способ калибровки скважинных влагомеров (варианты) и установка для его реализации

Формула изобретения

1. Способ калибровки скважинных влагомеров, согласно которому водонефтяную эмульсию заданного процентного влагосодержания подают в испытательную камеру с калибруемым скважинным влагомером, фиксируют калибруемым скважинным влагомером объемное влагосодержание нефти, последовательно увеличивая процентное содержание воды в эмульсии, а по достижении максимального значения процентного содержания воды в эмульсии цикл калибровки останавливают, отличающийся тем, что в испытательной камере устанавливают дополнительно эталонный влагомер, водонефтяную эмульсию приготавливают непосредственно в испытательной камере, измерение объемного влагосодержания нефти производят непосредственно в процессе эмульгирования эталонным влагомером, калибровку скважинного влагомера производят в контрольных точках по эталонному влагомеру, а по окончании цикла калибровки полученную эмульсию отстаивают, расслаивая на составляющие компоненты, которые далее используют в новом цикле калибровки, при этом весь цикл эмульгирования и калибровки скважинного влагомера осуществляют автоматически.

2. Способ калибровки скважинных влагомеров, согласно которому эмульсию заданного процентного влагосодержания подают в испытательную камеру с калибруемым скважинным влагомером, фиксируют калибруемым скважинным влагомером объемное влагосодержание эмульсии, последовательно увеличивая процентное содержание воды в эмульсии, а по достижении максимального значения процентного содержания воды в эмульсии цикл калибровки останавливают, отличающийся тем, что в испытательной камере устанавливают дополнительно эталонный влагомер, для приготовления эмульсии используют эквивалент нефти, эмульсию приготавливают непосредственно в испытательной камере, измерение объемного влагосодержания эквивалента производят непосредственно в процессе эмульгирования эталонным влагомером, калибровку скважинного влагомера производят в контрольных точках по эталонному влагомеру, а по окончании цикла калибровки полученную эмульсию отстаивают, расслаивая на составляющие компоненты, которые далее используют в новом цикле калибровки, при этом весь цикл эмульгирования и калибровки скважинного влагомера осуществляют автоматически.

3. Установка для реализации способа калибровки скважинных влагомеров по пп.1 и 2, содержащая емкость для воды, испытательную камеру, дозатор подачи воды в испытательную камеру, эмульгатор для создания эмульсии, отличающаяся тем, что испытательная камера размещена над емкостью для воды и сообщается с последней посредством управляемого клапана, установленного в днище, и внешнего трубопровода, один конец которого соединен с верхним уровнем испытательной камеры, а свободный конец - с нижним уровнем емкости для воды, причем емкость для воды одновременно является отстойной камерой, а установка дополнительно снабжена эталонным влагомером, установленным в испытательной камере, расширительным бачком, установленным над испытательной камерой, компьютером и блоком сопряжения последнего с эталонным влагомером, калибруемым скважинным влагомером, эмульгатором и дозатором подачи воды, при этом объем расширительного бачка превышает объем калибруемого скважинного влагомера, а объем отстойной камеры вдвое больше объема испытательной камеры.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к области метрологического обеспечения геофизической аппаратуры.

Известен способ поверки скважинных влагомеров, реализуемый с помощью установки "Влага-1М" (Дембицкий С.И. Оценка и контроль качества геофизических измерений в скважинах, М., "Недра", 1991, с.48), взятый за прототип. Согласно известному способу предварительно приготовленную водонефтяную эмульсию соответствующего влагосодержания подают в испытательную камеру. Увеличивая последовательно содержание воды в нефти, фиксируют замеренные значения поверяемым влагомером. По достижении максимального процентного содержания воды в нефти (60%-ная эмульсия) процесс поверки останавливают, эмульсию сливают. На практике известный способ реализуется с помощью установки "Влага-1М", которая содержит три емкости, заполненные нефтью, водой и керосином соответственно, испытательную камеру для размещения в ней калибруемого влагомера, дозатор для подачи воды в испытательную камеру, диспергатор для создания водонефтяной эмульсии и насос для подачи готовой эмульсии в испытательную камеру.

Описанные выше способ и устройство не обеспечивают достоверности калибровки влагомеров, поскольку эталонный параметр влагосодержания нефти задается вне испытательной камеры (задаются только фиксированные объемы нефти и воды, которые смешиваются в эмульсию). При этом реальное влагосодержание эмульсии и качество эмульгирования не контролируются, а процесс расслоения эмульсии может начаться еще до поступления последней в испытательную камеру.

К тому же работа данной установки не экономична, так как по окончании каждого цикла калибровки влагомера использованная эмульсия сливается, при этом установка требует промывки керосином испытательной камеры и всего контура, что затягивает подготовку установки к следующему циклу калибровки и сам калибровочный процесс. Конструкция установки "Влага-1М" громоздка, наличие в ней системы емкостей и узла предварительной подготовки эмульсии вне испытательной камеры исключают возможность автоматизации процесса калибровки влагомеров.

Задачей настоящего изобретения является повышение достоверности измеряемых параметров и точности калибровки влагомеров, автоматизация процесса калибровки влагомеров, а также повышение надежности и экономичности работы калибровочной установки.

Поставленная задача решается следующим образом. В соответствии со способом калибровки скважинных влагомеров, включающим подачу водонефтяной эмульсии определенного влагосодержания в испытательную камеру с калибруемым скважинным влагомером, фиксацию калибруемым скважинным влагомером объемного влагосодержания нефти, последовательно увеличивая процентное содержание воды в эмульсии, а по достижении максимального значения процентного содержания воды в эмульсии остановку цикла калибровки, в испытательной камере предварительно устанавливают эталонный влагомер, водонефтяную эмульсию приготавливают непосредственно в испытательной камере, измерение объемного влагосодержания нефти производят непосредственно в процессе эмульгирования эталонным влагомером, калибровку скважинного влагомера производят в контрольных точках по эталонному влагомеру, а по окончании цикла калибровки полученную эмульсию отстаивают, расслаивая на составляющие компоненты, которые далее используют в последующих циклах калибровки. При этом весь цикл эмульгирования и калибровки скважинного влагомера осуществляют автоматически, а для приготовления эмульсии вместо нефти используют ее эквивалент (например, солярное масло).

В установке для реализации предложенного способа калибровки скважинных влагомеров, содержащей емкость для воды, испытательную камеру, дозатор подачи воды и эмульгатор, испытательная камера размещена над емкостью для воды и сообщается с последней посредством управляемого клапана в днище и внешнего трубопровода, один конец которого соединен с верхним уровнем испытательной камеры, а свободный конец - с нижним уровнем емкости для воды, причем емкость для воды одновременно является отстойной камерой. Установка дополнительно снабжена эталонным влагомером, установленным в испытательной камере, расширительным бачком, установленным над испытательной камерой, компьютером и блоком сопряжения компьютера с эталонным влагомером, калибруемым скважинным влагомером, эмульгатором и дозатором подачи воды. При этом объем расширительного бачка превышает объем калибруемого скважинного влагомера, а объем отстойной камеры вдвое больше объема испытательной камеры.

Предложенное техническое решение имеет следующие отличительные признаки и преимущества по сравнению с прототипом:

- получение эмульсии непосредственно в испытательной камере, а также постоянный контроль объемного влагосодержания нефти в процессе эмульгирования эталонным влагомером обеспечивают достоверность задаваемого параметра и соответственно - высокую точность калибровки скважинного влагомера, поскольку в данном случае расслоение эмульсии в процессе калибровки исключено, а контрольные точки процентного содержания воды в эмульсии непрерывно отслеживаются эталонным влагомером;

- наличие в испытательной камере эталонного влагомера обеспечивает контроль влагосодержания в испытательной камере по окончании цикла калибровки и готовность установки к новому циклу;

- расслаивание использованной эмульсии по окончании цикла калибровки на составляющие компоненты и использование последних в новом цикле калибровки обеспечивает возможность работы установки по замкнутому циклу, что, в свою очередь, посредством использования компьютера с блоком сопряжения его с электронными и электрическими узлами установки позволяет автоматизировать процесс калибровки и выдачу калибровочных характеристик скважинных влагомеров;

- использование для приготовления калибрующих эмульсий эквивалента нефти (в частности - солярного масла) обеспечивает однозначность калибровочных характеристик скважинных влагомеров независимо от регионов, в которых применяется данная установка, то есть исключает зависимость погрешности измерений от качественного состава используемой в установке нефти. Кроме того, солярное масло имеет меньшую вязкость, что позволяет, во-первых, сократить как процесс эмульгирования, так и процесс расслоения эмульсии на составляющие компоненты по окончании цикла калибровки, а во-вторых - обеспечивает возможность создания эмульсии с содержанием воды до 95%, то есть расширить градуировочный диапазон и повысить точность калибровочной характеристики скважинного влагомера;

- выполнение испытательной камеры и емкости для воды (отстойной камеры) в виде установленных друг над другом сосудов, сообщающихся посредством управляемого клапана в днище испытательной камеры в совокупности с внешним трубопроводом позволяет отделять эти емкости друг от друга на период проведения калибровки и по окончании калибровки объединять их, обеспечивая возможность расслоения эмульсии на составляющие компоненты (когда под действием физико-механических сил отстоявшаяся нефть/эквивалент нефти (солярное масло) скапливается в испытательной камере, а вода оседает в отстойной камере) непосредственно в установке и использование этих же объемов рабочих жидкостей в последующих калибровочных циклах;

- наличие расширительного бачка у испытательной камеры исключает перелив нефти /эквивалента нефти при размещении скважинного влагомера в испытательной камере перед началом цикла калибровки;

- выполнение отстойной камеры объемом вдвое больше объема испытательной камеры обеспечивает замкнутость процесса эмульгирования - расслоения эмульсии рабочих жидкостей (нефть/эквивалент нефти - вода) без применения дополнительных емкостей как у прототипа, что существенно упрощает конструкцию установки, снижает ее габаритные размеры.

На фиг.1. представлена блок-схема установки для калибровки скважинных влагомеров.

На фиг.2. схематично показаны эмульгатор и дозатор подачи воды установки для калибровки скважинных влагомеров.

Установка для калибровки скважинных влагомеров содержит размещенные друг над другом испытательную камеру 1 и емкость для воды 2, сообщающиеся между собой посредством управляемого клапана 3 и внешнего трубопровода 4, расширительный бачок 5, установленный над испытательной камерой 1, эталонный влагомер 6, установленный в испытательной камере 1, дозатор 7 подачи воды, эмульгатор 8, компьютер 9 и блок сопряжения 10 компьютера 9 с дозатором 7 подачи воды, эмульгатором 8, эталонным влагомером 6 и калибруемым скважинным влагомером 11, устанавливаемым в испытательной камере 1. Эмульгатор 8 выполнен в виде системы труб с соплами-эмульгаторами 12 и насосами-эмульгаторами 13, а дозатор 7 подачи воды представляет собой цепь из дозируюшего клапана 14, жеклера 15 и насоса 16 (см. фиг.2).

Работа на установке для калибровки скважинных влагомеров осуществляется следующим образом.

В начале цикла управляемый клапан 3 открыт. Емкость для воды 2 на половину объема заполняется водой, а оставшаяся часть объема, испытательная камера 1 с установленным в ней эталонным влагомером 6 и часть расширительного бачка 5 заполняются эквивалентом нефти (солярным маслом). Затем в испытательную камеру 1 вертикально с упором в управляемый клапан 3 устанавливают калибруемый скважинный влагомер 11. Вытесненный им объем солярного масла перетекает в свободный объем расширительного бачка 5. Под действием силы тяжести калибруемого скважинного влагомера 11 управляемый клапан 3 закрывается, перекрывая канал сообщения между испытательной камерой 1 и емкостью для воды 2. Калибруемый скважинный влагомер 11, эталонный влагомер 6, дозатор 7 подачи воды и эмульгатор 8 подключаются к соответствующим каналам блока сопряжения 10 для связи с компьютером 9. По управляющему сигналу от компьютера 9 посредством блока сопряжения 10 включается дозатор 7 подачи воды, который малыми дозами подает воду из нижней части объема емкости для воды 2 в испытательную камеру 1, где происходит эмульгирование солярного масла с водой. Посредством взаимодействия системы насосов-эмульгаторов 12 эмульсия в испытательной камере 1 превращается в тонкодисперсионное состояние. По мере увеличения влагосодержания эмульсии (увеличения количества воды в испытательной камере) при неизменном объеме испытательной камеры излишки эмульсии сливаются по внешнему трубопроводу 4 в отстойную камеру (емкость для воды 2). По компьютерной программе влагосодержание эмульсии плавно увеличивается, контролируемое эталонным влагомером 6, и при достижении заданных значений (10%, 20%,..., 60%) фиксируется калибруемым скважинным влагомером 11. При достижении максимального заданного значения содержания воды в эмульсии цикл калибровки останавливается и компьютер 9 выдает распечатку калибровочного аттестата скважинного влагомера 11. Прокалиброванный скважинный влагомер 11 извлекается из испытательной камеры 1. Клапан 3 освобождается, открывая сообщение между испытательной камерой 1 и емкостью для воды 2, и эмульсия из испытательной камеры 1 сливается в емкость для воды 2, которая теперь является отстойной камерой. Под действием физико-химических свойств солярное масло, находящееся в верхней части отстойной камеры, быстро заполняет испытательную камеру 1, а вода оседает в емкости для воды 2. Процентное содержание воды в солярном масле непрерывно контролируется эталонным влагомером 6. При минимальном содержании воды в солярном масле в испытательной камере 1 по показанию эталонного влагомера 6 компьютер 9 выдает сигнал готовности установки к новому циклу калибровки.

Таким образом, предложенная установка для калибровки скважинных влагомеров обеспечивает калибровку скважинных влагомеров в автоматическом режиме с максимальной точностью, проста в эксплуатации, экономична. В зависимости от поставленной задачи в установке в качестве рабочих жидкостей может использоваться вода и нефть/эквивалент нефти (солярное масло), что расширяет ее эксплуатационные возможности.