способ измерения уровня скважинной жидкости и раздела двух сред с различной плотностью

Формула изобретения

Способ измерения уровня скважинной жидкости и раздела двух сред с различной плотностью, включающий спуск в скважину на тросе измерительного прибора с нижним грузом с удерживающим замком и измерение натяжения и глубины спуска троса при достижении прибором измеряемых уровней, отличающийся тем, что измерительный прибор оснащают верхним грузом с удерживающим замком, размещают верхний и нижний грузы с удерживающими замками в корпусе измерительного прибора, при достижении уровня скважинной жидкости и при достижении раздела нефти и воды измерительный прибор создает динамические рывки троса путем последовательного отпускания и нижнего и верхнего грузов, при этом удерживающий замок нижнего груза отпускает его при воздействии на удерживающий замок любой жидкости - нефти или воды, а удерживающий замок верхнего груза отпускает его при воздействии на удерживающий замок только воды, в момент рывков фиксируют глубину спуска троса на поверхности, определяя таким образом глубину уровня скважинной жидкости и толщину слоя нефти, при этом избирательную чувствительность верхнего и нижнего удерживающих замков обеспечивают подбором материала элемента замка, удерживающего его в закрытом состоянии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для замера уровня нефти и воды в затрубном пространстве глубинно-насосной скважины.

Известен способ определения уровня жидкости в затрубном пространстве глубинно-насосной скважины путем выпуска с последующим определением объема части газа из затрубного пространства и измерения давления оставшегося в затрубном пространстве скважины газа [Авт. свид. SU № 1346774, Е21В 47/12, БИ № 39, 1987 г.].

Недостатком известного способа является его сложность, связанная с необходимостью измерения объема выпущенного газа, для этого нужно создать нормальные условия, невысокая точность измерения давления оставшегося в скважине газа, значительный объем вычислений.

Наиболее близким к заявляемому является способ измерения, реализованный в виде устройства для последовательного замера уровня жидкости и определения положения забоя скважины, заключающийся в том, что в скважину опускают трос, к концу которого крепят гирьку, соединенную с поплавком рычажным замком, при соприкосновении поплавка с поверхностью жидкости трос провисает, что фиксируется на поверхности динамометрической системой. После этого гирька отцепляется от поплавка и падает на уровень забоя, что также фиксирует динамометрическая система. По длине троса в моменты ослабления его натяжения определяют глубину уровня жидкости и положения забоя [Авт. свид. SU № 417612, Е21В 47/04, БИ № 8, 1974 г.].

Недостатками этого способа, принятого в качестве прототипа, являются невысокая точность измерения, обусловленная необходимостью фиксировать момент ослабления натяжения троса, а также недостаточные функциональные возможности, связанные с невозможностью определять уровень раздела двух сред, например воды и нефти.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей.

Поставленная задача решаяется тем, что в способе измерения уровня скважинной жидкости и раздела двух сред с различной плотностью, включающем спуск в скважину на тросе измерительного прибора с нижним грузом с удерживающим замком и измерение натяжения и глубины спуска троса при достижении прибором измеряемых уровней, в отличии от прототипа измерительный прибор оснащают верхним грузом с удерживающим замком, размещают верхний и нижний грузы с удерживающими замками в корпусе измерительного прибора, при достижении уровня скважинной жидкости и при достижении раздела нефти и воды измерительный прибор создает динамические рывки троса путем последовательного опускания и нижнего, и верхнего грузов, при этом удерживающий замок нижнего груза отпускает его при воздействии на удерживающий замок любой жидкости - нефти или воды, а удерживающий замок верхнего груза отпускает его при воздействии на удерживающий замок только воды, в момент рывков фиксируют глубину спуска троса на поверхности, определяя таким образом глубину уровня скважинной жидкости и толщину слоя нефти, при этом избирательную чувствительность верхнего и нижнего удерживающих замков обеспечивают подбором материала элемента замка, удерживающего его в закрытом состоянии.

На фиг.1 представлена схема измерения. На фиг.2 показан прибор, реализующий предлагаемый способ. На фиг.3 представлена динамограмма, по которой определяют измеряемые уровни.

На лебедке 1 (фиг.1) намотан трос 2, который через мерный ролик 3 спускается в пространство между обсадной трубой 4 и насосно-компрессорной трубой 5. К концу троса 2 прикреплен измерительный прибор 6, снабженный замками верхнего груза 7 и нижнего груза 8. Рычаг мерного ролика 3 опирается на датчик натяжения троса 9, соединенный с динамометром 10. В измерительном приборе 6 помещены верхний груз 11 и нижний груз 12 (фиг.2).

Измерение уровней жидкости и раздела «нефть-вода» производится следующим образом.

Снаряженный измерительный прибор 6 опускают в межтрубное пространство на тросе 2. С помощью измерительного ролика 3 производят измерение глубины спуска троса. Замок нижнего груза 8 отпускает груз 12 тогда, когда пересекает границу раздела «газ-жидкость». Груз 12 падает под воздействием гравитации, его соединительные элементы (например, штифты) скользят по продольному пазу в корпусе прибора 6 (фиг.1). Ударившись о нижний уровень паза, груз 12 резко дергает трос 2. Рывок фиксируется через датчик 9 динамометром 10. Одновременно фиксируется глубина спуска троса 2 мерным роликом 3. При дальнейшем спуске прибора 6 на тросе 2 преодолевается слой нефти и соприкосновение верхнего замка 7 груза 11 приводит к освобождению груза 11, который падает вниз и ударяется о верхний торец груза 12. Динамометр 10 и мерный ролик 3 фиксируют глубину спуска троса 2 в момент второго рывка.

Избирательная чувствительность замков 7 и 8 обеспечивается подбором материала элемента замка, удерживающего его в закрытом состоянии. Например, нижний замок 8 должен реагировать на любую жидкость - нефть или воду. Тогда удерживающий элемент необходимо выполнить из материалов, чувствительных к обеим жидкостям, например сахар и полистирол. Верхний замок должен реагировать только на воду и не реагировать на нефть. Применяется только сахар или любой водорастворимый материал.

На основании полученных временных засечек компьютером строится динамограмма, на которой отмечается глубина уровня разделов «газ-жидкость» и «нефть-вода» (фиг.3).

По сравнению с приборами аналогичного назначения предложенный способ измерения обладает следующими преимуществами:

- простотой процесса измерения, не требующего спуска в скважину электроных приборов, не требуется электропитания, результаты измерения получаются в режиме реального времени;

- простотой конструкции устройства, реализующего предлагаемый способ, надежностью работы;

- повышенной точностью измерения, составляющего 0,5-0,8 м или погрешностью, не превышающей 0,1%.