Измерений

Погрешности расходометрических исследований особенно важны с точки зрения достоверности полученных данных как исходного материала при определении проницаемости поглощающих зон. В связи с этим следует выделить:

1) погрешность измерения глубины залегания и мощности проницаемых зон;

2) погрешность определения статического и динамического уровня жидкости в скважине;

3) погрешность определения расхода жидкости в скважине;

4) погрешность измерения расхода жидкости, нагнетаемой в скважину.

Абсолютная погрешность измерения глубины залегания и мощности поглощающих зон обусловлена принятым шагом (детальностью) расходометрических исследований. Минимальная величина шага ограничена точностью определения положения прибора, опускаемого в скважину на каротажном кабеле. На каротажной станции АКС-4 с подъемником СКПП-3000 счетчик глубины имеет цену деления 10 см.

Этой же величиной определяется абсолютная погрешность измерения статического и динамического уровней. Если такая погрешность в каких-либо условиях является чрезмерной (например, при небольшой величине превышения динамического уровня), то уровни следует измерять с помощью электроуровнемеров УЭ-75 или УЭ-200, имеющих точность измерения 1 см.

Относительная погрешность будет определяться величиной измеряемых параметров.

Ошибка определения расхода жидкости в скважине зависит от следующих факторов: а) погрешности кавернометрических исследований; б) погрешности при совмещении кавернограммы с расходограммой; в) погрешности, обусловленной возможным смещением расходомера относительно оси скважины; г) погрешности вычислений.

Наибольшая абсолютная погрешность определения диаметра скважины каверномером КМ-1 составляет ±5,0 мм.

Погрешность определения положения прибора обусловлена как ценой деления счетчика глубины, так и изменением длины каротажного кабеля под действием растягивающих сил и температурного влияния внешней среды.

Вследствие разновременности выполнения расходометрии и кавернометрии при построении расходограммы возможно ее смещение относительно кавернограммы. Это может привести к большой погрешности в определении диаметра скважины в точке наблюдения, что, в свою очередь, повлечет погрешность вычисления расхода жидкости по скважине. Чем больше будет колебаться действительный диаметр скважины, тем значительнее будет такая погрешность.

Наиболее целесообразный путь устранения этой погрешности – совмещение данных расходометрических наблюдений с кавернограммой скважины в характерных точках. Такими точками могут служить вершины каверн или точки минимального диаметра скважины.

_______________________

Рис. 1.34. Схема к оценке погрешности определения диаметра скважины при смещении расходомера

Оценивать максимальную дополнительную погрешность при определении диаметра скважины (и следовательно, расхода жидкости по скважине) после совмещения результатов расходометрических наблюдений с кавернограммой можно следующим образом. Положение характерной точки на расходограмме может быть найдено с погрешностью, равной половине шага исследования. Минимальная величина этой погрешности равна половине цены деления счетчика глубины каротажной станции, т.е. 5,0 см.

Пусть точка расходометрического наблюдения находилась в вершине каверны (рис. 1.34). При обработке полевых данных для построения расходограммы в результате неточного совмещения эта точка в неблагоприятном случае окажется снесенной от вершины каверны на величину, равную половине шага наблюдений Δl, и в вычислениях вместо действительного диаметра скважины D_д будет фигурировать фиктивный диаметр D_ф.

Из рис. 1.34 следует, что

D_ф= D_д-2 Δl tgα, (1.12)

а относительная погрешность ε_ν определится выражением:

, (1.13)

где α – угол, образованный поверхностью каверны с осью скважины в рассматриваемом сечении; D_ном – номинальный диаметр скважины, равный диаметру породоразрушающего инструмента; K_K – коэффициент, равный D_д/D_ном.

Из уравнений (1.12) и (1.13) следует, что при наличии в поглощающем горизонте каверн расходометрию собственно проницаемого интервала следует проводить с минимальным шагом исследования, причем определяющее влияние здесь оказывает форма каверн.

Максимально возможные погрешности определения диаметра скважины в кавернозных поглощающих зонах при несовмещении кавернограммы и расходограммы приведены в табл. 1.8.

Таблица. 1.8.

Максимальные относительные погрешности определения диаметра скважины в кавернозных поглощающих зонах за счет несовмещения расходограммы и кавернограммы.

KK	α, градус	Погрешность в % при диаметре в мм
1,5		30,3	24,4	19,2	15,9
	65,2	50,6	41,4	34,4
	113,0	87,5	71,6	59,8
2,0		22,7	18,2	14,4	11,95
	48,9	37,9	31,0	25,8
	84,6	65,7	53,7	44,6
3,0		15,15	12,2	9,6	7,95
	32,6	25,3	20,7	17,2
	56,5	39,2	35,8	29,9

Таким образом, неточное совмещение результатов расходометрических и кавернометрических исследований в кавернозных интервалах скважины может вызвать значительную погрешность определения расчетной величины диаметра и тем самым существенно исказить данные расхода жидкости по скважине.

Рис. 1.35. Схема к оценке погрешности определения диаметра скважины при смещении расходомера.

Радиальное смещение расходомера при измерениях обусловлено или несоответствием номинальных диаметров прибора и скважины, или наличием местного увеличения диаметра скважины. В силу параболического распределения скоростей по сечению скважины при ламинарном режиме движения вязкой жидкости скорость потока изменяется от максимального значения на оси скважины до нуля у стенок. Эксцентричное расположение расходомера в скважине приведет к погрешности определения расхода жидкости.

Известна следующая формула для определения относительной величины погрешности расхода ε_ν, вносимой эксцентричным расположением расходомера в скважине:

, (1.14)

где R_C – радиус скважины;

d_n – диаметр прибора.

Однако приведенная формула неверна, так как при условии имеем ε_ν=-1,3, что противоречит действительности.

Действительная величина указанной погрешности может быть получена из анализа рис. 1.35.

Расход жидкости по стволу скважины определяется объемом сегмента параболоида вращения с радиусом основания D/2 и высотой V₀. Каноническое уравнение такого параболоида со смещенным центром по оси z имеет вид:

. (1.15)

Для данного случая z является аналогом скорости, и уравнение параболоида вращения примет вид:

. (1.16)

Поток жидкости, проходящей через сечение расходомера в скважине, будет равен объему тела, ограниченного цилиндром радиусом с центром в точке 0 [x=0; y=l] и поверхностью, описанной уравнением (1.16). Для цилиндрического основания

. (1.17)

В силу симметрии относительно плоскости OYZ проще вычислить объем его половины, заключенной в I и IV координатных четвертях. Тогда расход жидкости, замеряемый расходомером, будет

. (1.18)

Проинтегрировав уравнение (1.18) в области

. (1.19)

получим

. (1.20)

Для случая, когда расходомер будет находиться в центре скважины, измеренный им расход будет

. (1.21)

Если расходомер будет находиться у стенки скважины, то измеренный им расход жидкости будет определяться выражением

. (1.22)

Относительная погрешность, обусловленная эксцентричным положением расходомера в скважине, равна

. (1.23)

Максимальная величина относительной погрешности определяется формулой

. (1.24)

В табл. 1.8 приведены возможные значения максимальных относительных погрешностей определения расхода жидкости, вызванные эксцентричным положением расходомера в скважине.

Таблица. 1.8.

Возможные значения максимальных относительных погрешностей определения расхода жидкости за счет эксцентричного положения расходомера в скважине.

Номинальный диаметр расходомера, мм	Максимальная относительная погрешность в % при номинальном диаметре скважине в мм
	0,02 - -	0,6 0,03 -	18,3 0,67 -	26,5 12,5 0,02	35,6 23,6 5,0	42,0 30,3 10,9

Таким образом, использование расходомеров, номинальный диаметр которых не соответствует номинальному диаметру скважины, может привести к существенной погрешности в определении расхода по скважине и, следовательно, в оценке проницаемости поглощающей зоны как в целом, так и поинтервально. В таких случаях снизить погрешность позволит оснащение расходомера центрирующими фонарями.

Погрешность измерения на поверхности расхода жидкости, нагнетаемой в скважину, важна с точки зрения контроля показаний расходомера в скважине. Расход жидкости, измеренный на поверхности, выступает в качестве эталона при оценке погрешности расходометрии. Поэтому этот расход должен измеряться как можно точнее.

Необходимо стремиться к погрешности измерения расхода жидкости на поверхности, не превышающей погрешности самого прибора, т.е. 1%. При объемном методе измерения достижение такой погрешности не представляет каких-либо трудностей. При использовании существующих поверхностных расходомеров такая точность не может быть получена, что должно учитываться при оценке погрешности определения расхода в скважине.

В каждом отдельном случае такую оценку можно произвести, сопоставляя данные расходометрии перед зоной поглощения с расходом, измеренным на поверхности. Так по скв. 3555 погрешность расхода жидкости по данным расходометрии составила 0,16 л/с, или – 8,9%, по скв. 3535 – 0,02 л/с, или – 2,8%, по скв. 3558 для 1,2 и 3 расходов соответственно 0,15 л/с, или 9,3%, 0,10 л/с, или +9,1%, и 0,14 л/с, или17,5%, по скв. 3556 для 1,2 и 3 расходов соответственно 0,08 л/с, или +1,3%, 0,05 л/с, или +1,7%, и 0,08 л/с или -5,3%.

Во всех приведенных случаях расходометрические исследования проводили расходомером, оснащенным центрирующими фонарями. Поэтому погрешность измерения расхода жидкости в скважине определялась погрешностями измерения диаметра скважины и собственно расходомера. Как видно из приведенных данных, эта погрешность не выходит за пределы погрешности, обусловленной основной составляющей – точностью определения диаметра скважины.

Дата добавления: 2015-09-05