Метрологическое обеспечение расходомеров.

Измерения расхода и дебита в скважинах выполняется с целью определения профилей приемистости или профилей притока «работающих» пластов.

В настоящее время наиболее широкое применение получили скважинные гидродинамические расходомеры с турбиной в качестве первичного измерительного преобразователя. Для выделения работающих пластов как индикаторы притока в разрезе низкодебитных скважин применяются тепловые расходомеры (термоанемометры). Результаты исследований скважин термоанемометрами существенно зависят от целого ряда факторов, прежде всего от свойств и состава флюида, заполняющего ствол скважины (вода, нефть, газ, газоконденсат). Метрологическое обеспечение этих расходомеров находится в стадии разработки. В данной главе рассматриваются только вопросы метрологического обеспечения гидродинамических расходомеров, дебитомеров жидкости. Измеряемые параметры: расход воды в нагнетательных скважинах; расход (дебит) нефти (воды) в добывающих скважинах.

Основные источники погрешности измерений расходомерами турбинного типа: несовершенство первичного измерительного преобразователя; высокий и нестабильный порог чувствительности, влияние на результат измерения температуры и вязкости жидкости, несовершенство пакера расходомера, которое приводит к неустойчивому изменению скорости потока жидкости через камеру расходомера.

Нормированы и подвергаются периодическому контролю только характеристики основной погрешности скважинных расходомеров. Влияние вязкости флюида на результаты измерений расхода не оцениваются. Влияние температуры на результаты измерений расхода не оцениваются ввиду отсутствия соответствующих методов и средств измерений. Вопросы влияния гидравлического сопротивления расходомеров также не изучены, и их входные импедансы не нормированы. Следовательно, не представляется возможным оценить границы возможных погрешностей измерений расхода в рабочих условиях применения скважинных расходомеров.

За нормальные условия градуировки скважинных расходомеров приняты следующие: рабочая среда (носитель расхода) – питьевая вода по ГОСТ 2874-82; температура воды и воздуха (20±5) 0С. Калибровку расходомеров выполняют в таких же условиях.

В качестве эталонов используют расходомерные установки, позволяющие воспроизводить расход жидкости в диапазоне 0,1-100м3/ч с пределами допускаемой основной относительной погрешности δор=+1,5%. При этом калибровка рабочих СИ (скважинных расходомеров) производится методом прямых измерений.

В расходомерных установках циркуляционного типа рабочая жидкость (питьевая вода) через стабилизатор расхода подается с помощью насоса в испытательный участок (камеру воспроизведения расхода), в котором располагаются калибруемый скважинный расходомер, и далее через эталонный расходомер поступает в сливной резервуар.

Испытательный участок выполняют в виде последовательного соединенных двух труб с внутренним диаметром 146 и 168 мм. Причем в каждой из труб поток воды может быть как восходящим (для дебитомеров), так и нисходящим (для расходомеров).

В качестве эталонов применяют индукционный расходомер ИР1, дистационный турбинный расходомер ТДР, расходомер перепада давления, в котором используются набор диафрагм и дифференциальный манометр, образцовые мерники и измерители временных интервалов.

Для калибровки скважинных расходомеров в автоматическом режиме применяется установка УАК-СР-60. Конструктивно она состоит из трех пар нержавеющих труб разного внутреннего диаметра, соединенных последовательно в единую гидравлическую цепь (рис).

Рис.2. Установка УАК-СР-60

Трубы подключены к насосу и эталонному расходомеру. Имеются блоки программного и ручного управления.

Установка воспроизводит следующие параметры:

- расход воды в нагнетательных скважинах (в трубах) с внутренним диаметром 152, 130 и 54 мм в диапазоне от 0,1 до 60 м3/ч с пределами основной относительной погрешности ±0, 5%;

- расход (дебит) воды в добывающих скважинах (в трубах) с внутренним диаметром 152, 130 и 54 мм в диапазоне от 0,1 до 60 м3/ч с пределами основной относительной погрешности ±0, 5%;

Калибровку расходомеров производят в следующей последовательности. Сначала скважинный расходомер размещают в одной из шести труб и подготавливают установку к измерениям. Регулируя частоту тока питания электронасоса, плавно устанавливают максимальное значение расхода воды. Через прозрачную трубку наблюдают за проскакиванием пузырьков воздуха до их полного исчезновения, что свидетельствует о готовности установки к работе.

Воспроизводят последовательно значения расхода 0,5; 10; 20; 30; 60 м3/ч, и регистрируют показания скважинного расходомера в памяти компьютера. Измерения повторяют, размещая скважинный расходомер во всех трубах, диаметры которых подходят для выполнения планируемых скважинных измерений, и регистрируют показания расходомера в памяти компьютера. Используя прежнюю градуировочную характеристику калибруемого расходомера для заданного диаметра колонны, определяют измеренные значения расхода.

Оценку основной абсолютной погрешности ∆͂oi измерений расхода в каждой i-ой точке контроля определяют по формуле:

Где Qi – измеренное значение расхода в i-ой точке контроля; Qiэ – эталонное значение расхода в i-ой точке контроля.

Расходомер признается годным к применению, если в каждой точке контроля полученная оценка абсолютной погрешности, вычисленная по формуле

Не превышает нормированных значений, указанных в его паспорте.

Рис. 3. Расходомер РД-150/60

Преобразователь расхода скважинный

 

Назначение: преобразователь предназначен для измерения расхода с целью построения притока и определения дебита отдельных продуктивных пластов и обводненных интервалов в действующих скважинах.

 

Область применения: исследование действующих фонтанных, механизированных и компрессорных скважин в процессе их эксплуатации с целью контроля за разработкой нефтяных месторождений.

 

Может эксплуатироваться в следующих условиях применения:

- Температура окружающей среды - от 0 до +120 °С.

- Верхнее значение гидростатического давления - до 60 МПа.

 

Используется для совместной работы в составе геофизической станции, снабженной панелью радиоактивного каротажа (РК ). В качестве канала связи используется каротажный кабель КГ1-30-180 по ГОСТ 6020-82, длиной 5000 м, на котором производится спуск расходомера с помощью лебедки подъемника ПКК-5000.

Электрическая схема допускает работу других модулей по обратной полярности до 250 В. По полярности работы расходомера возможно подключение других модулей в диапазоне (25-60) В.

Расходомер РДГ-2М.

Расходомер предназначен для измерения расхода по пластам и пропласткам раздельно в нагнетательных и эксплуатационных фонтанных скважинах, оборудованных насосно-компрессорными трубами диаметром не менее 50 мм и обсадными колоннами диаметром 124-155 мм.

Скважинный прибор имеет кабельную головку 1; герметическую камеру, в которой размещены элементы электрической коммутации 2; электродвигатель с редуктором 3; промежуточную винтовую пару 4, 5 с конечными выключателями 6; приводную винтовую пару 8, 18; узел турбинки 16; узел преобразователя оборотов вертушки в электрический сигнал 17; узел пакера 13.

С помощью винтовой пары 8, 18 приводится в поступательное движение наружная труба 15, которая с помощью винтов прикреплена к гайке 18. Окна и прорези на трубе обеспечивают ей определенный свободный ход до зацепления с тягой 14, с помощью которой раскрывается пакер.

Пакер представляет собой двухслойную манжету, выполненную в виде полого усеченного конуса с диафрагмой 22. Слои манжеты 19, 20 вдоль образующей конуса сшиты между собой. Между строчками продеты пружинные ленты 21, концы которых жестко закреплены на основаниях 7, 12. Для складывания манжеты при закрытии пакера ленты располагаются в основании в два ряда.

При раскрытии пакера тяговое усилие привода с помощью подвижной втулки 10 с винтами 9 прикладывается к нижнему основанию 12, пружинные ленты пакера выгибаются и раскладывают манжету, прижимая ее к колонне. Складывается пакер за счет упругости пружинных лент. При дальнейшем движении приводной гайки вниз по рабочему винту на сложенный пакер надвигается труба 15, защищающая его от износа.

Рис. 4. Расходомер РДГ-2М.