Устройство расходомеров

В последнее время все более широкое применение в исследовании проницаемых зон в скважинах получает расходометрия. Расходометрия – метод, который дает наибольшую информацию о поглощающем горизонте. Так как расходометрия выполняется геофизической аппаратурой, ее можно отнести к геофизическим методам исследования. Однако в большинстве случаев в процессе расходометрии в скважину доливают жидкость (гидродинамические условия). Поэтому, по мнению автора, ее можно отнести к комбинированным методам исследования.

Сущность расходометрии заключается в непосредственном измерении с помощью специального прибора – расходомера – расхода потока жидкости, движущейся по скважине. Измеряя расход и направление потока жидкости, можно определить глубину залегания и мощность, число проницаемых зон, характер их взаимодействия. Измеряя более детально расход жидкости в проницаемой зоне, можно изучить характер изменения фильтрационных свойств водоносного пласта по мощности и в ряде случаев выделить отдельные трещины.

Как правило, расходометрия производится с доливом воды в скважину при установившихся значениях ее динамического уровня. Это позволяет считать фильтрацию при исследованиях установившейся. Величины статического и динамического уровней жидкостей в скважине надежно фиксируются расходомером.

Таким образом, в результате расходометрических исследований получают практически весь комплекс исходных данных, необходимых для детальной оценки проницаемых зон.

Технология расходометрии несложна, затраты времени на ее проведение невелики и определяются, главным образом, мощностью проницаемой зоны и необходимой детальностью исследования. Все это делает расходометрию наиболее приемлемым средством изучения поглощающих горизонтов в разведочных скважинах.

Необходимо отметить, что для изучения поглощающих горизонтов расходометрия стала применяться практически с момента ее оформления как метода исследования. Однако ее распространенность была обусловлена степенью приемлемости скважинных приборов и методики обработки результатов полевых исследований.

Конструкции скважинных расходомеров. Первые скважинные расходомеры появились в практике измерения дебита при опробовании нефтяных коллекторов. В последующем область использования расходомеров распространилась на изучение водопроницаемых пластов, осложняющих бурение скважин.

По принципу работы все существующие скважинные расходомеры делят на два типа:

а) непрерывного действия, работающие при поступательном движении датчика прибора по стволу скважины с постоянной скоростью;

б) дискретного действия.

Кроме того, расходомеры делят по принципу действия скважинного чувствительного элемента – преобразователя.

Выделяют расходомеры, основанные на принципе переменного перепада давлений и постоянного перепада давлений, термоэлектрические и ультразвуковые, компенсационные, тахометрические.

Наибольшее распространение получили расходомеры тахометрического типа с преобразователем – крыльчаткой.

Одним из первых расходомеров такого типа был прибор ГР-ВНИИНГ. Расходомер оказался непригодным вследствие низкой чувствительности и малой надежности. Позже в УфНИИ была разработана серия электроимпульсных расходомеров РЭИ. Исследования такими приборами можно проводить точечными замерами и с непрерывной записью. Однако приборы типа РЭИ можно было использовать только как индикаторы скорости движения жидкости (воды) по стволу. В связи с этим даже местоположение поглощающего пласта зачастую определялось с точностью, не удовлетворяющей практику.

Более совершенными расходомерами конструкции УфНИИ являются приборы серии РГД (расходомеры глубинные дистанционные) РГД-3, РГД-4, РГД-5, РГД-6 с модификациями в каждом типе.

Расходомеры РГД-3 имеют низкую точность измерений, так как у них нет центратора, фиксирующего положение прибора в пакере. Использование диффузоров, направляющих поток жидкости через крыльчатку, а также сменных цилиндров для уменьшения кольцевого зазора между корпусом прибора и стенками скважин проблему повышения точности измерений расходометра не решают.

Расходомеры РГД-5 и РГД-6 имеют пакерующие узлы, обеспечивающие направление всего потока жидкости через крыльчатку. Положение прибора в скважине фиксируют пружинным фонарем. Эти мероприятия существенно повышают точность приборов, однако включение в конструкцию расходомера пакерующего устройства значительно усложняет приборы и, следовательно, их эксплуатацию.

Все расходомеры типа РГД УфНИИ имеют сложную конструкцию, значительные (свыше 80 мм, кроме РГД-4)диаметры и совершенно не приспособлены для работы в загрязненных жидкостях, не говоря уж о глинистом растворе. Это делает расходомеры типа РГД практически непригодными для изучения поглощающих горизонтов в разведочных скважинах.

В ТатНИИ разработан малогабаритный расходомер (дебитомер) РГД-36 с управляемым пакером. Прибор имеет широкие пределы измерений (5-50 м³/сут с пакером, 400-2000 м³/сут без пакера) и довольно высокую точность. Однако конструктивное исполнение прибора сложно, и он не приспособлен для работы в загрязненных средах.

Известны малогабаритные дебитомеры серии ДГД (разработка ВНИИНефтепромгеофизика), предназначенные для исследования нефтяных скважин, оснащенных глубинными насосами, а также дебитомер-расходомер РГТ-М – для исследования нефтяных скважин.

Известные зарубежные расходомеры для исследования проницаемых горизонтов (приборы фирм «Байрон, Джексон и ДЭМ», «Хамбл», «Шлюмберже», «Сокони Мобил Ойл компани») также конструированы для условий нефтяных и газовых скважин.

Наиболее интересен расходомер ФЛО-ПАК, разработанный фирмой «Хамбл». Прибор снабжен пакером, приводимым в действие аксиально-поршневым насосом, входящим в общую конструкцию. Небольшой наружный диаметр (40,5 мм) в сочетании с пакером определяет широкую область применения расходомера. Измеряемые расходы (0,0185-2,20 л/с) делают его приемлемым и для исследования поглощающих горизонтов в разведочных скважинах.

Из расходомеров, сконструированных для условий бурения разведочных скважин, можно указать приборы РСТ-3СГУ Западно-Сибирского геологического управления, ТСР 34/70-ЭМ Уральского геологического управления, разработанный при участии автора, ДАУ-3М Донбассантрацитового управления, расходомер СГИ Свердловскго горного института.

Расходомер РСТ-3СГУ не является прибором чисто тахометрического типа. Наряду с крыльчаткой он имеет типовой датчик, служащий для измерения малых расходов (до 0,05 л/с). Крыльчаткой измеряются расходы от 0,02 до 1,0 л/с, преобразователь крыльчатки - бесконтактный электроимпульсный. Расходомер предназначен для исследования гидрогеологических скважин.

Достоинства прибора РСТ-3СГУ заключаются в высокой точности, небольшом диаметре и надежности конструкции. Однако прибор не приспособлен для работы в загрязненных средах. Кроме того, пределы измерения расхода (от 0,0 до 1,0 л/с) для изучения поглощающих горизонтов совершенно недостаточны.

Одними из первых малогабаритных расходомеров, приемлемых для изучения поглощающих растворов, являлись приборы ТСР-34/70. Расходомеры отличались простотой конструкции и высокой точностью. Основной их недостаток заключался в ненадежной работе преобразователя в минерализованной жидкости и в загрязненных средах. Это и обусловило их узкую область применения. Не всегда устраивал практику и рабочий диапазон расходомеров ТСР (до 1,5 л/с).

Наиболее надежными и простыми по конструкции в настоящее время являются расходомеры типа ДАУ-3М.

Дата добавления: 2015-09-05