Файл: Самостоятельная работа по дисциплине геофизический контроль за разработкой нефтяных и газовых месторождений тема термометрия студент группы 12520 Умаров Шахзодбек.rtf

В электротермометрах на трёхжильном кабеле ЭТС датчик температуры выполняется по мостовой схеме (рисунок 2.2). Мост сопротивлений имеет четыре плеча: R₁ и R₂ – плечи чувствительные и R₃ и R₄ – плечи, не чувствительные к изменению температуры. Последние изготовляются из константана или манганина – металлов с очень низким температурным коэффициентом сопротивления и наматываются на электроизоляционную катушку. В симметричной схеме моста R₁ = R₂ и R₃ = R₄. Сопротивление R чувствительных плечей моста изменяется с температурой линейно, в достаточно широком интервале температур по закону:

(2.1)

где R₀ – сопротивление чувствительных плечей при некоторой температуре t₀;

d – температурный коэффициент сопротивления материала, из которого изготовлены плечи, для меди d = 0,003 ºС

t – измеряемая температура.


Рисунок 2.1 - Схема основных элементов конструкции электрических термометров


Рисунок 2.2 - Принципиальная схема электротермометра на трёхжильном кабеле

При температуре t₀ равновесия моста R₁ = R₂ =R₃ = R₄ = R₀. Для измерения температуры t к диагонали моста АВ от источника Е подводится постоянный ток I, величина которого устанавливается сопротивлением R_δ путём измерения разности потенциалов на эталонном сопротивлении R_Э. В измерительной диагонали моста MN возникает разность потенциалов
(2.2)
Из формулы (6.2) определяется величина измеряемой температуры
(2.3)
Величины С - коэффициент пропорциональности между изменением сопротивления датчика и изменением температуры и t₀ – являются постоянными для данного термометра, определяются его эталонированием и заносятся в паспорт прибора.

---

В электротермометрах на одножильном кабеле ЭСО применяется либо мостовая схема с одним чувствительным плечом, опускаемым в скважину или электронные электротермометры с разделением питающего тока и измеряемого сигнала.

Термометры, выполненные по мостовой схеме с одним чувствительным плечом ЭТМИ, ЭСО, просты по конструкции, но обладают рядом существенных недостатков: нелинейны, результаты измерений зависят от изменения сопротивления измерительной цепи, как за счёт контактов, так и за счет влияния температуры.

В электронных термометрах используется несколько принципиальных схем передачи и измерения полезного сигнала:

а) на постоянном токе (ЭТО, рисунок 2.3);

б) на переменном токе с амплитудной модуляцией сигнала (ЭАТО, рисунок 2.4);

в) на переменном токе с частотной модуляцией сигнала (ТЭГ, рисунок 2.5).

В схеме на рисунке 6.3 термометрический мост М питается переменным током от генератора Г, установленного на поверхности, по центральной жиле ЦЖК и броне ОК кабеля через трансформаторы Тр₁ и Тр₂. Измеряемая разность потенциалов через трансформатор Тр₃ подаётся на усилитель У и после выпрямления детектором Д передаётся к регистрирующему прибору РП по той же линии связи. Питание усилителя и детектора осуществляется также от генератора Г через силовой трансформатор Тр₁ и выпрямитель В. Разделение постоянного и переменного токов на поверхности и в скважинном снаряде осуществляется соответственно фильтрами С₁ – Др₁ и С₂ – Др₂ . Недостатком данной схемы является то, что в результате наложения разности потенциалов собственной поляризации пород ΔU_СП на полезный сигнал трудно добиться необходимой точности замера.

3. ИЗМЕРЕНИЕ ПРИТОКА ФЛЮИДА В СКВАЖИНЕ

Известно устройство скважинных расходомеров для измерения притока флюида в скважине (Петров А.И. Методы и техника измерений при промысловых исследованиях скважин, М. : Недра 1972). Оно содержит датчик расхода в виде турбинки. Устройство спускают в скважину на каротажном кабеле и перемещают вдоль фильтровой части. При прохождении интервала, на котором наблюдает приток флюида, увеличивается скорость потока в стволе скважины, соответственно увеличивается скорость вращения турбинки датчика расхода. По изменению скорости вращения турбинки судят об интенсивности притока флюида из пласта в скважину. Достоинством турбинных датчиков расхода является устойчивая зависимость оборотов турбинки от расхода флюида. Недостатком турбинных расходомеров является подверженность засорению механическими примесями (песок, ржавчина, парафин и т.п.), приводящая к значительным погрешностям измерений.

---

Известно устройство термокондуктивного дебитомера для измерения притока флюида в скважине (Комаров С.Г., Жувагин И. Черный В.Б. Скважинный термокондуктивный дебитомер, М.: Недра 1973), которое принято за прототип. Термокондуктивный дебитомер содержит датчик температуры в виде стержня, разогреваемого выше температуры окружающей среды. Нагревателем стержня является чувствительный элемент датчика температуры, т.е. датчик температуры одновременно является нагревателем. При проведении измерений прибор спускают в скважину на каротажном кабеле и перемещают вдоль фильтровой части скважины. В момент прохождения дебитомера мимо интервала, на котором имеет место приток флюида, стержень охлаждается набегающим потоком. Снижение температуры стержня регистрируется датчиком температуры. Чем интенсивнее приток флюида, тем ниже температура, регистрируемая датчиком. Термокондуктивный дебитомер надежен, не имеет каких-либо подвижных частей, менее подвержен влиянию механических примесей по сравнению с турбинными расходомерами.

Недостатком является подверженность влиянию структуры потока (турбулентный или ламинарный), что в значительной степени объясняет неустойчивость связи между показаниями дебитомера и расходом флюида в стволе скважины и связанную с этим погрешность измерений.

Задачей изобретения является создание устройства для измерения притока флюида в скважине, исключающее влияние структуры потока.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для измерения притока флюида в скважине, содержащем корпус в котором размещены датчики температуры и нагреватель, датчик температуры и нагреватель разнесены вдоль оси скважины на расстояние не менее внутреннего диаметра обсадной колонны. При этом нагреватель выполнен в виде катушки индуктивности.

Сопоставительный анализ существенных признаков предложенного устройства и прототипа показал, что предложенное устройство отличается от известного следующими признаками: - датчик температуры и нагреватель разнесены вдоль продольной оси корпуса на расстояние не менее внутреннего диаметра обсадной колонны; - нагреватель выполнен в виде катушки индуктивности, запитываемой переменным током, и обеспечивает бесконтактное нагревание обсадной колонны за счет вихревых токов.

---

Предложенное техническое решение обеспечивает бесконтактное нагревание обсадной колонны за счет вихревых токов. При этом показания датчика температуры зависят от температуры колонны, которая изменяется в зависимости от интенсивности притока флюида. Приток флюида в скважину происходит через перфорационные отверстия, диаметр которых достаточно мал по сравнению с диаметром обсадной колонны и структура потока через отверстия практически не меняется во всем диапазоне исследуемых притоков. При этом обеспечивается устойчивая связь между изменениями температуры колонны, которая измеряется датчиком температуры, и интенсивностью притока флюида. Разнесение датчика температуры и нагревателя на расстояние не менее внутреннего диаметра обсадной колонны позволяет исключить возможность разогрева непосредственно датчика температуры вихревыми токами. Таким образом, указанные отличительные признаки позволяют снизить погрешность измерений по сравнению с прототипом. Практическая реализация предложенного устройства не требует специального оборудования и материалов, проста в изготовлении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе были выявилены в каких скважинных работах могут применяться термодатчики: Выделение работающих (отдающих и принимающих) пластов; выявление заколонных перетоков снизу и сверху ; выявление внутриколонных перетоков между пластами; определение мест негерметичности обсадной колонны, НКТ и забоя скважины; определение нефте –газо- водопритоков; выявление обводненных пластов; определение динамического уровня жидкости и нефте - водораздела в межтрубном пространстве; контроль работы и местоположения глубинного насоса; определение местоположения мандрелей и низа НКТ; оценка расхода жидкости в скважине, оценка Рпл и Рнас ;определение Тзаб и Тпл ; контроль за перфорацией колонны, контроль за гидроразрывом пласта. Еще одна особенность, которую надо учитывать при термических исследованиях, связана с инерционностью термометра. В случае высоковязкой нефти, грязи на стенках скважины, наличии осадка в зумпфе инерционность прибора может меняться существенно, что, в свою очередь, сильно искажает температурную картину. С другой стороны, инерционность определяет скорость регистрации. В любом случае она ограничена. При быстроменяющихся переходных процессах в скважине конечная скорость регистрации температуры так же может приводить к искажению регистрируемых термограмм.

---

Таким образом, существует многообразие факторов, влияющих на распределение температуры в скважине. Для достоверного решения задач важно знать эти факторы и особенности их проявления в конкретных ситуациях.

Основными эффектами, обуславливающими температурное поле в пласте и в скважине, являются: эффект Джоуля-Томсона, адиабатический, баротермический, смешивания и теплоты разгазирования. Решение практических задач базируется на анализе формы температурной кривой и величины температурной аномалии. Последняя (аномалия), в свою очередь, выделяется на основе сопоставления зарегистрированной термограммы с геотермической (базовой). Характер изменения формы величины и знака температурной аномалии во времени определяется так же путем сопоставления термограмм, зарегистрированных в различные моменты времени ( или при различных режимах работы скважины).

Выбранный метод термометрии хорош тем, что для решения задач в скважинах эксплуатационного фонда проще, надежнее и достовернее метода на сегодняшний день не существует.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. С.Я. Литвинов, Л.В. Архаров: Промысловая геофизика М.: Гостоптехиздат, 1954.

2. Итенберг С.С. Промысловая геофизика М.: Гостоптехиздат, 1961.

---