Скважинный расходомер

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям действующих нефтяных и газовых скважин. Техническим результатом является повышение точности измерения расхода за счет более полного перекрытия внутреннего сечения ствола скважины, а также расширение диапазона измерения дебита жидкости, в том числе с низкими удельными дебитами. Для этого устройство содержит корпус, преобразователи числа оборотов в электрические сигналы, центраторы, турбинку. А также устройство снабжено электродвигателем с редуктором для принудительного вращения, выносным вращающимся рычагом. Причем турбинка расположена параллельно продольной оси рычага по всей его длине. Для повышения точности измерения расхода за счет более полного перекрытия внутреннего сечения ствола скважины устройство снабжено дополнительным рычагом, один конец которого шарнирно соединен с первым рычагом, а другой - с корпусом прибора. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области геофизических исследований действующих нефтяных и газовых скважин.

Известен скважинный расходомер, в котором используются гидродинамические турбинки и преобразователи числа оборотов турбинки в электрический сигнал (авт. св. СССР 1270311, кл. Е 21 В 47/10, опубл. в БИ 42, 1986).

В этом расходомере диаметр применяемых турбинок гораздо меньше внутреннего диаметра обсадных колонн и значительная часть потока флюидов проходит мимо турбинки, поэтому точность измерения расхода за счет неполного перекрытия ствола скважины невысокая, низка достоверность выделения интервалов притока пластовых флюидов, а также поинтервальных дебитов в скважинах с низкими дебитами.

Известно устройство для измерения радиальных притоков жидкости в действующих нефтяных скважинах (авт. св. СССР 2132946, Е 21 В 47/10, опубл. в БИ 19, 1999), которое имеет защитный корпус с боковыми окнами для свободного доступа радиально направленных потоков и чувствительный элемент, который расположен внутри защитного корпуса и 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, расположенным над ним, в процессе которого происходит возбуждение электрических сигналов в катушке индуктивности, интенсивность и частота которых определяется интенсивностью и характером потоков жидкости в стволе скважины.

Основными недостатками данного устройства является его сложная конструкция, неполное перекрытие внутреннего сечения ствола скважины, а также невозможность определения низких удельных дебитов.

Наиболее близким по технической сущности является расходомер с раскрывающимися лопастями (SU 1148998, кл. Е 21 В 47/10, опубл. в БИ 13, 1985), содержащий корпус, верхний и нижний подвижные центраторы, фиксатор нижнего центратора, электромагнитный привод, измерительную турбинку с раскрывающимися лопастями, пружину сжатия и подвижную распорную втулку, фильтр-стакан, внутри которого и расположена в сложенном виде турбинка. Фильтр-стакан связан через фиксатор и подвижный упор с якорем электромагнита, а через подвижную втулку - с нижним подвижным центратором.

Недостатками этого расходомера является очень сложная конструкция, приводящая к частым отказам, и невозможность измерения низких удельных дебитов, так как нижний порог чувствительности жидкости равен 48 м³/сут.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения точности измерения расхода за счет более полного перекрытия внутреннего сечения ствола скважины, а также расширение диапазона измерения дебита жидкости, в том числе с низкими удельными дебитами.

Предложен скважинный расходомер, содержащий корпус, преобразователи числа оборотов в электрические сигналы, центраторы, турбинку, отличающийся тем, что он снабжен электродвигателем с редуктором для принудительного вращения, выносным вращающимся рычагом, причем турбинка расположена параллельно продольной оси рычага по всей его длине. Для повышения точности измерения расхода за счет более полного перекрытия внутреннего сечения ствола скважины он может быть снабжен дополнительным рычагом, один конец которого шарнирно соединен с первым рычагом, а другой с корпусом прибора. Для измерения дебита жидкости он дополнительно снабжен второй турбинкой, размещенной на рычаге, расположенном параллельно продольной оси корпуса прибора между двумя выносными рычагами.

На фиг.1 и 2 показан принцип работы расходомера. Устройство (фиг.1) содержит корпус 1 с пазом, в который входят рычаги 2, 3 и 4. Рычаг 2 расположен параллельно корпусу 1 и шарнирно соединен с рычагами 3 и 4. Для повышения точности измерения расхода за счет более полного перекрытия внутреннего сечения ствола скважины он снабжен дополнительным рычагом 4, один конец которого шарнирно соединен с рычагом 3, а другой с корпусом прибора 1. Выносные рычаги 3 и 4 с помощью шарниров 5 крепятся к корпусу 1 и подпружинены с торцов пружинами 6. На выносном рычаге 3 турбинка 8 расположена параллельно продольной оси рычага 3 по всей его длине. На рычаге 2 параллельно продольной оси корпуса 1 расположена вторая турбинка 7 для фиксирования радиальных потоков флюидов, которая максимально приближена к внутренней стенке обсадной колонны 11. Пружины 6 расположены на корпусе 1.

Турбинный блок, включающий в себя корпус 1, выносные рычаги 2, 3 и 4 вместе с турбинками 7 и 8, вращается с определенной скоростью (порядка 1 об/с) с помощью электродвигателя с редуктором 10, что позволяет турбинке 8 перекрывать сечение ствола скважины и перехватывать практически весь осевой поток флюидов, а турбинке радиального потока 7 проходить с минимальным расстоянием (вынос рычагов 2, 3 и 4 делается с таким расчетом, чтобы обеспечить минимально возможный зазор между турбинкой и внутренней стенкой обсадной колонны 11) от перфорированных отверстий. Этот процесс называется сканированием.

На фиг.2 и фиг.3 приведены сечения по А-А и Б-Б. Стрелками показаны направления вращения турбинного блока и турбинок 7 и 8. Устройство содержит преобразователи числа оборотов турбинок в электрические сигналы 12 (фиг. 1). Сверху и снизу турбинного блока установлены центраторы 9 (фиг.1) для центрирования прибора.

Устройство работает следующим образом. Устройство спускают в скважину в сложенном состоянии. Диаметр скважинного прибора со сложенными турбинками равен 42 мм. Диаметр раскрытия рычагов регулируется на поверхности исходя из внутреннего диаметра обсадной колонны (зазор между внутренней стенкой обсадной колонны и турбинкой остается не более 3-5 мм, с учетом изменения толщины стенок обсадных труб в интервале исследования). После выхода устройства из насосно-компрессорных труб (НКТ - внутренний диаметр которых 50 или 62 мм), в зону исследования, центраторы 9 и рычаги 2, 3, 4 раскрываются за счет упругости пружин 6. Включается электродвигатель 10 и турбинный блок начинает вращаться. Центраторы 9 не дают возможности проворота остальной части устройства. Запись производится либо непрерывно, либо по точкам при постоянном вращении (сканировании) турбинного блока 1. При окончании работы центраторы 9 и выносные вращающиеся рычаги 3, 4 и параллельный корпусу прибора рычаг 2 автоматически складываются.

Предлагаемое техническое решение значительно повышает точность измерения расхода за счет более полного перекрытия внутреннего сечения ствола скважины, а также позволяет расширить диапазон измерения дебита жидкости, в том числе с низкими удельными дебитами.

Формула изобретения

1. Скважинный расходомер, содержащий корпус, преобразователи числа оборотов в электрические сигналы, центраторы, турбинку, отличающийся тем, что он снабжен электродвигателем с редуктором для принудительного вращения, выносным вращающимся рычагом, причем турбинка расположена параллельно продольной оси рычага по всей его длине и дополнительным рычагом, один конец которого шарнирно соединен с первым рычагом, а другой с корпусом прибора.

2. Скважинный расходомер по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен второй турбинкой, размещенной на рычаге, расположенном параллельно продольной оси корпуса прибора между двумя выносными рычагами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3