ФЭА / АИТ / Курсовая работа по дисциплине: «Промыслово-геофизические методы и приборы» на тему: «Задачи расходометрии в нагнетательных скважинах»
(автор - student, добавлено - 3-06-2014, 09:27)
СКАЧАТЬ:
Содержание: Введение.............................................................................................................3 Устьевое и скважинное оборудование системы ППД...................................6 Назначение и конструктивные особенности скважинных расходомеров...9 Скважинный расходомер РГД-1М.................................................................11 Скважинные расходомеры РГД-2М и РГД-36..............................................15 Скважинный расходомер «Кобра-З6Р».......................................................21 Шариковый скважинный расходомер...........................................................25 Заключение.......................................................................................................27 Список использованной литературы.............................................................30
Введение Для решения многих нефтепромысловых задач расходометрия используется как самостоятельно, так и в комплексе с другими методами. При решении большинства задач используются интегральные профили поглощения воды (приемистости) в нагнетательных скважинах и притока продукции в эксплуатационных скважинах. Кроме того, применяются кривые восстановления или затухания расхода в отдельных точках соответственно после открытия или закрытия скважины. Эти два вида первичных диаграмм, получаемых с помощью скважинных расходомеров, используются для решения многочисленных задач, возникающих в нефтепромысловой практике. Поэтому основным измерителем для исследования их является скважинный расходомер. Исследование нагнетательных скважин производится по самой распространенной технологии, основанной на ввод прибора в скважину через устьевой лубрикатор с сальником. При исследовании нагнетательных скважин отсутствуют полностью некоторые факторы, искажающие результаты измерения расхода (изменение вязкости жидкости и скольжение компонентов), а некоторые факторы оказывают влияние на показание приборов в меньшей степени, чем в добывающих скважинах (положение прибора относительно перфорационных отверстий, техническое состояние скважины и т.д.) Кроме того, скорость жидкости в стволе нагнетательных скважин в преобладающих случаях намного больше, чем в добывающих скважинах. Таким образом, исследование на нагнетательных скважин скважинными расходомерами проводится в более благоприятных условиях по сравнению с эксплуатационными добывающими скважинами. При исследовании нагнетательных скважин кроме расходометрии успешно может быть применена скважинная высокочувствительная термометрия в основном для определения затрубных движений жидкости по дроссельному эффекту, а также для построения качественных профилей приемистости при благоприятных условиях. Измерение давления и снятие кривых изменения давления по времени (например, кривых восстановления давления) в нагнетательных скважинах производятся в основном с помощью устьевых манометров, т.к. из-за практической несжимаемости воды определение давления на забое по величине устьевого давления не представляет собою методически трудную задачу. Итак, основной комплекс для исследования нагнетательных скважин должен состоять из расходометрии и термометрии. При исследовании нагнетательных скважин основными факторами, определяющими конструктивные характеристики скважинного прибора, являются условия спуска его в скважину и верхний и нижний пределы расхода закачиваемой в скважину воды. В нагнетательных скважинах, оборудованных НКТ, минимальный внутренний диаметр труб равен 50 мм, а в скважинах без НКТ — 122 мм. Исходя из этого, обычно при исследовании скважин с НКТ используются малогабаритные приборы, а при исследовании скважин без НКТ — большегабаритные приборы, которые, дают более достоверные результаты, чем малогабаритные приборы. Получившие наибольшее распространение приборы имеют следующие размеры наружного диаметра: малогабаритные — 36,42 мм, большегабаритные— 80 мм. В связи с возрастающим объемом использования сточных и пластовых вод для заводнения, а также применением добавок в закачиваемую воду химреагентов (полимеры, поверхностно-активные вещества и др.) с цепью повышения нефтеотдачи пластов, в последнее время непрерывно растет фонд нагнетательных скважин, оборудованных НКТ с пакерами для защиты эксплуатационных от коррозирующего влияния указанных добавок и агрессивных компонентов пластовых и сточных вод. Внутренний диаметр участка труб, где устанавливается пакер позволяет спуск в скважину приборов с наружным диаметром не более 36 мм. Получившие наибольшее распространение турбинные расходомеры имеют динамический диапазон измерения (отношение верхнего предела измерения к нижнему), где сохраняется линейная статическая характеристика прибора, не превышающий 12-15. В то же время, суточная производительность нагнетательных скважин меняется в пределах от 100 до 5000 м3/сут (и более). Это значит, что для решения задачи определения расхода жидкости поглощающейся отдельными интервалами перфорированной зоны скважины, с достаточной для практики достоверностью (10% от общей производительности) скважинные расходомеры должны иметь разрешающую способность от 10 (для скважин с низкой производительностью -100 м3/сут) до 500 м3; сут (для высокопроизводительных скважин - 5000 м3/сут) Из изложенного вытекает, что: а) невозможно на базе гидродинамической турбинки создать универсальный скважинный расходомер, с помощью которого можно было бы б) для исследования скважин с производительностью от 100 до в) для исследования скважин с производительностью более 500 м3/сут г) для исследования скважин без НКТ необходимо использовать большегабаритные приборы, причем наружный диаметр прибора должен быть д) основной комплекс для исследования нагнетательных скважин должен включать измерители расхода и температуры.
Устьевое и скважинное оборудование системы ППД Эта арматура предназначена для герметизации устья нагнетательных скважин в процессе нагнетания в скважину воды, для выполнения ремонтных работ, проведения мероприятий по улучшению приемистости пласта и исследовательских работ, осуществляемых без прекращения закачки. Основные части арматуры — трубная головка и елка. Елка служит для закачки жидкости через колонну насосно-компрессорных труб и состоит из стволовых задвижек, тройника, боковых задвижек и обратного клапана. Трубная головка предназначена для герметизации затрубного пространства, подвески колонны насосно-компрессорных труб и проведения некоторых технологических операций, исследовательских и ремонтных работ. Она состоит из крестовины, задвижек и быстросборного соединения. Для оборудования устья нагнетательных скважин применяется арматура типов АНК1-65х210 и АНК1-65x350 (рис. 1). В качестве запорного устройства в арматуре используется прямоточная задвижка типа ЗМС1. Детали затвора, шпиндель (шток) и уплотнительная прокладка фланцевых соединений изготовлены из коррозионностойкой стали. В остальном детали задвижки и арматуры унифицированы с соответствующими деталями задвижки и фонтанной арматуры. Обратный клапан, установленный на боковом отводе елки, служит для исключения возможности обратного перетока жидкости из скважины при временном прекращении нагнетания или повреждения водовода. Обратный клапан состоит из корпуса, седла, хлопушки, двух возвратных пружин и переводного фланца, с помощью которого клапан присоединяется к задвижке на боковом отводе елки. Под действием потока жидкости, закачиваемой в скважину, хлопушка обратного клапана поворачивается на оси, скручивая пружины. В случае прекращения закачки или при повреждении водовода поток жидкости из скважины и возвратные пружины возвращают хлопушку в исходное положение, и она, прижимаясь уплотнительной поверхностью к седлу клапана, перекрывает поток жидкости. На отводе трубной головки арматуры устанавливают быстросборное соединение, предназначенное для подключения нагнетательной линии к затрубному пространству при проведении ремонтных и профилактических работ (промывки скважины мероприятий по увеличению приемистости скважины и др.). Для предотвращения нарушений показаний манометров, вызванных засорением отводов, в арматуре предусмотрены разделители под манометры. Модификация арматуры типа АНК 1-65x21 — малогабаритная арматура типа АНК 1-65x21 с прямоточными задвижками типа ЗМ. Скважинное оборудование системы ППД включает в себя колонну НКТ необходимого сортамента и пакер, который обеспечивает разгрузку обсадной колонны от избыточного давления закачиваемой воды. Одновременно уменьшается коррозионное и эрозионное воздействие потока воды на обсадные трубы. Для облегчения демонтажа пакерного устройства при проведении подземного ремонта рекомендуется применять пакеры рукавные, которые автоматически уменьшают свой диаметральный габарит при снижении давления во внутреннем канале колонны НКТ.
Рис. 1. Устьевая арматура типа АНК1 для нагнетательных скважин: 1 — трубная головка; 2 — быстросборное соединение; 3 — разделитель под манометр; 4 — задвижка ЗМС1; 5 — обратный клапан.
Назначение и конструктивные особенности скважинных расходомеров По своему назначению серийно выпускаемые приборы для измерения расходов жидкостей в скважине подразделяются на расходомеры, предназначенные для исследования нагнетательных скважин, не оборудованных насосно-компрессорными трубами (НКТ); нагнетательных скважин, оборудованных НКТ; эксплуатационных фонтанирующих скважин; эксплуатационных механизированных скважин, оборудованных штанговыми насосами, через межтрубное пространство. Скважинные расходомеры, предназначенные для исследования нагнетательных скважин без НКТ, отличаются от других приборов высокими верхними пределами измерения (1000— 5000 м3/сут) и большим диаметром корпуса (80-135 мм) Получили распространение расходомеры большого диаметра двух видов: беспакерные и пакерные с неуправляемым пакером. Диаметр корпуса малогабаритных расходомеров для не следования нагнетательных скважин не превышает 42 мм. Они имеют центраторы для центрирования измерительного преобразователя в стволе скважины. Беспакерные расходомеры измеряют осредненное значение (ни в коем случае не среднее) скорости потока в скважине. С их помощью строится приближенная кривая изменения скорости потока в скважине. Беспакерные расходомеры с большими габаритами дают более близкие к истине результаты, чем малогабаритные приборы. Это связано с тем, что через чувствительный элемент малогабаритных расходомеров проходит меньшая часть общего потока жидкости и гидравлическое сопротивление измерительного тракта их больше, чем у крупногабаритных приборов. Малогабаритные расходомеры больше искажают эпюру скоростей в стволе скважины, чем приборы большего диаметра. Принципиально расходомеры для исследования фонтанирующих и механизированных нефтяных скважин очень похожи. Все они снабжены дистанционно управляемыми пакерующими устройствами. Друг от друга эти приборы отличаются лишь диаметром корпуса и верхним пределом измерения: расходомеры для исследования фонтанирующих скважин имеют диаметр корпуса 36—42 мм и верхний предел измерений 100—1000 м3/сут, а расходомеры для исследования механизированных скважин соответственно — 25—32 мм и 30— 200 м3/сут. В скважинных пакерных расходомерах применяют в основном следующие типы пакеров: а) управляемые гидравлические (резиновые), под оболочку которых с помощью насоса закачивается жидкость из скважины; б) механические фонарного типа с электромеханическим приводом, состоящие из центратора, выполненного из упругих пластин, и чехла, надетого на эти пластины; в) механические зонтичные, состоящие из равномерно расположенных по окружности металлических лепестков; г) кольцевые (обычно неуправляемые), выполненные из резины или другого эластичного материала. В отечественных расходомерах не нашли применения управляемые гидравлические пакеры. Это связано с тем, что, во-первых, технически трудно выполнить оболочку пакера, которая должна быть очень прочной, износостойкой и с высоким коэффициентом деформации; во-вторых, практически невозможно выполнить гидравлический пакер с заранее заданной степенью утечки потока жидкости, что очень важно при исследовании скважин высокой и средней производительности; в-третьих, невозможно управлять степенью раскрытия пакера в скважине, что также важно при исследовании высокодебитных скважин. Наибольшее распространение получили механические пакеры фонарного типа с электромеханическим приводом. В качестве первичных преобразователей во всех скважинных расходомерах, получивших широкое применение, используются вращающиеся турбинки с магнитоуправляемым контактным преобразователем числа оборотов в электрический сигнал. Скважинный расходомер РГД-1М Расходомер РГД-1М предназначен для измерения расхода до пластам и пропласткам раздельно в нагнетательных и эксплуатационных фонтанных скважинах, оборудованных насосно-компрессорными трубами диаметром не менее 50 мм и обсадными колоннами диаметром 124—155 мм. Расходомер РГД-1М отличается от других приборов аналогичного назначения наличием электромеханического привода пакера, позволяющего одновременно с управлением (раскрытием и закрытием) пакера открывать и закрывать измерительные окна для пропуска жидкости через измерительную полость прибора; своеобразной конструкцией пакера, состоящего из центратора, имеющего нижние и верхние упругие пластины, равномерно расположенные по сечению прибора, и уплотняющего чехла (элемента), выполненного из эластичной ткани с калиброванными отверстиями для пропуска части потока через них; возможностью многократного открытия и закрытия пакера и повторных замеров в одной и той же точке. Перечисленные особенности прибора позволяют: более точно осуществлять привязку прибора к исследуемым интервалам и для получения достоверных результатов проводить повторные измерения, не извлекая прибор из скважины; путем подбора уплотняющего чехла, числа и величины калиброванных отверстий на нем устанавливать диапазон измерений от 5 до 2000 м3/сут, сохраняя при этом линейную зависимость показаний прибора от расхода на выбранном диапазоне; устранять возможность попадания твердых частиц в измерительную полость прибора при спуске его в скважину. Скважинный прибор состоит (рис. 2) из головки, узла управления и коммутации, пакерующего устройства, измерительного узла и хвостовика с грузом. Кабельная головка 1 предназначена для герметизации конца кабеля и соединения скважинного прибора с кабелем. Узел управления и коммутации предназначен для переключения цепей управления и измерения прибора, открытия и закрытия пакерующего устройства и одновременно входных и выходных окон измерительного узла. В герметической полости узла управления и коммутации размещены: блок коммутации 2, служащий для управления электродвигателем в момент открытия и закрытия пакера и переключения цепей; электродвигатель 3 с редуктором 4,служащий приводом пакерующего устройства; узел автоматического отключения двигателя с винтом 7, гайкой 6 и микровыключателями 5 и 9, автоматически выключающими электродвигатель при полном раскрытии и закрытии пакера. Вращение от двигателя через многоступенчатый редуктор и винт узла автоматического отключения передается на рабочий винт 13 механизма привода пакера, который предназначен преобразования вращательного движения в поступательное движение рабочей гайки 12. Пакерующее устройство предназначено для направления потока жидкости через измерительную полость прибора и состоит из уплотняющего чехла и центратора. Уплотняющий чехол представляет собой сшитый из ткани рукав 10, уложенный за счет складок вдоль образующей рукава в виде трубки, соответствующей габаритам прибора, и натянутый между внутренними 8 и наружными И пластинками центратора. В нижней половине рукава сделаны окна А для поступления потока Под пакер, что способствует плотному прижатию чехла пакера к стенке обсадной колонны. А в верхней половине рукава, при необходимости, выполняются калиброванные отверстия Б. Нижние пластинки центратора служат для расплавления чехла при раскрытии пакера, а верхние пластины охватывают чехол снаружи, предохраняя его от износа при спуске прибора через насосно-компрессорные трубы. Дополнительным предохранителем пакера от износа служит неподвижная труба 19, во внутрь которой при закрытии частично втягивается пакер. При помощи байонетного соединения пакер присоединяется к верхнему 15 и нижнему 17 стаканам. При раскрытии пакера верхний стакан 15, соединенный с рабочей гайкой 12 механизма привода пакера, перемещается вниз одновременно с нижним стаканом 17 до упора 14. При этом окна верхнего и нижнего стаканов совмещаются с соответствующими окнами направляющей трубы 18 измерительного узла. При дальнейшем перемещении верхнего стакана происходит раскрытие пакера, колонна скважины перекрывается, и жидкость проходит через измерительную полость. Измерительный узел представляет собой преобразователь скорости потока жидкости в электрический сигнал. Чувствительным элементом преобразователя является гидродинамическая турбинка (вертушка) 20, которая размещается в направляющей трубе 18 с верхними и нижними окнами для прохождения жидкости через измерительный узел. На оси вертушки установлен постоянный П - образный магнит 21, имеющий магнитную связь со стрелкой прерывателя 22. Стрелка прерывателя размещенная в герметичном корпусе из антимагнитного материала, при вращении турбинки делает колебательное Движение, замыкая и размыкая контакты 23 магнитного прерывателя, включенные в измерительную цепь прибора. Таким ^ разом к вторичному прибору по кабелю посылаются импульсы, число которых пропорционально числу оборотов турбинки, т.е. мгновенному объемному расходу (скорости) потока жидкости. Хвостовик с грузом 16 создает дополнительный вес прибора и придает ему обтекаемую форму. Электрическая схема скважинного прибора (Приложение1) кроме электродвигателя Мр привода пакера и магнитоэлектрического прерывателя турбинки Кл имеет реле К2, служащее для переключения прибора из режима измерения в режим управления пакером, конечные выключатели S3 и S4 для автоматического отключения двигателя при полном раскрытии или закрытии пакера, стабилитрон VII, предназначенный для предотвращения шунтирующего влияния обмотки реле в режиме измерения, диоды V9, V10, служащие для включения двигателя при изменении полярности питающего напряжения после его отключения соответствующим конечным выключателем, балластное сопротивление R15 для предотвращения подгорания контакте прерывателя Кл. Вторичный прибор расходомера предназначен для питания скважинного снаряда в обоих режимах — в режиме раскрытия и закрытия пакера и в режиме измерения, а также для формирования и преобразования частотно-импульсного сигнала, поступающего со скважинного прибора, в пропорциональное ему напряжение. При полностью раскрытом пакере поток жидкости, проходя через измерительный узел, приводит во вращение турбинку, и П - образный магнит воздействует на стрелку магнитоэлектрического прерывателя, замыкая и размыкая измерительную цепь.
Рис. 2. Скважинный расходомер РГД – 1М Скважинные расходомеры РГД-2М и РГД-36 Расходомер РГД-2М — усовершенствованная модификация прибора РГД-1М, и назначение его аналогично. Многолетний опыт эксплуатации приборов РГД-1М выявил некоторые их конструктивные и схемные недостатки, которые были ликвидированы при разработке расходомера РГД-2М. Использование некоторых изобретений позволило внести в конструкцию принципиально новые решения, улучшающие характеристики прибора. Изменение конструкции пакера и его привода улучшило постоянство коэффициента пакеровки и повысило износостойкость его при спускоподъемных операциях. Была изменена конструкция магнитного прерывателя тока. Вместо маятника применены контакты на упругой подвеске, что улучшило форму импульсов и снизило уровень помех. Изменения конструкции посадки турбинки на опоры упростило разборку, регулировку и сборку узла турбинки. Увеличено передаточное число редуктора привода, что увеличило тяговое усилие привода пакера. Винтовая пара привода пакера защищена от забивания механическими примесями. Пересмотрена электрическая схема скважинного прибора. В РГД-1М микровыключатели при полном раскрытии или закрытии пакера непосредственно разрывали цепь питания двигателя. В РГД-2М конечные выключатели разрывают цепь питания реле, которое в свою очередь обесточивает двигатель. Вторичный прибор выполнен полностью на полупроводниках. Скважинный прибор (рис. 3) имеет кабельную головку1, герметическую камеру, в которой размещены элементы электрической коммутации 2; электродвигатель с редуктором 3, промежуточную винтовую пару 4, 5 с конечными выключателями 6; приводную винтовую пару 8, 18; узел турбинки 16; узел преобразователя оборотов вертушки в электрический сигнал 17; узел пакера 13. С помощью винтовой пары 8, 18 приводится в поступательное движение наружная труба 15, которая с помощью винтов прикреплена к гайке 18. Окна и прорези на трубе обеспечивают ей определенный свободный ход до зацепления с тягой 14, с помощью которой раскрывается пакер. Пакер представляет собой двухслойную манжету, выполненного ввиде полого усеченного конуса с диафрагмой 22. Слои манжеты 19, 20 вдоль образующей конуса сшиты между собой. Между строчками продеты пружинные ленты 21, концы которых жестко закреплены на основаниях 7, 12. Для складывания манжеты при закрытии пакера ленты располагаются в основаниях в два ряда. Форма манжеты продиктована наличием отклонений диаметров обсадных труб от номинальных значений. Конусность манжеты выбрана такой, чтобы диаметры верхнего и нижнего основании конуса перекрывали ожидаемые отклонения диаметра колонны, что обеспечивает плотное прижатие пакера к стенке колонны. При раскрытии пакера тяговое усилие привода с помощью подвижной втулки 10 с винтами 9, прикладывается к нижнему основанию 12, пружинные ленты пакера выгибаются и раскладывают манжету, прижимая ее к колонне. Складывается (закрывается) пакер за счет упругости пружинных лент. При дальнейшем движении приводной гайки вниз по рабочему винту на сложенный пакер надвигается труба 15, защищающая его от износа. При работе прибора в 124-мм колонне извлекается ограниничитель свободного хода 11 и проводится смена пакера, т. е. устанавливается пакер с манжетой, рассчитанной на 124-мм колонну. Электрическая схема скважинного прибора (Приложение 2) отличается от схемы прибора РГД-1М лишь тем, что конечные выключатели (S6, S7), служащие для автоматического отключения двигателя при полном открытии или закрытии пакера, включены в цепь обмотки реле К4. Таким образом, при полном открытии или закрытии пакера обесточивается обмотка реле, и оно своими разомкнутыми контактами К4.1 разрывает цепь питания двигателя М. Вторичный прибор расходомера предназначен для питания скважинного снаряда в режиме раскрытия или закрытия пакера и в режиме измерения для формирования частотно- импульсного сигнала, поступающего со скважинного снаряда, и для проведения ручных точечных замеров. Он имеет формирующее устройство, устройство точечного замера, источник питания скважинного прибора и стабилизированный источник питания электронных схем. Формирующее устройство выполнено на транзисторах V6, V9, V10, VII, а усилитель — на транзисторе V13. Схема формирования импульсов работает следующим образом. Преобразователь оборотов турбинки Кл замыкает центральную жилу кабеля через нагрузочное сопротивление R17 на заземленный корпус. Замыкание контактов преобразователя вызывает смещение рабочей точки транзистора V6. В момент замыкания контактов ток резко увеличивается и с коллектора транзистора V6 снимается отрицательный импульс. При работе контактов преобразователя возникают помехи в виде импульсов, следующих во времени за основными. Назначение формирующего устройства — устранить эти помехи, чтобы на выходе формирователя иметь только основные импульсы. С этой целью дифференцируются все импульсы, снимаемые с коллектора V6, а на конденсаторе С5 происходит дополнение амплитуды первого импульса помех. Когда напряжение на транзисторе V9 падает до нуля, транзистор V10 закрывается. На базу VII подаются положительные, импульсы, получаемые от дифференцирования входных импульсов. Постоянная времени дифференцирующей цепочки выбрана с таким расчетом, чтобы положительные импульсы, полученные в результате дифференцирования импульсов помех, имели малую амплитуду, по недостаточную, чтобы отключить V9. При дифференцировании основного рабочего импульса возникает импульс, имеющий большую величину, и V9 закрывается, так как длительность рабочего импульса значительно больше любого импульса помехи. Напряжение на его коллекторе становится близким к величине напряжения питания, в результате чего транзистор V10 закрывается. Происходит быстрый разряд конденсатора С5, т. е. формирование рабочего импульса. Таким образом, на выходе схемы будет импульс той же амплитуды, что и на входе, но его длительность равна отрезку времени между началом формирования импульса помехи и окончанием рабочего импульса. Следовательно, импульсы помех полностью устранятся. Из усилителя, выполненного на транзисторе V13, импульсы поступают на выход для подачи на блок частотомера и на выходной каскад V14. Устройство ручного замера содержит реле времени и усилитель, выполненный на транзисторе V14, нагрузка которого – электромеханический счетчик МЭС-54, регистрирующий число импульсов. Реле времени служит для автоматического отключения электромеханического числа импульсов по истечению заданного времени. Оно представляет собой мультивибратор (V2, V3) с эмиттерным повторителем (V5). В коллекторную цепь V5 включена обмотка реле К1, контакты которого К1 2 замыкают на время выдержки реле времени резистор R29 в эмиттерной цепи усилителя V14, разрешая тем временем счет импульсов. Выдержка времени длительностью 15, 30 и 60с устанавливается переключателем S1. Пуск реле времени осуществляется нажатием кнопки S2. Источник питания скважинного прибора состоит из выпрямителя (VI5—V18), фильтра (С9, R23), переключателя S9, служащего для ступенчатого регулирования напряжения питания в зависимости от длины кабеля и тумблера режима питания S4. Управление приводом скважинного прибора осуществляется трехпозиционным тумблером S4. При раскрытии и закрытии пакера на обмотке реле К4 создается напряжение, контакты К4.1 замыкаются, и тем самым вход измерительной схемы отключается от скважинного прибора. В нейтральном среднем положении тумблера S4 контакты реле К4.2 замкнуты, т. е. вход схемы вторичного прибора соединен со скважинным прибором. Стабилизированное напряжение при изменении его величины на входе стабилизатора ±20% изменяется не более чем на ±0,06 В, а при изменении нагрузки ±20%—не более ±0,1 В
Рис. 3. Скважинный расходомер РГД-2М
В связи с внедрением остеклованных насосно-компрессорных труб на промыслах нефтяных месторождений Урало-Поволжья стало невозможно исследовать весь фонд фонтанирующих скважин с помощью приборов с наружным диаметр 42 мм. В этой связи был разработан расходомер РГД-36 наружным диаметром 36мм, который по своему принципу действия не отличается от расходомера РГД-2М. Лабораторные испытания и опыт эксплуатации РГД-36 промыслах показали, что уменьшение проходного сечения мерительного канала не ухудшило технические характеристики прибора.
Скважинный расходомер «Кобра-З6Р» Расходомер (преобразователь расхода) «Кобра-З6Р» — более совершенная модификация приборов с электромеханическим 'приводом пакера (РГД-1М, РГД-2М, РГД-36). Прибор предназначен для измерения расхода по пластам и пропласткам раздельно в нагнетательных и эксплуатационных фонтанных и механизированных скважинах, оборудованных соответственно насосно-компрессорными трубами и штанговыми насосами. Расходомер «Кобра – З6Р» лишен многих недостатков, характерных для других приборов. Конструкция пакера позволяет перемещать прибор по стволу скважины в зоне исследования; в качестве магнитного прерывателя использован серийно изготавливаемый магнитоуправляемый контакт КЭМ-2, чем полностью устранено появление ложных импульсов; винтовая пара привода пакера заучена в герметической камере. Кроме перечисленных принципиальных новшеств в приборе имеется много конструктивных изменений, которые намного улучшили эксплуатационные характеристики прибора. Чувствительным элементом расходомера «Кобра-36Р» является четырехлопастная турбинка 10 (рис. 4), установленная в измерительном канале на подпятниках. Магнитоуправляемый контакт (прерыватель) 8, взаимодействующий с магнитами 7, установленными на оси турбинки> преобразует обороты турбинки в электрические сигналы. Расходомер снабжен управляемым складным пакером 13,14. Складной пакер приводится в действие при помощи электропривода. Реверсивный электродвигатель с редуктором 1 приводит во вращательное движение рабочий винт 2, и рабочая гайка 3 делает поступательное движение относительно корпуса 5. К рабочей гайке прикреплен уплотненный шток 6 узла преобразователя расхода, где размещена турбинка преобразователя. К узлу преобразователя расхода прикреплена тяга 11, на нижний конец которой надета крестовина 12. После включения двигателя вращательное движение рабочего винта преобразуется в поступательное движение приводных звеньев вверх, и пакер раскрывается. При перемещении рабочей гайки 3 в положение, соответствующее «полному раскрытию пакера, от нажимает на конечный выключатель 4 и автоматически выключает электродвигатель. Пакер перекрывает колонну скважины, и поток жидкости направляется через измерительный канал. Число оборотов измерительной турбинки, пропорциональное расходу жидкости, преобразуется в электрические импульсы, поступающие по каротажному кабелю на вход вторичного прибора. Для закрытия пакера на вход скважинного прибора подается напряжение обратной полярности. Пакер складывается, и электродвигатель автоматически выключается. Пакер расходомера представляет из себя манжету 14, сшитую из двух слоев эластичной ткани, в которую продеты узкие металлические пластинки 13, расположенные концентрично в плоскостях продольных сечений прибора. При раскрытии пакера металлические пластинки располагаются по касательным к окружности наружного диаметра преобразователя и расправляют эластичную манжету так, что пакер приобретает сферическую форму. При больших расходах (дебитах) скважины используется пакер без эластичной манжеты, выполняющий роль центратора преобразователя в колонне и струевыпрямляющего устройства. Для компенсации давления на уплотненный шток 6 в комплект прибора входит компенсатор давления, представляют из себя присоединенный к тяге 11 поршень 16, установленный в хвостовике 15 на резиновых уплотнителях 17. Усилия от давления в скважине, приложенные к штоку 6 и поршню 1б уравновешиваются между собой. В этом случае нагрузкой на привод пакера является только усилие, необходимое для раскрытия пакерующего устройства. Электрическая схема скважинного прибора несколько отличается от схемы приборов РГД-1М, РГД-2М. В качестве элемента, размыкающего цепи измерения и управления, в ней использован транзистор V4 (рис. 5.), работающий в режиме вентиля.
Рис. 4. Скважинный расходомер «Кобра – 36Р» При подаче повышенного напряжения определенной полярности ток, потребляемый электродвигателем, 'проходит через диод V2 и конечный выключатель S2. А при смене полярности ток проходит через диод VI, конечный выключатель S1 триод V4 и через открывшийся при повышенном напряжении стабилитрон V3. В режиме измерения из-за низкого напряжения питания стабилитрон V3 закрывается и цепь проходит через прерыватель Кл. Скважинный прибор через одножильный бронированный кабель соединяется с вторичным прибором, установленным на приборном стенде станции. В качестве вторичного прибора используется унифицированный блок от прибора РГД-2М.
Рис. 5. Электрическая схема расходомера «Кобра – 36Р»
Шариковый скважинный расходомер •Расходомер (рис. 6) предназначен для измерения расхода и давления на выходе насоса УЭЦН в процессе межпластовой перекачки воды; •В состав расходомера входят: -скважиниый датчик расхода; -наземный блок. •Датчик расхода обеспечивает преобразование объемного расхода воды, избыточного давления г электрический сигнал и передачу измеренных параметров по геофизическому кабелю в наземный блок. Приведенная погрешность измерения расхода не более 2,5%, давления не более 2,5%; •Датчик расхода может эксплуатироваться при температуре окружающей среды от ОС до +100С. Максимальное рабочее давление 60МПа; •Наземный блок обеспечивает: -электрическое питание подключаемого датчика расхода; -измерение и индикацию текущего расхода воды и давления; -передачу информации об измеренных параметрах по системе телемеханики; •Наземный блок может эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от -40С до +50С; ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: Потребляемая мощность датчиком расхода, Вт, не более 2 Потребляемая мощность наземного блока, Вт, не более 2 Наружный диаметр скважинного датчика расхода,мм, не более 117 Длина скважинного расходомера,мм, не более 550 Присоединительные резьбы соответствуют присоединительным резьбам труб НКТ диаметром 73мм Размеры наземного прибора, мм, не более 350x300x100 Масса скважинного прибора, кг, не более 50 Масса наземного прибора, кг, не более 5 Длина линии связи между скважинным датчиком расхода и наземным блоком, м, не более 3000
Рис 6. Шариковый скважинный расходомер
Заключение Достоверность информации, получаемой при исследовании нефтяных скважин, зависит как от точности применяемых видов исследования, так и от совершенства методов измерения и технических средств. Для изучения сложных процессов, связанных с разработкой нефтяных месторождений, необходим комплекс данных о свойствах и строении продуктивных пластов, свойствах и процессах фильтрации насыщающих их жидкостей. При этом объем и состав информации, используемой для решения практических задач на разных стадиях разработки залежей нефти и газа, непрерывно изменяются. В соответствии с изменением требований к информации меняются и требования, предъявляемые к методам и средствам ее получения. Поэтому не удивительно, что для исследования скважин только гидродинамическими методами применяют сравнительно большой набор различных измерительных средств. В общем случае требования к приборам, предназначенным для исследования скважин, определяются их целевым назначением (вид информации и степень ее достоверности), конструкцией скважин и условиями эксплуатации приборов. Наиболее существенными являются следующие условия эксплуатации приборов в скважине. Прибор подвергается действию давления, температуры и коррозионных жидкостей. В связи с увеличением глубин бурения, а также с необходимостью контроля различных процессов по интенсификации добычи нефти и газа давление окружающей среды может достигать 100—150 МПа, а температура 300—600° С. При спуске прибора в скважину через трубы на него действует выталкивающая сила — тем большая, чем выше скорость встречного потока жидкости или газа и меньше проходное сечение между внутренней стенкой трубы и корпусом прибора. В отдельных случаях спуск прибора в действующие скважины представляет сложную техническую задачу. Во время спуска и подъема прибор подвергается ударам, а во время работы, например, в скважине, оборудованной установками погружных электронасосов, и действию вибрационных нагрузок. Время пребывания прибора в месте измерения в зависимости от вида проводимых исследований и способа эксплуатации скважин составляет от нескольких часов до нескольких месяцев, Среда, в которой находится прибор, как правило, представляет собой многофазную жидкость, содержащую нефть, газ, воду и механические включения (песок, шлам и т. д.). В соответствии с указанными выше особыми условиями работы, к конструкции приборов предъявляется ряд требований. Вследствие воздействия на них встречного потока жидкости или газа и необходимости спуска в геометрически ограниченное пространство наружный диаметр корпуса приборов в основном не должен превышать 32—36 мм, а при спуске через 37~мм трубы или в затрубное пространство — 20—25 мм. Длина его также ограничена — обычно не превышает 2000 мм, так как увеличение ее сверх этого предела значительно осложняет операции, связанные с подготовкой прибора к спуску в фонтанные скважины. Измерения на больших глубинах, необходимость длительного пребывания прибора в скважине, а также высокая стоимость процесса измерения (вследствие необходимости проведения спускоподъемных операций) предъявляют к приборам повышенные требования по надежности работы отдельных узлов и стабильности метрологических характеристик. Поэтому даже приборы одного назначения (манометры, расходомеры и др.) отличаются друг от друга конструктивным выполнением, техническими характеристиками и эксплуатационными качествами. Как правило, разрабатываемые приборы имеют довольно узкую область применения и предназначены для решения конкретных задач, ставящихся при исследовании скважин данной конструкции тем или иным методом. Основу этих методов с точки зрения измерительной техники составляют наблюдения за изменением давлений и расходов, а также за изменением некоторых параметров, влияющих на достоверность получаемой информации, например за температурой и влагосодержанием потоков жидкости. Применяемые измерительные средства характеризуются следующими особенностями. Наблюдения за указанными параметрами проводятся с помощью автономных приборов и измерительных преобразователей с дистанционной передачей показаний на поверхность. В автономных приборах обычно используют механические преобразователи измеряемой величины с выходным сигналом в виде перемещения. В дистанционных измерительных устройствах применяют как электромеханические первичные преобразователи, так и чисто электрические преобразователи. К последним относятся в основном преобразователь температуры и влагосодержания. Выходным сигналом первичных преобразователей является частота переменного тока, передаваемого по одножильному кабелю на наземную аппаратуру. Наконец, за редким исключением, автономные и дистанционные измерительные устройства выполнены в виде приборов прямого действия.
Список литературы
Похожие статьи:
|
|