Скважинный расходомер для обводненных нефтяных скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к скважинным геофизическим приборам, а именно к скважинным расходомерам, предназначенным для измерения расходов нефти и воды в сильнообводненных скважинах или в низкодебитных нефтяных скважинах с застойной водой, в которых наблюдается капельное истечение нефти.

Известны устройства для измерения дебита, нефти в скважинах с застойной водой, содержащее абсо.лютный пакер, датчик положения водонефтяного раздела (ВНР), отводную трубу с окнами и привод. В трубе расположен датчик расхода жидкости. Пространство ниже пакера, ограниченное входом отводной трубы и стенками скважины образуют зону, в которой скапливаются капли нефти. Датчик положения ВНР устанавливается в зоне накопления нефти на фиксированном расстоянии от пакера так, что поток жидкости в трубе не Влияет на результаты измерения. Расход нефти определяется по времени заполнения нефтью фиксированного объема, т.е. расход нефти измеряется объемнымспособом. Для определения расхода всей жидкости в устройстве имеется датчик скорости жидкости.

Устройство позволяет с достаточной степенью точности измерять расход нефти в обводненных низкодебитных скважинах 1..

Однако точность .измерения расхода всей жидкости и воды низкая, так как расход всей жидкости измеряется датчиком скорости, т.е. расходомерами турбинного типа. Поэтому и точ10ность определения расхода воды по данным измерения нефти и всей жидкости будет низкой.

Целью изобретения является повышение точности определения расхода

15 воды.

Поставленная цель достигается тем, что расходомер снабжен коаксиально установленной на отводной трубе и подвижной в осевом направ20лении относительно нее дополнительной трубой с кольцевым выступом на внутренней поверхности и окнами под выступом, при этом дополнительная труба связана с управляемым приводом.

25

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство при измерении расхода нефти, общий вид; на фиг.2 - второе положение трубы при измерении расхода воды; на фиг.З - диаграммы датчи30кЪв положения ВНР при измерении расхода нефти (о() и воды (6), иллюстри рующие процесс заполнения контролируемого объема нефтью или водой Расходомер для обводненных нефт ных скважин состоит из корпуса 1, абсолютного пакера; 2, отводной тру 3с окнами 4-и каналом А, трубы 5 с кольцевым выступом 6 и окнами 7, управляемого привода 8, соединенног с пакером 2 и трубой 5, датчика пол жения ВНР 9 (например, влагомер или гамма-плотномер) для регистрации изменения состава жидкости вдоль ствола скважины в контролируемом объеме, ограниченном стенкой скважи ны, отводной трубы 3 и двумя горизонтальными плоскостями (положение Д и положение Е), расположенными друг относительно друга на расстоян равном длине- измерительной базы датчика 9 состава. Канал, в котором установлен датчик положения ВНР вверху и внизу имеет отверстия F и F.-, для сообщения с заполняемым объемом, ограниченной стенкой скважины, отводной трубой 3, нижней частью оболочки абсолютного пакера 2 и горизонтальной плоскостью,, проходящей через окна 7, отводной трубы и представляющим собой камеру для сегретации (разделения- нефти и воды под действием силы тяжести. Контролируемый объем, в котором дат чик состава регистрирует изменение состава жидкости, является частью этой камеры. Отводная труба 3 и труба 5 служат для накопления нефти под полностью раскрытым пакером, для отвода воды, поступающей из нижних интервалов и из -камеры,, за пакер и вытеснения нефти и воды. . Датчик 9 состава служит для контроля заполнения и освобождения нефтью контролируемого объема . Труба 5 с выступом 6 и отводной трубой 3 образуют кольцевой канал Ж . Выступ 6 поочередно сообщает окна.4 отводной трубы с каналом Ж или.окнами 7. Такое размещение трубы 5 исключает попадение воды в окна 4 при вытеснении нефти из контролируемого объема. Прибор работает следующим образом. Расходомер опускают в скважину на глубину, где предполагают проводить исследование. По команде с поверхности раскрывают пакер 2, который перекрывает зазор между стенкой скважины и корпусом прибора. При этом труба 5 занимает положение, показанное на фиг.1, т.е. окна 4отводной трубы сообщают нижние ин тервалы с интервалами, расположенными вьнае пакера 2. Так как на капли нефти,находящие в воде, Действует подъемная сила, то они, минуя входные окна 4 отводной трубы 3, накапливаются под раскрытым пакером 2 прибора в камере для сегрегации нефти и водЫг а вода, вытесняемая нефтью из этой камеры и поступающая из нижних интервалов по дренажному каналу А через окна 4и 7, отводится за пакер 2 прибора. Определяют расход нефти из нижних интервалов, например, по известному способу. Заполнение камеры нефтью можно определить по прекращению изменения выходного сигнала датчика 9 состава. После заполнения камеры нефтью трубу 5перемещают в положение, показанное на фиг.2. Нефть и вода, поступающие из нижних интервалов, вытесняют нефть из камеры. Так как дебит скважины мал, то скорость движения капель нефти примерно на порядок больше скорости движения воды и равна скорости всплывания капли нефти в неподвижной воде (12-14 см/с). Поэтому в течение времени t перемещения границы раздела нефть-жидкость из нижнего в верхнее положение к ранее накопленной нефти добавится объем нефти , поступающи й из нижних интервалов. Таким образом, объем вытесняемой нефти равен VQ+ .STOr объем вытесняется объемом воды Qg-t, поступившем за это же времяив нижних интервалов и объемом нефти Q,,-- , поступившем в контролируемый, н V объем, но не успевшем к моменту времени достичь верхнего положения границы раздела нефть-жидкость. Соотношение для определения расхода воды будет -j. в- Av .(, где V контролируемый объем камеры;соответственно расход воды, нефти; время перемещения границы раздела нефть-жидкость; расстояние между нижним и верхним фиксированными положениями границы раздела нефть-жидкость; скорость движения капель нефти; время, .необходимое для перемещения капель нефти от нижнего до верхнего фиксированного положения границ и раздела нефть-жидкость. Для сильнообводненных малодебитных скважин, величина e/vt c-fПоэтому можно считать, что , Q. o«Таким образом, расход воды определяется объемным способом, что и расход нефти. Объемный способ измерения малых расходов значительно точнее других способов (как правило скоростные используемых в скважинной расходометрии. Величина сигнала N/J указывает, что участок между плоскостями Д и Е заполнен эмульсией типа нефть в воде, а Nj указывает, что он заполнен нефтью (фиг.З). изменение сигнала от N до N и наоборот показывает изменение положения ВНР между плоскостями Д и Е. Прекращение изменения сигнала датчика положения ВНР свидетель ствует о том, что контролируемый объем заполнен нефтью (водой). Время заполнения контролируемого объема снимается с диаграммы датчика положения ВНР, записанных при протяжке диа1 раммной ленты от вспомогательно привода каротажного регистратора. Использование изобретения позволит повысить точность измерения рас хода воды и получать более объектив ную информацию о характере флюида, насыщающего исследуемый пласт,6 величине его расхода, которая необходима при подсчете запасов нефти и контроля за разработкой нефтяных месторождений. Формула изобретения Скважинный расходомер для обводненных нефтяных скважин, содержащий корпус, пакер, отводную трубу с окнами, датчик положения водонефтяного раздела и управляемый привод, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения расхода воды, он снабжен коаксиально установленной на отводной трубе и подвижной в осевом направлении относительно нее дополнительной трубой с кольцевым выступом на внутренней поверхности и окнами под выступом, при этом дополнительная труба связана с управляемым приводом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское Свидетельство СССР № 365460, кл. Е 21 В 47/10, 1970 (прототип).