Устройство для измерения скорости движения, электрического сопротивления и теплофизических свойств жидкости в скважинах

 

Изобретение относится к нефтепромысловой геофизике. Цель - расширение функциональных возможностей путем измерения теплоемкости потока жидкости. Устройство содержит скважинную часть 8, включающую расположенные на противоположных концах теплоизоляционной трубы датчик 5 температуры и импульсный источник 6 тепла, тиристорный коммутатор 16 с накопительным конденсатором 17, пороговый элемент 15. Скважинная часть 8 соединена кабелем 7 с наземной частью 9. Последняя содержит переключатель 10 рода работ, генератор 11 меток времени, цифровой и аналоговый регистраторы 12, 13. Для достижения цели устройство имеет измеритель 14 площади температура-время, соединенный с цифровым регистратором 12 и генератором 11. Измеритель 14 площади выполнен в виде регистра команд, входного регистра и регистра дополнения, блока инвертирования кода, трех сумматоров, пяти триггеров и десяти элементов И. Переключателем 10 выбирается род работы. Посылается сигнал на коммутатор 16, вызывающий разряд конденсатора 17 и появление тепловой метки. Последняя через некоторое время достигает датчика 5. Зная количество теплоты и измерив площадь аномальной температуры, фиксируемой датчиком 5, определяют теплоемкость скважинной жидкости. Последняя характеризует степень обводненности продуктивного пласта. Применение устройства позволяет за один спуско-подъем провести исследования по определению расхода, состава и температуры жидкости в скважине. Устройство может быть использовано в качестве резистивиметра. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 F, 21 В 7/10

Г а «ФГЮ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГИНТ СССР

1 (21) 431 913 7/23-03 (22) 08.07.87 (46) 30.10.89. Бюл, У 40 (71) Государственный геофизический трест "Татнефтегеофизика" (72) М,Х . Хуснуллин, Л.Н . Воронков., В .Г .Гредюшко, P .Ф . Даишев, В .Ф . Николаев, В.А . Паклинов, А.Г.Корженевский и В.Г. Рогожин (53) 622.241 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1194998, Е 21 В 47!10, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ, ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНАХ

„SU,.„15" .8499

7 (57) Изобретение относится к нефтепромысловой геофизике . Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем измерения теплоемкости потока жидкости. Устройство содержит скважинную часть 8, включающую расположенные на противоположных концах теплоизоляционной трубы датчик 5 температуры и импульсн !,. источник 6 тепла, тиристорный коммутатор 16 с накопительньы конденсатором 17, пороговый злемент 15. Скважинная часть 8 соединена кабелем 7 с наземной частью

9. Последняя содержит переключатель 10 рода работ. генератор 11 ме! 518499

10 ток времени, цифровой и аналоговый регистраторы 1 2, l 3. Для достижения ,цели устройство имеет измеритель 14 площади температура время, соеди,ненный с цифровым регистратором 12 и генератором 11. Измеритель 14 площади выполнен в виде регистра

l,êîìàíä, входного регистра и регистра дополнения, блока инвертирования кода, трех сумматоров, пяти триггеров и десяти элементов И. Переключателем 10 выбирается род работы. Посылается сигнал на коммутатор 16, вы- . зывающий разряд конденсатора 17 и появление тепловой метки. Последняя

Изобретение относится к промысло,aofi геофизике и может быть исполь, зовано для измерения расхода, теплофизических свойств и состава жидко- 25 сти в добывающих и нагнетательных ,скважинах.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения теплоемкости потока ,жидкости.

На фиг. 1 представлена скважинная, часть устройства, общий вид; на . фиг . 2 — график распределения температуры во времени на фиг. 3 — струк турная схема устройства; на фиг. 4, функциональная схема измерителя пло щади 5 температура х время.

Устройство содержит расположенную в, скважине 1 трубу 2 с кабельны-, 4 ми наконечниками 3 и электронным блоком 4, На противоположных концах трубы 2 установлены датчик 5 температуры и импульсный источник 6 тепла. Электронный блок 4 соединен через кабельный наконечник 3 с кабелем 7, который связывает глубинную часть 8 устройства с наземной частью 9. включающей переключатель 10, генератор

ll меток времени, цифровой и аналоговый регистраторы 12 и 13 и измеритель

14 площади температура время. Первый и второй выходы цифрового регистратора

12 соединены с первым и вторым входами измерителя 14 площади, третий выход

35 подключен к входу аналогового регист— ратора 13. Третий, четвертый и пятый входы измерителя 14 площади соединены с первым, вторым и третьим выходачерез некоторое время достигает датчика 5. Зная количество теплоты и измерив площадь аномальной темпе-. ратуры, Фиксируемой датчи <ом 5, определяют теплоемкость скважинной жидкости. Последняя характеризует степень обводненности продуктивного пласта. Применение устройства позволяет за один спуско-подъем провести исследования по определению расхода, состава и температуры жидкости в скважине. Устройство может быть использовано в качестве резистивимет-, ра. 4 ил.

1 ми генератора 11 меток времени соот-, ветственно. Глубинная часть 8 содержит датчик 5 температуры (преобразователь температура х частота), источник

6 тепла, пороговый элемент 15, тиристорный коммутатор 16 и накопительный конденсатор 17. Управляющий вход коммутатора 16, вход порогового элемента

15 и выход датчика 5 температуры связаны через кабель 7 с соответствующими входами переключателя 10. Измеритель

14 площади содержит регистр 18 команд, входной регистр 19, регистр 20 дополнения, блок 21 инвертирования кода, сумматоры 22-24„ триггеры 25-29 и элементы .И 30-39 . Выход входного регистра 19 соединен через блок 21 инвертирования кода с информационным входом регистра 20 дополнения. Пер- вый, второй, третий и четвертый выходы регистра 18 команд соединены соответственно с первым и вторым входами регистра 20 дополнения, первым входом элемента И 38, вторым входом элемента И 37 и R-входом триггера 27.

Прямой выход последнего подключен к первому входу элемента И 37. Выходы элементов И. 34, 35 и 36 соединены с входами сумматоров 22, 23 и 24 соответственно.

Труба 2 выполнена из материала с высокими теплоизоляционными свойствами. Переключатель 1 0 рода работы выполнен с возможностью реализовать режимы измерения расхода, электрического сопротивления и теплоемкости скважинной жидкости.!

518499

1О

15

Устройство работает следующим образом.

Переключателем 10 рода работы устанавливается режим измерения. Цикл регистрации начинается с запуска тепловой метки. Генератор 11 меток времени запускает тиристорный коммутатор 16, вследствие чего происходит разряд конденсатора 17 через скважинную жидкость . Генератор 11 меток времени вырабатывает также необходимый шаг измерения, сбрасывает счетчики цифрового регистратора 12 на

"0 и осуществляет передачу его содержимого на аналоговый регистратор 13, выход которого подается на диаграммную бумагу . Данные с цифрового регистратора 1 2 и генератора 11 меток времени поступают также на измеритель 14 температура время, с помощью которого определяется величина площади г

S = ) dT(t)dt = рс где у и С вЂ” плотность и теплоемкость жидкости, Π— количество тепла эа один импульс.

Поскольку величина Q известна,то

1с=с

Момент подачи тепловой метки помечен "звездочкой" на фиг. 2. 3а вре- 35 мя ДТ жидкость получает количество тепла 0 .. Тепловая метка, проходя по трубе, расплывается. По площади, S расплава судят о теплофизических свойствах скважинной жидкости.

Величина р С для пластовых вод изменяется в пределах 4,2-5 Дж/(смз ° К ), а для нефтей имеет величину

1,8 Дж/(см К ), Таким образом при заданных величинах Q параметр 45

S определяет соотношение нефти и воды в потоке скважинкой жидкости, т.е. по величине р С определяется обводненность продукции скважины.

Измеритель !4 площади температура «время работает следующим образом.

Начало работы задается импульсом

"Старт", который поступает с генератора 11 меток времени и сов падает по времени с моментом окон- 55 чания тепловой метки. Стартовым импульсом триггер 28 устанавливается по S-входу в состояние

"1", раэреш"ч прохождение импульсов Вывод" через элемент И 33 . С выхода элемента И 33 импульс устанавливает триггер 25 и состояние "0". За-крывается элемент И 30, и обрывается поток информации, поступающей с цифрового регистратора 12 . Импульсы

"Вывод", следующие с периодом T =0,4 с, квантуют поток поступающей информации по времени и задают алгоритм работы измерителя !4 площади. С поступлением импульса "Вывод" на вход V pe1 гистра 18 он переводится в режим параллельного ввода. Первым синхроимпульсом, поступившим на входы С„, С регистра 18 в последний записывается код 0001, установленный на входах D„-D„.

С окончанием действия импульса

"Вывод" регистр 18 опять возвращается в режим последовательного сдвиг

ra. Серией синхроимпульсов с периодом f = 0,0I с производится сдвиг как записанной в регистр, так и 0", выставленного на входе V Каждым синхроимпульсом код в регистре преобразуется в следующей последовательности: 0001, 0010, 0100, 1000, 0000

°... В результате ка выходах регистра 18 поочередно появляются сигналы

Пь

Указанные сигналы задают алгоритм работы устройства. Сигнал П,, поступая на R-вход регистра 20 дополнения, стирает в нем ранее записанную информацию. Сигнал U, поступающий на вход С регистра, разрешает перенос кода числа, записанного в регистре

19, в регистр 20. Код числа предварительно инвертируется в блоке 21.

Сигнал U поступает на входы элементов И 37 и 38 и в зависимости от состояния триггера 27 проходит .только через один из них. В случае, когда триггер 27 установлен в состояние "0", т.е. на выхода 0 низкий уровень, а на выходе C высокий, сигнал U З- пройдет через элемент И 38 и по S-входу установит триггер 26 в состояние

"!". Высокий уровень на выходе О этого триггера разрешает прохождение информации на входы регистра !9. Высокий потенциал на выходе (;. триггера

27 разрешает также прохождение инфор ации на входы С, регистра 26 и сумматора 23.

1518499

Сигнал 11 устанавливает триггер

25 по входу S в состояние "1", ири котором разрешается прохождение информации через элемент И 30 на вход

С регистра 19 и на вход С.„ регистра

20. Таким образом начинается счет импульсов информации в регистрах

19 и 20. В сумматоре 23 подсчитывается число таймерных импульсов, следующих с периодом Т 0,1 с ° Так как в регистре 20 записано число Й ! предыдущего измерения, то в течение второго интервала измерения в него будет 3GIIHcRHo 4HcJIo N, Если N + !5, + N, = О, то на выходе 0 регистра 20 не появится сигнал и состояние триггера 27 останется неизменным. В этом случае с приходом следующего импульса "Вывод алгоритм работы уст- ур ройства не изменится.

Сигнал U — сброс регистра 20

U q — перенос параллельным обратным кодом числа Nz из регистра 19 - сброс в "О" регистра 19 и установки в "1" триггера 26; U» — подтверждение состояния триггера 27 и установка в

"1" триггера 25. Далее снова следует счет импульсов в регистрах 19 и 20 и сумматоре 23. Так продолжается до 30 тех пор, пока не получим N<,+ N < > О

Это произойдет тогда, когда к датчику 5 температуры скважинного блока подойдет жидкость, подогретая тепловым импульсом. В этом случае как

35 только в регистре 20 число импульсов станет равно N<, + Nь 1, на выходе

D появится сигнал, который по входу S установит тригrep 27 и в 1 . С выхода Q высокий по- . !О

1 тенциал разрешит прохождение импульсов через элементы И 34 и 36. В сум маторе 22 зарегистрируется число импульсов, поступивших в него с момента переключения триггера 27 до прихо- 45 да следующего импульса "Вывод". В сумматоре 24 будут регистрироваться таймерные импульсы . С приходом следующего импульса "Вывод" сброс регистра

20 и перенос числа из регистра 19 в

50 регистр 20 сигналами U и U соответственно произойдут как и раньше, но сигнал U пройдет уже через элемент 37, открытый потенциалом с выхода, Q триггера 27,.Этот сигнал ио входу

R переключит триггер 26 в состояние

11 (!

0 . Низкий потенциал с выхода этого триггера запретит прохождение импульсов через элемент И 31 . Сигнал

Uq переклю и:-; триггер 27 опять в

"0, а триггер 25 — в "1". Потенциалами с вь1ходов этих триггеров открсются элементы И 30 и 32. Импульсы информации будут поступать только на вход C регистра 20.

Если отношение 1! „ + N< ) 0 будет сохраняться, то в регистре 1 9 будет сохраняться неизменным число N ф (фоновое значение), а в сумматоре 22 будет регистрироваться число .1 f4

Таким образом, вычитается фоновое значение температуры, а приращение температуры за счет подхода тепловой метки регистрируется,в сумматоре

22. Процесс продолжается до тех пор, пока N; N . Как только N = И,ь, триггер 28 переключится в "О", и цикл измерения заканчивается, В конце измерения в сумматоре 22 содержит ;(И,. — N ) представляющая площадь, ограниченную кривой распределения теплового импульса в потоке, в сумматоре 23 " время от постановки тепловой метки до прихода ее фронта к датчику температуры, в сумматоре 24 запоминается д

i время прохождения тепловой метки около датчика 5.

Применение предлагаемого устройства позволяет за один спуско-подъем пронести исследования по .определению расхода, состава и температуры жидкости в скважине. Устройство может быть использовано также в качестве резистивиметра.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости движения, электрического сопротивления и теплофизических свойств жидкости в скважинах, содержащее глубинную часть, включающую расположенные на противоположных концах теплоизоляционной трубы импульсный источник тепла и датчик температуры, тиристорный коммутатор с накопительным конденсатором и пороговый элемент,, кабель связи с наземной астью, содержащий переключатель рада работы, генератор меток времени, цифровой и аналоговый регистраторы, причем выходы переключателя ряда работы соединены с входами генератора меток времени, первые выходы которого подключены к входам цифрового регистратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что

1;18499 с целью расширения функциональных возможностей путем измерения теплоемкости потока жидкости, оно снабжено измерителем площади температура

âîâðåìÿ, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами цифрового регистратора, третий, четвертый и пятый входы подключены соответственно к второму, третьему и четвертому выходам генератора меток времени, а аналоговый регистратор связан с третьим выходом цифрового регистратора, при этом измери,тель площади температурах время выполнен в виде регистра команд, входного регистра, регистра дополнения, 1 блока инвертирования кода, трех сумматоров, пяти триггеров и десяти! ! элементов И, причем первый вход первого элемента И является первому входом измерителя площади, второй вход соединен с выходом первого триггера, S-вход которого подключен к R-входу третьего триггера и четвертому. выходу регистра команд, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами регистра дополнения, первым входом девятого элемента И и вторым входом восьмого элемента И, третий вход регистра команд является третьим входом измерителя площади, второй вход — пятым входом измерителя площади, первый вход подключен к

R-входу первого триггера и выходу .четвертого элемента И, второй вход которого является вторым входом измерителя площади, первый вход соединен с прямым выходом четвертого .триггера, S-вход которого является четвертым входом измерителя площади, R-вход соединен с выходом десятого элемента И, первый вход которого подключен к вьходу пятого триггера, вто—

5 рой вход соединен с выходом девятого элемента И, В-входом входного регистра и Я-входом второго триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу седьмого элемента

И, прямой выход соединен с первым входом шестого элемента И,и первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, второму входу пятого элемента И,. первому входу третьего элемента И, выход второго элемента И соединен с входом входного регистра, выход которого подключен че20 рез блок инвертирования кода к чет- вертому вхбду регистра дополнения, третий вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход подключен к S-входу третьего триггера, 25 инверсньй выход которого соединен с вторым входом девятого элемента И и вторым входом третьего элемента И, прямой выход подключен к первым входу пятого элемента И и первому входу

ЗО восьмого элемента И, выход которого соединен с R-входом второго триггера, при этом выходы пятогс., шестого и седьмого элементов И подключены соответственно к входам первого, второго и третьего сумматоров, выход

35 ,третьего сумматора соединен с Sвходом пятого триггера, R-вход которого подключен к R-входам первого, второго, третьего сумматоров и

4р Я-входу четвертого триггера. 518499

Т

t, 15!899

Составитель А. Рыбаков

Редактор А.Лежниня Техред А.Кравчук Корректор М,Иародщ

Заказ 6580/37 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобре :.иям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101