Устройство для измерения радиальных притоков жидкости в действующих нефтяных скважинах

 

Изобретение относится к гидродинамическим исследованиям нефтяных скважин, а более конкретно к потокометрии. Задачей изобретения является повышение чувствительности, надежности и упрощение конструкции. Для этого механические отклонения и колебания мембраны 6, воспринимающей только радиально-направленные притоки жидкости, передаются магнитному индуктору. Взаимодействуя с магнитно-электрическим элементом, индуктор индуцирует электрические сигналы в катушке индуктивности, которые формируются в электронном блоке и передаются на поверхность по кабелю. Характер передаваемых на поверхность электрических сигналов по своей интенсивности и частоте характеризуют интенсивность и характер радиальных притоков жидкости в скважине. 2 ил.

Изобретение относится к гидродинамическим исследованиям нефтяных скважин, а более конкретно к потокометрии.

Известен скважинный дебитомер, реагирующий на радиально-направленный поток жидкости, включающий корпус, преобразователь, измерительный элемент, выполненный в виде крестовины с укрепленными на ее концах полушариями, обращенными выпуклостью в одну сторону (авт. свидетельство СССР N 258995, кл. E 21 B 47/10, 1961).

Недостатком дебитомера является тот факт, что его измерительный элемент реагирует только на направленный в одну сторону радиальный поток, в то время как в реальных скважинных условиях поток жидкости может быть направлен со всех сторон в зависимости от характера перфорации продуктивного интервала и состояния цементного кольца.

Известен также расходомер для измерения радиально-направленных потоков жидкости в стволе эксплуатационных скважин, принятый за прототип (авт. свидетельство СССР N 759712, кл. E 21 B 47/10, 1980).

Расходомер содержит корпус с входными и выходными окнами, пакеры и чувствительный элемент, выполненный в виде двух противоположно направленных турбинок, установленных на одной оси, при этом дополнительное входное окно расположено между турбинами. Так как турбинки одинаковы и противоположно направлены, то от осевого потока они вращаться не будут. Когда дополнительное окно попадает на участок ствола скважины, где имеется радиальный приток, то на верхнюю турбинку действует только радиальный приток, а влияние осевого потока, воздействующего на обе противоположно направленные турбинки, компенсируется.

Основными недостатками рассмотренного расходомера являются низкая чувствительность к радиальным притокам, связанная с большой инертностью чувствительного элемента; сложность конструкции, обусловленная наличием и работой двух управляемых пакеров и относительно сложных, громоздких механических систем и, следовательно, низкая надежность работы прибора в целом.

Задачей изобретения является повышение чувствительности, надежности и упрощение конструкции.

Поставленная задача достигается тем, что известное устройство для измерения радиальных притоков жидкости в действующих нефтяных скважинах, содержащее защитный корпус с боковыми окнами для свободного доступа радиально направленных потоков и чувствительный элемент, соосно расположенный внутри защитного корпуса, согласно изобретению снабжено магнитоэлектрическим элементом, соосно закрепленным в защитном корпусе над чувствительным элементом и состоящим из ферромагнитного сердечника и катушки индуктивности, а чувствительный элемент выполнен в виде системы, свободно подвешенной посредством шарнира в точке, совпадающей с центром ее тяжести, в нижней части которой закреплена мембрана, воспринимающая радиально направленные притоки, имеющая форму крестообразной крыльчатки и расположенная на уровне боковых окон защитного корпуса, а в верхней части подвешенной системы закреплен магнитный индуктор, взаимодействующий с магнитоэлектрическим элементом, расположенным над ним, в процессе которого происходит возбуждение электрических сигналов в катушке индуктивности, интенсивность и частота которых определяется интенсивностью и характером притоков жидкости в стволе скважины.

Такое техническое решение позволяет значительно повысить чувствительность к радиальным потокам жидкости и регистрировать притоки даже очень малой интенсивности. Это достигается тем, что чувствительный элемент имеет довольно малую массу и свободно подвешен в одной точке, совпадающей с центром его тяжести, благодаря чему силы тяжести сведены к минимуму.

Конструкция устройства исключает необходимость применения пакерных устройств, что в значительной степени упрощает его конструкцию и повышает надежность работы.

Новым в предложенном устройстве является то, что оно снабжено магнитоэлектрическим элементом, соосно закрепленным в защитном корпусе над чувствительном элементом и состоящим из ферромагнитного сердечника и катушки индуктивности, а чувствительный элемент выполнен в виде системы, свободно подвешенной посредством шарнира в точке, совпадающей с центром ее тяжести, в нижней части которой закреплена мембрана, воспринимающая радиально направленные потоки, имеющая форму крестообразной крыльчатки и расположенная на уровне боковых окон защитного корпуса, а в верхней части подвешенной системы закреплен магнитный индуктор, взаимодействующий с магнитоэлектрическим элементом.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "Новизна". Заявителю не известны технические решения, содержащие сходные признаки, отличающее заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Изобретательский уровень".

Изобретение представлено фиг. 1 и 2, где схематично изображен общий вид предлагаемого устройства в разрезе по его продольной оси.

Оно состоит из герметичного корпуса 1 и защитного корпуса 2, в котором выполнены боковые окна 3 для свободного доступа радиально направленных притоков жидкости. В защитном корпусе 2 соосно расположен чувствительный элемент, выполненный в виде системы, свободно подвешенной посредством шарнира 5 в точке, совпадающей с центром ее тяжести. В нижней части подвешенной системы закреплена специальная мембрана 6, воспринимающая радиально направленные притоки, имеющая форму крестообразной крыльчатки, выполненная из фольги или пластмассы. Мембрана 6 расположена на уровне боковых окон 3 защитного корпуса 2. В верхней части свободно подвешенной системы закреплен магнитный индуктор 7, представляющий собой постоянный магнит, взаимодействующий с магнитоэлектрическим элементом, расположенным над ним и состоящим из ферромагнитного сердечника 8 и катушки индуктивности 9.

В герметичном корпусе 1 помещен электронный блок 10, обеспечивающий формирование и передачу информации на поверхность по геофизическому кабелю. Герметичный корпус 1 и защитный корпус 2 выполнены из немагнитного материала, например из нержавеющей стали.

Устройство для измерения радиальных притоков работает следующим образом.

Устройство на геофизическом кабеле опускают в скважину в интервал исследования (до нижней границы интервала перфорации). Через сквозные окна 3 скважинная жидкость заполняет внутреннюю полость защитного корпуса 2. Измерения производятся вдоль ствола скважины при непрерывном подъеме прибора со скоростью 100 - 200 м/час в масштабе глубин 1:200 или 1:50. Поскольку сквозные окна 3 расположены на уровне мембраны 6, последние воспринимают только радиально направленные притоки жидкости, при этом механические отклонения и колебания мембраны 6, выполненной в виде крестообразной крыльчатки, передаются магнитному индуктору 7, который, взаимодействуя с магнитоэлектрическим элементом 8, индуцирует электрические сигналы в катушке индуктивности 9, которые формируются и передаются на поверхность по кабелю с помощью электронного блока 10.

Характер передаваемых на поверхность электрических сигналов по своей интенсивности и частоте характеризуют интенсивность и характер радиальных потоков жидкости в скважине. Осевые потоки жидкости, направленные вдоль оси скважины, восприниматься мембранной 6 практически не будут. При отсутствии радиально направленных притоков подвесная система 4 будет находиться в состоянии покоя и расположена вдоль оси устройства, поскольку магнитный индуктор 7 будет притягиваться к ферромагнитному сердечнику магнитоэлектрического элемента 8, создавая при этом противодействующий упругий эффект. Предложенное устройство может быть очень эффективным при его использовании в действующих горизонтальных скважинах, в которых существующие известные приборы для определения радиальных притоков жидкости практически не работоспособны.

Формула изобретения

Устройство для измерения радиальных притоков жидкости в действующих нефтяных скважинах, содержащее защитный корпус с боковыми окнами для свободного доступа радиально направленных притоков и чувствительный элемент, соосно расположенный внутри защитного корпуса, отличающееся тем, что оно снабжено магнитоэлектрическим элементом, соосно закрепленным в защитном корпусе над чувствительным элементом и состоящим из ферромагнитного сердечника и катушки индуктивности, а чувствительный элемент выполнен в виде системы, свободно подвешенной посредством шарнира в точке, совпадающей с центром ее тяжести, в нижней части которой закреплена мембрана, воспринимающая радиально направленные притоки, имеющая форму крестообразной крыльчатки и расположенная на уровне боковых окон защитного корпуса, а в верхней части подвешенной системы закреплен магнитный индуктор, взаимодействующий с магнитоэлектрическим элементом, расположенным над ним, в процессе которого происходит возбуждение электрических сигналов в катушке индуктивности, интенсивность и частота которых определяется интенсивностью и характером притоков жидкости в стволе скважины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2