Определение интервалов притока и поглощения с помощью дебитомеров. Обработка дебитограмм.

Скважинный дебитомер или расходомер состоит из следующих основных узлов: датчика, воспринимающего движение флюида и вырабатывающего электрический сигнал, величина которого функционально связана со скоростью потока; пакера, перекрывающего пространство между дебитомером и колонной труб (стенками скважины) для направления всего потока флюида через канал, в котором расположен датчик; механизма управления пакером, служащего для дистанционного раскрытия и закрытия пакера после спуска прибора на заданную глубину.

Дебитомеры и расходомеры могут быть с местной регистрацией и дистанционные. В приборах с местной регистрацией измеренная величина регистрируется устройством, помещенный в самом скважинном снаряде. Их пакеры обычно раскрываются однократно с помощью спускового механизма, также размещенного в скважинном снаряде. В дистанционных приборах измеряемая в виде электрического сигнала величина передается на поверхность по кабелю и там регистрируется обычными регистраторами станций.

Наиболее распространены дебитомеры и расходомеры с дистанционной передачей показаний. Их преимущества перед приборами с местной регистрацией параметров заключаются в возможности непосредственного наблюдения за результатами исследования. Они позволяют осуществлять многократное раскрытие и закрытие пакера, а следовательно, проводить за один спуск исследования на различных глубинах и в разных интервалах.

Преимущество дебитомеров с местной регистрацией — простота конструкций; они не требуют специального оборудования (каротажных станций). Измерения с ними обычно выполняет персонал промыслов.

Дебитомеры различаются также способом пакеровки. Дебитомеры с абсолютной пакеровкой обеспечивают проход всего потока через измерительный канал. Дебитомеры с пакерами зонтичного типа лишь частично перекрывают пространство между стенкой скважины и дебитомером.

Для лучшего перекрытия зазора между дебитомером и стенками обсадной колонны материал абсолютного пакера должен быть эластичным. Его обычно делают из маслостойкой резины пли специальной эластичной ткани. Он имеет форму цилиндрической трубки с продольными гофрами, концы которой плотно крепятся к корпусу прибора. При движении прибора по скважине пакер складывается так, что его диаметр не превышает диа­метра остальной части скважинного прибора. Для раскрытия пакера внутрь его насосом закачивают буровой раствор; пакер раздувается и, приобретая овальную форму, прижимается к колонне. В некоторых дебитомерах пакер управляется электромеханическим приводом. Пакер раскрывается за счет сгибания нескольких пар пластин, к которым прикреплена ткань пакера.

Зонтичные пакеры не полностью перекрывают зазор между прибором и колонной. Их преимущество — более простая система раскрытия. Зонтичные пакеры раскрываются с помощью специального микродвигателя, питаемого током по кабелю. В дебитомерах с местной регистрацией — пакеры раскрываются с помощью спускового механизма и реле времени.

Существуют также более простые дебитомеры без пакеров. Их применение целесообразно при измерении больших расходов жидкости или газа, а также при стационарной установке прибора в скважине, когда доля флюида, проходящего через датчик, остается примерно постоянной. Введение пакеров в конструкцию дебитомеров вызывает значительное усложнение их конструкции, но в то же время повышается точность определения дебитов.

По принципу действия основного элемента — датчика наиболее распространенные скважинные дебитомеры и расходомеры относятся к одному из двух типов: турбинным (вертушечным) или термоэлектрическим.

На рис.1, а изображен дебитомер-расходомер первого типа. Измерительным элементом служит разгруженная гидрометрическая турбинка. Поток жидкости, проходя через окна 8 и 11, вращает турбинку 9, на общей оси с которой установлен постоянный П-образный магнит 7. Этот магнит через стенку герметичной камеры (из немагнитного материала) управляет установленным в камере магнитным прерывателем тока 6. Принцип действия прерывателя следующий (рис. 2,6).

Рис. 1. Принципиальная схема дебитомер Рис. 2. Принципиальная электрическая схема турбинного типа (а) и магнитного прерывателя (б) схема термодебитомера СТД.

Е – источник тока; П – переключатель (1 – эталон; 2 – температура; 3 – дебитомер); ЦЖК – жила кабеля; ОК – его броня.

При вращении магнита 7, укрепленного на турбинке, магнитная стрелка 12 совершает колебательные движения вокруг оси 16, замыкая и размыкая электрическую цепь через подвижный контакт 15. Таким образом, в цепи, подключенной к кабелю 1, возникают электрические импульсы, число которых, очевидно, совпадает с числом оборотов турбинки. Амплитуда колебаний стрелки ограничивается контактом 15 и упором 13. Магнит 14 увеличивает время стояния стрелки на контакте. Преимущество магнитного прерывателя – незначительная мощность, требуемая для его работы, а отсюда весьма небольшое тормозящее действие на турбинку.

Пакер 10 рассматриваемого (прибора представляет собой чехол из ткани, натянутой между парами пластинчатых пружин. Раскрытие пакера осуществляется электрическим приводом, состоящим из электродвигателя и ходового винта 3. Винт 3, ввинчиваясь в траверсу 4, двигает подвижную трубу 5 относительно корпуса 2 вниз. При этом труба 5, нажимая на пластинки пакера, выгибает их наружу, и, расправляя ткань пакера, перекрывает кольцевое пространство между дебитомером и колонной. Одновременно с этим окно 8 на трубе 5 совмещается с соответствующим окном в корпусе 2, открывая путь для движения всего потока жидкости через струенаправляющую трубу дебитомера, где установлена турбинка. При обратном направлении вращения ходового винта 3 пластинки пакера распрямляются и ткань складывается вокруг прибора.

Импульсы тока от прерывателя 6 по кабелю передаются на поверхность, специальным блоком частотомера преобразуются в постоянный ток, который пропорционален числу импульсов и регистрируется регистратором геофизической станции. Частота вращения турбины пропорциональна скорости потока. Коэффициент пропорциональности определяется градуировкой прибора на специальных стендах или непосредственно на скважине.

Термоэлектрический скважинный дебитомер СТД работает по принципу термоанемометра. На рис. 2 показана упрощенная электрическая схема дебитомера. Сопротивление датчика дебитомера Rд нагревается проходящим по нему током (120 – 150 мА) и его температура становится выше температуры среды в скважине. В местах притока жидкости (газа) датчик охлаждается, в результате чего изменяется его сопротивление. Это из­менение сопротивления фиксируется мостовой схемой, в одно из плеч которой включен датчик. Измеряемый параметр в виде напряжения разбаланса моста регистрируется измерительным прибором или фоторегистратором каротажной станции.

Переход от приращений сопротивления к скорости движения жидкости (газа) осуществляют, по эталонной кривой, получаемой в результате эталонирования прибора, т.е. измерения его показаний при различных скоростях потока в трубе того же диаметра, что и диаметр обсадной колонны.