СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ
METHOD FOR DETERMINING LIQUID FLOW RATE IN WELL

Изобретение относится к области исследования вертикальных, горизонтальных и наклонных скважин, в частности к способам определения скорости потока и суммарного расхода жидкости (вода + нефть) в скважинах с постоянным внутренним сечением на протяженном участке и может быть использовано при геофизическом сопровождении разработки нефтяных месторождений, контроле технического состояния скважины, а также для контроля суммарного расхода жидкости в магистральных трубопроводах.
Известен способ определения скорости потока жидкости в скважине, включающий движение скважинного прибора вдоль ствола остановленной скважины с различными постоянными скоростями, регистрацию показаний скважинного прибора и скорости его движения, на основании которых строится градуировочная характеристика скважинного прибора, где скорость потока жидкости определяется с учетом градуировочной характеристики и зарегистрированной в работающей скважине расходограммы. В качестве скважинного прибора используется механический расходомер с турбинкой (Абрукин А.Л. Потокометрия скважин. М., «Недра», 1978, с. 180-184).
Недостатками данного способа являются:
- необходимость в остановке работы скважины, что в целом усложняет технологический процесс;
- необходимость в обязательной градуировке расходомера, что также усложняет технологический процесс;
- погрешность в определении скорости потока из-за загрязнения турбинки расходомера парафино-смолистыми отложениями;
- погрешность в определении скорости потока из-за влияния на скорость вращения турбинки расходомера состава флюида;
- погрешность в определении скорости потока из-за влияния на скорость вращения турбинки расходомера гравитационного расслоения потока жидкости при проведении работ в горизонтальных и наклонных скважинах;
- погрешность в определении скорости потока из-за влияния на скорость вращения турбинки расходомера угла наклона скважины при проведении работ в наклонных скважинах.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ определения скорости потока жидкости в скважине, включающий движение скважинного прибора вдоль ствола скважины по направлению потока с положительным ускорением и с отрицательным ускорением, регистрацию показаний и скорости движения скважинного прибора в работающей скважине с последующим сопоставлением этих показаний с градуировочной характеристикой скважинного прибора, полученной на гидродинамической модели скважины, определение зависимости показаний скважинного прибора от скорости движения прибора с положительным ускорением и с отрицательным ускорением, по этим зависимостям определяют кажущиеся скорости потока, которые соответствуют максимальному показанию соответствующей зависимости на участках с положительным и отрицательным ускорением, истинную скорость потока определяют как среднюю арифметическую этих скоростей. В качестве скважинного прибора используется термодебитомер (RU 2399760, Е21В 47/10, G01P 5/10). Недостатками данного способа являются:
- необходимость в обязательной градуировке термодебитомера, что в целом усложняет технологический процесс;
- проведение градуировки термодебитомера в гидродинамическом стенде, что, во-первых, также усложняет технологический процесс, а, во-вторых, условия измерения на стенде отличаются от реальных условий в скважине, и в первую очередь это относится к составу и структуре потока, что приводит к погрешности в определении скорости потока;
- погрешность в определении скорости потока из-за значительной инерционности датчика термодебитомера и нестабильной величине теплообмена между датчиком и жидкостью в стволе скважины;
- погрешность в определении скорости потока из-за влияния режима течения скважинной жидкости на условия теплообмена между датчиком термодебитомера и жидкостью;
- погрешность в определении скорости потока из-за влияния на показания датчика термодебитомера гравитационного расслоения потока жидкости при проведении работ в горизонтальных и наклонных скважинах.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, состоит в упрощении технологического процесса исследования скважин и расширении номенклатуры исследуемых промысловых скважин с постоянным внутренним сечением на протяженном участке.
пот
пр-i
пот
пр-i
Данная задача достигается за счет того, что в предлагаемом способе определения скорости потока жидкости в скважине, включающем движение скважинного прибора вдоль ствола скважины по направлению потока с положительным ускорением и с отрицательным ускорением, регистрацию показаний и скорости движения скважинного прибора, определение зависимости показаний скважинного прибора от скорости его движения, создают искусственное гидродинамическое сопротивление потоку посредством пакера в составе скважинного прибора, обеспечивающего частичное перекрытие внутреннего сечения ствола скважины, замеряют величину перепада давления на пакере с помощью датчиков давления скважинного прибора при движении скважинного прибора с положительным ускорением от нуля до максимально возможной для данного геофизического подъемника, при достижении максимальной скорости осуществляют движение скважинного прибора с отрицательным ускорением до полной его остановки, замеряя одновременно при этом перепад давления на пакере, определяют значения скорости прибора, соответствующие нулевому значению перепада давления на пакере с последующим расчетом скорости потока по зависимости V=(ΣV)/n, где V - скорость потока жидкости, V - значение скоростей прибора, при которых перепад давления на пакере равен нулю, n - количество точек с нулевым значением перепада давления, зафиксированных в процессе измерения, i=1…n.
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение эксплуатационных затрат и повышение точности определения скорости потока и суммарного расхода жидкости.
Изобретение поясняется рисунками, где:
пот
пр
- на фиг. 1 представлена схема реализации способа определения скорости потока жидкости, где 1 - скважинный прибор, 2 - пакер прибора, 3 - скважина, V - скорость потока жидкости, V - скорость движения прибора;
- на фиг. 2а и фиг. 2б представлены в графическом виде схема проведения измерений и алгоритм расчета скорости потока в стволе скважины с постоянным внутренним сечением.
пот
пр
Способ определения скорости потока скважинной жидкости (вода + нефть) осуществляется следующим образом. Скважинный прибор 1 с помощью геофизического подъемника известными способами доставляют в исследуемую область скважины 3, раскрывают пакер 2 прибора, искусственно создавая тем самым гидродинамическое сопротивление потоку жидкости (V). Пакер 2 при этом частично, а не полностью перекрывает внутреннее сечение ствола скважины 3 и не препятствует движению прибора (V) вдоль ствола скважины. Сужение проточной части ствола скважины 3 пакером 2 инициирует появление перепада давления ΔР на пакере, которое измеряется с помощью датчиков давления, размещенных в корпусе скважинного прибора 1 (на фиг. 1 датчики давления не показаны).
max
0
max
Далее с помощью геофизического подъемника осуществляют движение (протяжку) скважинного прибора 1 вдоль ствола скважины по направлению потока с положительным ускорением, обеспечивая изменение скорости движения прибора от нуля V=0 до максимально возможной V для данного геофизического подъемника (область I на фиг. 2а), замеряя одновременно при этом перепад давления ΔР на пакере, которое изменяется от первоначально ΔР до ΔР с переходом через значение ΔР=0 (область I на фиг. 2б).
max
max
0
При достижении максимальной скорости V осуществляют движение скважинного прибора с отрицательным ускорением до полной его остановки V=0 (область II на фиг. 2а), замеряя одновременно при этом перепад давления ΔР на пакере, которое изменяется от ΔР до первоначально ΔР с переходом через значение ΔР=0 (область II на фиг. 2б).
пр
пот
пр
пот
Равенство нулю перепада давления ΔР на пакере при движении скважинного прибора по направлению потока с положительным ускорением и с отрицательным ускорением будет означать, что скорость движения прибора V совпадает со скоростью потока V (V=V). В свою очередь скорость движения скважинного прибора регулируется и измеряется известными способами и устройствами наземной геофизической станции.
пот-1
пот-2
пот
пот
пр-i
пот
пр-i
В общем случае значения скоростей потока V и V при перепаде давления на пакере равном нулю ΔР=0, полученных при движении прибора с положительным ускорением и с отрицательным ускорением могут не совпадать из-за разницы в абсолютном значении этих ускорений, «дребезга» при протяжке прибора геофизическим подъемником и в силу других причин, поэтому окончательное значение скорости потока V определяют по зависимости V=(ΣV)/n, где V - скорость потока жидкости, V - значение скоростей прибора, при которых перепад давления на пакере равен нулю, n - количество точек с нулевым значением перепада давления, зафиксированных в процессе измерения, i=1…n.
Цикл работы, состоящий в протяжке прибора с положительным ускорением и с отрицательным ускорением, можно провести один и более раз. Количество циклов определяется производственной необходимостью, эксплуатационными затратами на проведение работ, достоверностью и точностью полученных результатов измерения. На фиг. 2а и фиг. 2б для простаты понимания представлен только один цикл протяжки прибора с положительным ускорением и с отрицательным ускорением.
Суммарный расход жидкости Q рассчитывается с учетом внутреннего диаметра ствола скважины и измеренной скорости прибора из выражения , где S - внутреннее сечение ствола скважины,  - скорость движения прибора при перепаде давления на пакере равном нулю.
Предложенный способ определения скорости потока жидкости позволяет существенно снизить эксплуатационные затраты на проведение исследования скважин, поскольку исключает из технологического процесса такие присущие известным способам операции, как остановка скважины, градуировка скважинного прибора и использование для градуировки прибора гидродинамической модели скважины. Кроме этого, предложенный способ позволяет повысить точность определения скорости потока, поскольку, во-первых, используемый принцип, основанный на измерении перепада давления на месте искусственно созданного гидродинамического сопротивления лишен недостатков, присущих известным способам, использующих механические расходомеры с турбинкой и термодебитомеры, и, во-вторых, скорость потока жидкости рассчитывается по результатам прямых инструментальных измерений перепада давления и скорости прибора с использованием наземной измерительной аппаратуры по одному или серии замеров без построения промежуточных графических зависимостей.