Способ определения уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины

Авторы патента:

Сафина Регина Рифатовна (RU)

Павловский Сергей Анатольевич (RU)

Смирнов Алексей Владимирович (RU)

G01F23/2962 - Индикация или измерение уровня жидких или сыпучих тел, например индикация изменения объема, индикация с помощью сигнальных устройств (в буровых скважинах E21B 47/04; приспособленных для паровых котлов или устанавливаемых на них F22B 37/78; регулирование уровня G05D; сигнальные устройства G08B)

G01F23/296 - звуковых волн

E21B47/047 - Исследование буровых скважин (регулирование давления или потока бурового раствора E21B 21/08; геофизический каротаж G01V)

Владельцы патента RU 2704082:

АО "Автограф" (RU)

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, конкретно к области контроля уровня жидкости акустическим методом, и может быть использовано для определения уровня жидкости в скважинах. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины. Способ включает генерацию акустического сигнала в межтрубном пространстве скважины на устье скважины, регистрацию отраженного от жидкости акустического сигнала, определение времени между генерацией акустического сигнала в межтрубном пространстве скважины на устье скважины и регистрацией отраженного от жидкости акустического сигнала, определение уровня жидкости произведением времени между генерацией акустического сигнала в межтрубном пространстве скважины на устье скважины и регистрацией отраженного от жидкости акустического сигнала на скорость звука в газе межтрубного пространства скважины и делением этого произведения на два. При этом скорость звука в газе межтрубного пространства определяют путем измерения на устье скважины и корректируют в соответствии с математической формулой.

Известен способ определения уровня жидкости в скважине [1, 2], основанный на измерении времени между сгенерированным на устье в межтрубном пространстве скважины и зарегистрированным отраженным от жидкости акустическими сигналами, определении произведения этого времени на заданную скорость звука в газе межтрубного пространства скважины и делением этого произведения на два. Величина скорости звука вводится вручную или автоматически выбирается из таблицы зависимости скорости звука от давления в межтрубном пространстве. Такие таблицы используются в пределах месторождений или групп месторождений.

Недостатком данного способа определения уровня жидкости в межтрубном пространстве скважин является то, что при выборе скорости звука в межтрубном газе не учитываются параметры межтрубного газа и конструкции конкретной скважины, влияющие на величину скорости звука в газе межтрубного пространства скважины.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины за счет повышения точности определения скорости звука в газе межтрубного пространства.

Скорость звука в газе для открытого пространства описывается следующей формулой [3]:

где:

C₀ - скорость звука в газе для открытого пространства, м/с;

γ=C_p/C_ν - показатель адиабаты для газа;

С_р - изобарная теплоемкость газа, ккал/кг⋅град;

C_ν - изохорная теплоемкость газа, ккал/кг⋅град;

R - газовая постоянная, 8,314 Дж/(K⋅моль);

μ - молекулярная масса газа, а.е.м.;

Т_ср - средняя температура по стволу скважины, К.

Влияние стенок межтрубного пространства скважины на скорость звука можно выразить следующим образом [3]:

где:

С - скорость звука в газе, м/с;

η - вязкость газа, Па⋅с;

ρ₀ - плотность газа, кг/м³;

ω=2πƒ - угловая (циклическая) частота, рад/с;

ƒ - частота, Гц;

а - условный радиус межтрубного пространства скважины, м.

Плотность газа можно выразить как:

где:

Р_ср - среднее давление по стволу скважины, Па;

М - молярная масса газа, кг/моль.

Тогда итоговая зависимость скорости звука в газе в межтрубном пространстве скважины от параметров газа и конструкции скважины имеет следующий вид:

Таким образом, можно повысить достоверность определения уровня жидкости путем измерения скорости звука в газе межтрубного пространства на устье скважины с последующей корректировкой в соответствии с информацией о показателе адиабаты газа межтрубного пространства скважины, молекулярной массе газа межтрубного пространства скважины, средней температуре газа межтрубного пространства скважины, среднем давлении газа межтрубного пространства скважины, вязкости газа межтрубного пространства скважины, молярной массе газа межтрубного пространства скважины, конструкции скважины (условный радиус межтрубного пространства скважины), несущей частоте отраженного акустического сигнала, и ее дальнейшем использовании при определении уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины.

Список литературы

1. Г.П. Налимов, П.О. Гаус, В.Е. Семенчук, Е.В. Пугачев. Оборудование и технология контроля уровня жидкости для исследования скважин // Нефтяное хозяйство. 2004 г. №4. - С. 12-15.

2. Патент РФ №2095564, МПК 6 Е21В 47/04, G01F 23/00, опубл. 10.11.97 г.

3. Акустика в задачах: Учеб. Рук-во для вузов / Под ред. С.Н. Гурбатова и О.В. Руденко - М.: Наука, Физматлит, 1996. - 336 с.

Способ определения уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины, включающий генерацию акустического сигнала в межтрубном пространстве скважины на устье скважины, регистрацию отраженного от жидкости акустического сигнала, определение времени между генерацией акустического сигнала в межтрубном пространстве скважины на устье скважины и регистрацией отраженного от жидкости акустического сигнала, определение уровня жидкости произведением времени между генерацией акустического сигнала в межтрубном пространстве скважины на устье скважины и регистрацией отраженного от жидкости акустического сигнала на скорость звука в газе межтрубного пространства скважины и делением этого произведения на два, отличающийся тем, что скорость звука в газе межтрубного пространства определяется путем измерения на устье скважины и корректируется в соответствии с формулой

где С - скорость звука в газе, м/с;

γ=C_p/C_ν - показатель адиабаты для газа;

С_р - изобарная теплоемкость газа, ккал/кг⋅град.;

C_ν - изохорная теплоемкость газа, ккал/кг⋅град.;

R - газовая постоянная, 8,314 Дж/(K⋅моль);

μ - молекулярная масса газа, а.е.м.;

Т_ср - средняя температура по стволу скважины, K;

η - вязкость газа, Па⋅с;

ω=2πƒ - угловая (циклическая) частота, рад/с;

ƒ - частота, Гц;

а - условный радиус межтрубного пространства скважины, м;

Р_ср - среднее давление по стволу скважины, Па;

М - молярная масса газа, кг/моль.

Похожие патенты:

Указание уровня жидкости // 2698480

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения уровня жидкости в емкости. Согласно предложенному решению обеспечивают последовательность нагревателей, поддерживаемых на разных глубинах в объеме.

Способ измерения параметров жидкости // 2697408

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения основных теплофизических параметров жидкости в резервуаре, а именно уровня жидкости и распределения температур по высоте резервуара в условиях непрерывных технологических процессов.

Устройство определения уровня масла и способ управления им // 2697293

Группа изобретений относится к устройству определения уровня масла и способу управления им. Устройство содержит датчик 500 уровня масла, сигнальный процессор и контроллер.

Способ измерения уровня моря и устройство для его реализации // 2693744

Изобретение предназначено для мониторинга уровня моря в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха. Сущность: устройство выполнено в виде герметичного вертикально смонтированного на дне моря цилиндрического сооружения со сквозными отверстиями (18) в подводной и надводной его частях.

Способ измерения уровня жидкости в гидростатическом нивелире // 2693007

Изобретение относится к области измерительной техники. Способ измерения уровня жидкости в гидростатическом нивелире основан на компьютерной обработке изображений источников света в телевизионном видеосигнале, формируемом видеодатчиком, установленным на сосуде гидростатического нивелира.

Комбинированная оптическая система распознавания контейнера и уровня заполнения // 2691385

Изобретение относится к комбинированной оптической системе распознавания контейнера и уровня заполнения. Система содержит по меньшей мере один выполненный с возможностью извлечения контейнер (14, 114, 214, 314) с внутренней полостью (32, 332) для приема текучих или сыпучих сред (34, 334) и по меньшей мере один контейнероприемник (12, 312) для контейнера (14, 114, 214, 314).

Способ измерения уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира // 2690088

Изобретение относится к области измерительной техники. Способ измерения уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира основан на компьютерной обработке изображений источников света в телевизионном видеосигнале.

Способ и система оценки расхода текучей среды // 2690080

Система (10) оценки расхода текучей среды, поступающей из бака (20, 21), содержащая средства (17, 22, 23) измерения, выполненные с возможностью измерения уровня текучей среды в баке (20, 21), отличающаяся тем, что содержит средства расчета расхода текучей среды при помощи сигма-точечного фильтра Калмана, при этом указанные средства расчета содержат средства (16) получения грубого расхода текучей среды, а также средства (18) коррекции, связанные со средствами получения и со средствами измерения и выполненные с возможностью коррекции грубого расхода, полученного указанными средствами (16) получения, в зависимости от уровня, измеренного указанными средствами измерения.

Сейсмодатчик 2 и способ его использования // 2688577

Изобретение относится к области измерительной техники, приборостроения, средствам защиты от колебаний при землетрясении и, в частности, может быть использовано для проведения исследования в сфере сейсмологии.

Беспроводная датчиковая система и способ ее использования // 2686805

Группа изобретений относится к устройству для отслеживания параметров текучей среды, топливной датчиковой системе воздушного судна, датчиковой системе для отслеживания параметров текучей среды, двум способам генерирования датчиковых данных.

Способ измерения, система и датчик для машины непрерывного литья // 2703606

Использование: для обнаружения уровня жидкого металла внутри кристаллизатора формы. Сущность изобретения заключается в том, что форма снабжена системой обнаружения уровня жидкого металла внутри кристаллизатора формы, причем система обнаружения основана на передаче по меньшей мере одного сигнала обнаружения, передаваемого в направлении кристаллизатора, и фазе приема по меньшей мере одного принимаемого измеряемого сигнала, зависящего от передаваемого сигнала обнаружения и формы; также раскрыта машина непрерывного литья, снабженная такой формой.

Ультразвуковой датчик уровня жидкости // 2700286

Изобретение относится к устройствам индикации уровня жидкости путем измерения параметров звуковых волн. Ультразвуковой датчик уровня жидкости включает акустический волновод, на одном конце которого расположен электроакустический преобразователь, на другом - акустический резонатор.

Способ измерения уровня жидкости // 2692409

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкостей в закрытых резервуарах. Техническим результатом является повышение точности измерения уровня.

Способ и система для оценки содержания эффективного компонента восстановителя // 2681273

Изобретение относится к способу оценки содержания (С) эффективного компонента восстановителя для обработки выхлопных газов двигателя, размещенного в контейнере (205), в котором предусмотрена система (240) обеспечения теплопередачи.

Способ фильтрации для импульсных ультразвуковых датчиков уровня // 2659899

Предложенная группа изобретений относится к способам для оценки уровней текучей среды для отработанных газов в бачке для хранения данной текучей среды посредством ультразвукового датчика уровня.

Способ измерения уровня воды в скважине и устройство для его осуществления // 2654370

Группа изобретений относится к акустическим методам измерения и контроля и может быть использована для определения уровня жидкости в скважинах, колодцах и резервуарах.

Способ оценки уровня жидкости в водозаборной скважине // 2623756

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для определения динамического или статического уровня жидкости в водозаборных скважинах.

Способ дистанционного контроля уровня и плотности жидкости в резервуаре // 2614343

Способ относится к области измерительной техники и может быть использован для оперативного контроля уровня и плотности жидкости в баках резервуарного парка, что актуально для предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, авиационной, медицинской, пищевой промышленности.

Способ определения уровня жидкости в скважине // 2612704

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для определения динамического или статического уровня жидкости в нефтедобывающей или водозаборной скважинах.

Определение границы раздела жидкость/твердое тело в песочном сепараторе // 2610929

Представлен песочный сепаратор, который включает в себя разделительную камеру и слив. Песочный сепаратор содержит измеритель, гидравлически связанный с внутренним пространством разделительной камеры, причем измеритель сконфигурирован для регистрации границы раздела жидкой и твердой сред.

Способ оценки межпластовых внутриколонных перетоков в скважине // 2704068

Изобретение относится к нефтедобыче, а именно к контролю разработки нефтяных месторождений промыслово-геофизическим методами (ПГИ). Оно может быть использовано для диагностики и предупреждения неравномерной выработки многопластовых залежей низкой проницаемости мониторинга профиля с целью последующего обоснования мероприятий по интенсификации и оптимизации выработки пласта.