечаой сетки или количеством слоев многослойной.

Мелкоячеечиость сетки пакера максимально уменьшает проходные отверстия в сетчатой текстуре с 6олочки так как от них зависит степень реагирования пакера на изменение вязкости среды с целью внесения, коррекции в показания прибора, С другой стороны наличие сетчатой тексту|м в оболочке пакера практически не сказываемся на его свойствах в качестве пакера с изменяющейся степенью перекрытия, так как гидравлическое сопротивление малкосетчатых ячеек многократно превосходит гидравлическое сопротивление в зазоре между пакером и стенкой скважины. Следовательно, мелкосетчатый пакер, кроме обеспечения коррекции влияния вязкости, обладает всеми свойствами сплошного пакера и позволяет осуществлять целенаправленное .изменение гидравлического сопротивления в зазоре путем изменения степени, перекрытия (величины зазора).

Формула изобретения Глубинный Дебитомер по авт. св. 582384, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения влияния изменения вязкости измеряемой среды, эластичная оболочка на тягах выполнена из мелкоячеечной сетки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 582384, кл. Е21 В 47/10, 1975.