УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к устройствам для индикации уровня жидкости в буровых скважинах и может быть использована, в частности, в нефтяной и газовой промышленности при замерах уровней пластовых и техногенных жидкостей, газо-водяного и водонефтяного контактов в буровых скважинах при разработке и эксплуатации месторождений и подземных хранилищ газа.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для индикации уровня жидкости в скважине, состоящее из полого корпуса, выполненного из трех соосно соединенных между собой с помощью резьбовых соединений деталей обтекаемой формы из немагнитного материала. В нижней детали выполнено отверстие и на уровне резьбового соединения установлена сетка, внутри средней детали, снабженной не менее чем двумя сквозными радиальными отверстиями, расположен с зазором выполненный из немагнитного материала поплавок, а верхняя деталь снабжена датчиком, расположенным соосно с ней и выполненным из немагнитного материала. При этом датчик размещен между верхним срезом средней детали и выступом на корпусе верхней детали и выполнен с осевым несквозным отверстием, внутри которого размещен геркон, соединенный через скользящие контакты с источником питания посредством проводов, проходящих через осевое отверстие крепежного болта (см. патент РФ №2175387 С2, опубл. 27.10.2001, МПК Е21В 47/04, G01F 23/30)
Недостатками известного устройства является наличие поплавка и геркона, что делает невозможным использование устройства для определения в буровой скважине границы раздела "углеводородная жидкость - пластовая вода" в жестких условиях (высокое давление, температура, вечная мерзлота, механические примеси) и может существенно понизить точность получаемых результатов и надежность работы устройства.
Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является повышение точности получаемых результатов и надежности работы устройства при определении газоводяного и водонефтяного контактов без использования внешнего источника питания, а также обеспечение безопасности работ при гидрогеологических исследованиях скважин в жестких условиях функционирования буровых скважин.
Технический результат полезной модели достигается за счет того, что в устройстве для индикации уровня жидкости в скважине, содержащем полый корпус, состоящий из трех соосно соединенных между собой с помощью резьбовых соединений деталей обтекаемой формы, выполненных из немагнитного материала, причем нижняя деталь корпуса выполнена с отверстием, перекрываемым на уровне резьбового соединения сеткой, а средняя деталь снабжена не менее чем двумя сквозными радиальными отверстиями, и датчик, установленный внутри корпуса, датчик, состоит из основания, выполненного из диэлектрического материала, в углублениях нижней части которого установлены два электрода, расположенные относительно друг друга коаксиально с зазором и выполненные из металлов с различной концентрацией свободных электронов на их поверхности, причем центральный электрод выполнен в виде цилиндрического стержня, а внешний электрод - в виде полого цилиндра, при этом датчик размещен между выступом на корпусе верхней детали и средней частью средней детали, а выходы электродов посредством электропроводов соединены через маршрутизатор и счетчик глубины с регистрирующим устройством.
При этом центральный электрод выполнен с внутренней резьбой в его верхней части, а внешний электрод - с внутренней резьбой в верхней части стенки цилиндра, при этом центральный и внешний электроды соединены с основанием винтами.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства.
Устройство для индикации уровня жидкости в скважине состоит из полого, обтекаемой формы, корпуса, состоящего из трех деталей: нижней детали 1, средней детали 2 и верхней детали 3, соосно соединенных между собой с помощью резьбовых соединений. Нижняя деталь 1 корпуса выполнена с отверстием 4, перекрываемым на уровне резьбового соединения сеткой 5. Средняя деталь 2 в верхней и средней части снабжена не менее чем двумя сквозными радиальными отверстиями 6. Внутри корпуса между выступом на корпусе верхней детали 3 и средней частью средней детали 2 расположен датчик, состоящий из основания 7, выполненного из диэлектрического материала, в углублениях нижней части которого установлены центральный электрод 8 и внешний электрод 9. Центральный электрод 8 выполнен в виде цилиндрического стержня, а внешний электрод 9 - в виде полого цилиндра. Центральный и внешний электроды 8 и 9 расположены относительно друг друга коаксиально с зазором и выполнены из металлов с различной концентрацией свободных электронов на их поверхности, например, из меди и цинка. Центральный электрод 8 может быть выполнен с внутренней резьбой в его верхней части, а внешний электрод 9 - с внутренней резьбой в верхней части стенки цилиндра, при этом центральный и внешний электроды 8 и 9 могут быть соединены с основанием 7 датчика винтами 10 и 11. Основание 7 датчика установлено между верхним срезом средней детали 2 и выступом 12 верхней детали 3. Выходы электродов 8 и 9 посредством электропроводов 13 соединены через маршрутизатор 14 и счетчик глубины 15 с регистрирующим устройством 16. При этом маршрутизатор 14 и основание 7 разделены непроницаемой герметичной перегородкой 17, выполненной из эпоксидного герметичного компаунда.
Работа устройства для индикации уровня жидкости в скважине осуществляется следующим образом. Устройство для индикации уровня жидкости в скважине, закрепленное на кабеле, спускают в скважину с помощью лебедки и лубрикатора. Жидкость начинает проходить через отверстие нижней детали 1 корпуса и сетку 5, которая предохраняет от попадания в устройство инородных тел, вытесняя при этом воздух из корпуса устройства через сквозные радиальные отверстия 6 средней детали 2. Если буровая скважина заполнена газом или жидкими углеводородами, то электрический сигнал не поступает на регистрирующее устройство 16. Как только электроды 8 и 9, различающиеся концентрацией свободных электронов, вступают в контакт с минерализованной пластовой или техногенной жидкостью, то возникает электрический ток, который по проводам 13, через маршрутизатор 14, поступает на регистрирующее устройство 15, которое располагается на поверхности. Машрутизатор 14 обеспечивает кодировку и передачу полезного сигнала на регистрирующее устройство 16, которое в единицах длины фиксирует границу раздела "газ (жидкие углеводороды) - минерализованная вода или техногенная жидкость". Глубина раздела фаз при этом фиксируется счетчиком глубины 15, закрепленным на кабеле.
При снижении уровня пластовых и техногенных жидкостей во время проведения ее откачки или вытеснения ее газом из скважины происходит размыкание электродов 8 и 9 и, соответственно, исчезает сигнал на регистрирующем устройстве 16.
Повышение точности получаемых результатов работы устройства обеспечивается мгновенной фиксацией разности потенциалов, возникающих на поверхности электродов при контактировании с минерализованной жидкостью.
Надежность и безопасность работы устройства обеспечивается за счет отсутствия необходимости использования внешнего источника питания, подвижных деталей в датчике, а также за счет неразрывного соединения датчика с регистрирующим устройством.
Данное устройство технологично в промышленном изготовлении. В процессе разведки и эксплуатации месторождений углеводородов и подземных хранилищ газа при гидрогеологических исследованиях буровых скважин преимуществами предлагаемого устройства являются:
1) надежность, быстродействие и достаточно высокая точность измерения уровня жидкости в динамике; 2) возможность применения в буровых скважинах небольшого сечения; 3) контроль уровня газоводяного контакта в жестких условиях функционирования буровых скважин (высокое давление, температура, наличие механических примесей); 4) взрывобезопасность работ вследствие отсутствия внешнего источника питания.
Данная полезная модель повышает точность получаемых результатов и надежность работы устройства для индикации уровня пластовых и техногенных жидкостей в буровых скважинах в процессе разведки и эксплуатации месторождений углеводородов и подземных хранилищ газа, а также позволяет обеспечить контроль за процессом разработки месторождений.