|
|
Практическое занятие 4. Пз 5 Приборы для проведения исследований скважин
Пз №5 Приборы для проведения исследований скважин
Для определения забойных давлений, температур и других параметров применяют глубинные приборы, которые могут быть установлены в любой точке скважины. Эти приборы спускают в скважину с помощью специальных лебедок на проволоке или кабеле, а также с колонной труб или со специальным инструментом. В зависимости от способа регистрации показании глубинные приборы подразделяются на следующие:
- автономные, показания которых регистрируются непосредственно в приборе, спускаемом в скважину;
- дистанционные, показания которых передаются по кабелю на поверхность, где регистрируются с помощью вторичных приборов.
Кроме приборов, предназначенных для измерения одной величины, созданы комплексные дистанционные приборы для измерения двух и более величин (давления, температуры, дебита). Комплексные глубинные приборы содержат несколько измерительных преобразователей (датчиков) и переключающее устройство, позволяющее поочередно подключать каждый датчик к общей измерительной схеме.
Конструктивно дистанционные приборы представляют собой два самостоятельных узла: глубинный прибор, спускаемый в скважину, и вторичных прибор, находящийся на поверхности. Связь между ними организована по кабелю, который часто является также тросом, несущим глубинный прибор, в котором размещены датчики и вспомогательные устройства, необходимые для процесса измерения.
Датчиком глубинного прибора является ряд измерительных преобразователей, обеспечивающих преобразование измеряемой величины в сигнал, пригодный для усиления и передачи по кабелю на поверхность. Датчик дистанционного прибора состоит из трех измерительных преобразователей: предварительного, основного и выходного.
Глубинные приборы для измерения давления по принципу действия подразделяют на следующие типы:
- пружинные приборы, в конструкции которых в качестве упругого чувствительного элемента применена многовитковая геликсная пружина. Приборы этого типа называются ге- ликсными глубинными манометрами;
- пружинно-поршневые приборы, у которых давление воспринимается уплотненным поршнем, соединенным с винтовой цилиндрической пружиной растяжения. Различают пружинно-поршневые манометры с невращающимся и вращающимся поршнями. Манометры с вращающимся поршнем имеют более высокий класс точности;
- пневматические приборы, принцип действия которых основан на уравновешивании измеряемого давления и сжатого газа, заполняющего измерительную камеру прибора. Эти приборы получили название глубинных дифманометров, так как они регистрируют приращение давления от его начального значения.
Промышленностью выпускаются два типа пружинно-поршневых манометров: с вращающимся поршнем - МГН-1 (рис. 4.8), а также геликсные МГН-2 и типа МГИ для испытателей пластов. Принципиальная схема глубинного геликсного термометра отличается от схемы геликсного манометра тем, что внутренняя полость геликса сообщается с полостью термоприемника, который может быть выполнен либо в виде цилиндра со стенкой большой толщины (термобаллон), либо в виде трубки, навитой по винтовой линии (змеевик).
Глубинные термометры, применяемые при комплексных исследованиях скважин, по типу конструкции относятся к манометрическим приборам. Термобаллоны выполнены либо в виде цилиндра со стенкой большой толщины (сильфон), либо в виде трубки, навитой по винтовой линии (геликс). Внутренняя полость термобаллона может быть заполнена жидкостью либо примерно на две трети обьема легкокипящей жидкостью.
При повышении температуры происходит тепловое расширение жидкости внутри термобаллона. Под действием этого давления перемещается или деформируется геликс. Перемещение геликса механически передается пишущему перу. Барабан с диаграммной бумагой приводится в движение часовым механизмом.
Для исследования газовых скважин применяют глубинные дистанционные приборы, спускаемые на одножильном кабеле с помощью каротажных станций. Для измерения давлений и температур в скважинах применяют дистанционные манометры-термометры ДРМТ, дебитомеры типа "Метан", а также глубинные дистанционные термометры. Манометры-термомет-
Рис. 4.8. Конструкция автономного глубинного манометра МГН-1 с вращающимся поршнем:
1 - гидровыключатель; 2 - блок питания; 3 - электронный прерыватель; 4 - электродвигатель; 5 - цилиндрическая пружина;
6 - поршень; 7 - уплотнительное кольцо; 8 - пишущее перо;
9 - барабан с бланком диаграммы; 10 - часовой механизм ры ДРМТ предназначены для дистанционного измерения и регистрации давления и температуры в скважинах. Они состоят из глубинных струнных датчиков давления и температуры МТДС и наземного вторичного прибора ЦИ-1 в комплекте с устройством печати ЭУМ-23, которые регистрируют измеренные параметры в координатах времени.
Датчики давления и температуры размещены в общем герметичном корпусе глубинного прибора. Получение результатов измерения в цифровой форме упрощает их обработку. Измерение и регистрация производятся циклически; интервал времени между измерениями, равный 0,16; 0,5; 1; 2; 10; 30 или 60 мин, устанавливается переключателем.
Датчики давления и температуры обладают высокой надежностью и стабильностью, что обеспечивает возможность их длительной непрерывной эксплуатации.
Диапазоны измерения давления прибора МТДС составляют 0 - 16; 0- 25; 0 - 40 и 0-60 МП, диапазон измерения температуры 10-160 °С. Максимальная температура окружающей среды, определяемая датчиком, +160 °С.
Глубинный дебитомер типа "Метан" предназначен для регистрации профиля притока газа по стволу скважины. Он состоит из глубинного прибора с тахометрическим преобразователем расхода и вторичного показывающего прибора.
Тахометрический преобразователь скорости потока газа содержит турбину, на оси которой установлены два постоянных магнита. Дополнительный магнит служит для компенсации момента торможения в покое. Эти магниты установлены в корпусе прибора диаметром противоположно. При прохождении газа через корпус прибора турбина вращается с частотой, пропорциональной скорости потока. Магниты создают знакопеременное магнитное поле, которое взаимодействует с герметичным магнитным контактом, замыкающим электрическую цепь с частотой, пропорциональной скорости вращения.
Электрические импульсы передаются по кабелю на вторичный прибор, представляющий собой электрический счетчик. Глубинный дебитомер может эксплуатироваться при давлении до 40 МПа в диапазоне температур от -30 до +100 °С. Прибор имеет два предела измерения: 0 - 3 и 0 - 10 м/с.
Глубинный дистанционный термометр типа ТЧГ-36, также распространенный в промысловой практике, предназначен для измерения температуры по стволу скважин. Термочувствительный элемент - конденсатор - включен в колебательный контур генератора высокой частоты. При изменении температуры среды, в которой находится конденсатор, меняется его емкость, что приводит к изменению частоты генератора. На поверхности с помощью вторичного прибора (частотомера) измеряется частота выходного сигнала, пропорциональная измеренной температуре в скважине.
Исследования скважин, при помощи описанных выше глубинных приборов проводят с применением специального оборудования. Для спуска приборов в скважину на фонтанной арматуре устанавливают лубрикатор с манометром. К корпусу лубрикатора крепятся направляющие и оттяжные ролики для прохода проволоки или кабеля.
Для уменьшения опрокидывающего усилия, действующего на фонтанную арматуру при спуске приборов на большие глубины, оттяжной ролик устанавливают у основания арматуры. Устье оборудуют специальными мостками, предназначенными для выполнения операций, связанных со спуском и подъемом приборов. Верхнюю площадку мостков делают на 0,4-0,60 м ниже сальника лубрикатора, а нижнюю - немного ниже буферной задвижки. Автомашину с лебедкой устанавливают примерно в 25 -40 м от устья таким образом, чтобы вал лебедки был расположен перпендикулярно направлению движения проволоки от скважины до середины барабана лебедки.
Убедившись в герметичности лубрикатора и надежности уплотнения проволоки в сальнике и записав показания устьевого манометра, операторы начинают спускать прибор в скважину (обычно со скоростью 0,7 - 0,8 м/с). При подходе прибора к заданной глубине скорость спуска уменьшают и плавно останавливают тормозом барабан лебедки. На заданной глубине прибор выдерживают не менее 10-15 мин для термостатиро- вания. В случае измерения расхода время выдержки обычно определяется временем, необходимым для раскрытия пакера.
Подъем прибора из скважины проводят при работающем двигателе автомашины на второй скорости до тех пор, пока до устья скважины не останется 30 - 50 м. Затем переходят на первую скорость за 5 -7 м от устья, выключив двигатель, поднимают прибор вручную. По окончании подъема по натяжению проволоки убеждаются в том, что прибор находится в лубрикаторе и упирается в корпус сальника. После этого закрывают буферную задвижку и, открыв спускной вентиль лубрикатора, уменьшают в нем давление до атмосферного. Затем извлекают прибор, отсоединяют проволоку, разбирают прибор и извлекают диаграммный бланк с соответствующей записью результатов измерений.
Оператору необходимо контролировать, чтобы масса глубинных приборов при спуске в газовые скважины превышала выталкивающую силу, создаваемую давлением газа. Например, установлено, что в 148-мм эксплуатационную колонну при давлении порядка 10 МПа спуск манометра без утяжелителя возможен только при условии, когда дебит газа составляет не более 500-600 тыс. м3/сут. При больших дебитах применяют утяжелитель.
Лубрикатор представляет собой цилиндр, соединенный с фонтанной арматурой. Его конструкция в принципе аналогична использующимся при эксплуатации нефтяных скважин штанговым погружным насосам. В лубрикаторе предусмотрен сальник для прохождения проволоки или кабеля. Для исследований газовых скважин обычно применяют лубрикаторы с двумя сальниками, пространство между которыми сообщается с масляным резервуаром, присоединенным к корпусу.
Под действием давления на устье масло из резервуара непрерывно поступает и камеру между сальниками, предотвращая таким образом прорыв газа через верхний сальник. Кроме того, масло служит и дополнительной смазкой для сальников.
Глубинные приборы спускают в скважину на проволоке с помощью лебедок, установленных на специализированных автомашинах. Глубину их спуска определяют с помощью счетчика числа оборотов. Лебедка имеет две скорости: при частоте вращения вала двигателя 600 об/мин скорость подъема приборов на первой и второй скоростях составляет соответственно 0,85 и 1,84 м/с, а при частоте вращения 2000 об/мин - 2,84 и 6,14 м/с.
Лебедка имеет следующие технические характеристики: диаметр барабана 145 мм; длина навиваемой проволоки диаметром 1,6 - 1,8 мм - 3500 м; масса лебедки (без проволоки) 196 кг. Разработана также лебедка, рассчитанная на глубину скважины 7000 м.
Автоматическая промысловая электронная лаборатория (АПЭЛ), изображенная на рис. 4.9, предназначена для гидродинамических исследований скважин с помощью глубинных дистанционных приборов. В АПЭЛ установлена также малогабаритная лебедка для спуска глубинных приборов.
Лаборатория смонтирована в закрытом кузове автомобиля, который разделен перегородкой на два отделения. В одном отделении размещены стенд управления 2 и органы управления лебедкой 3. Здесь же расположены глубинные приборы 1 и малогабаритная лебедка 6. Во втором отделении смонтированы лебедка 3 с автоматическим укладчиком кабеля и коллектором, намоточное устройство 4 и электрогенератор.
В комплект АПЭЛ входят глубинные дистанционные приборы: расходомер-дебитомер РГД-2М, термометр ТЧГ-1 и влагомер ВГД-2М. Вторичные приборы смонтированы на стенде управления 2. Сигнал от глубинных приборов 1 передается по кабелю на вторичный блок соответствующего прибора (РГД- 2М, ТЧГ-1 или ВГД-2М), в котором сигнал усиливается и передается на блок частотомера, а затем передается на вход само-
Рис. 4.9. Автоматическая промысловая электронная лаборатория:
1 - глубинные приборы ; 2 - стенд управления; 3 - лебедка; 4 - намоточное устройство; 5 - направляющий блок; 6 - малогабаритная лебедка;
7 - блок контроля пишущего потенциометра. Блок контроля 7 размещен отдельно и находится непосредственно перед оператором, управляющим лебедкой 3. На передней панели этого блока смонтированы счетчик глубины спуска кабеля; приборы, показывающие скорость перемещения кабеля и его натяжение; электрический звонок и сигнальная лампа для индикации магнитной метки.
Глубинные дистанционные приборы спускают с помощью лебедки 3, состоящей из рамы, барабана, тормоза и автоматического укладчика кабеля, который имеет привод от основного вала лебедки 3 через цепную передачу. Глубинные приборы 1 спускают в скважину на одножильном кабеле типа КОБДФМ-2 длиной до 3500 м. Соединение кабеля с вторичными приборами осуществляется при помощи коллектора лебедки 3, состоящего из ротора с дисками и щеткодержателей, смонтированных в корпусе.
Устройство отсчета глубины с датчиком устанавливают на устье скважины. В целях уменьшения погрешности измерения глубины на кабеле через равные расстояния наносятся магнитные метки. Момент прохождения магнитной метки регистрируется меткоуловителем и отмечается прибором на передней панели блока контроля.
|
|
|
|
Скачать 163.14 Kb.