25. Термокондуктивная расходометрия

Выделение интервалов притока и приемистости пластов и последующее определение их эксплуатационных характеристик осуществляется по комплексу методов расходометрии, обычной и высокочувствительной термометрии и радиометрии, причем расходометрия при решении задач является основным методом.

Расходометрия предусматривает определение объемов жидкости или газа, поступающих из перфорированных пластов в скважину или закачиваемых в пласты, с помощью глубинных термокондуктивных расходомеров.

Термокондуктивные расходомеры работают по принципу термоанемометра. В поток скважинной жидкости или газа помещается спираль, нагреваемая постоянным стабилизированным током до температуры, превышающей температуру окружающей ее среды. Эта же спираль-термосопротивление является датчиком расходомера. Набегающий поток флюида охлаждает спираль и тем самым изменяет ее активное сопротивление. Температура датчика колеблется в зависимости от скорости движения охлаждающей жидкости (газа).

Зависимость разности температур Т_П потока флюида и Т_СТ стенки датчика от скорости υ потока имеет сложный вид:

υ = К₁ К₂ (Т_СТ – Т_П)^-а,

где К₁ ‑ аппаратурный коэффициент, зависящий от конструкции датчика, его размеров, потребляемой мощности; К₂ ‑ коэффициент, зависящий от плотности, теплоемкости, теплопроводности и вязкости среды; а ‑ показатель, зависящий от теплофизических параметров потока.

Фиксируя изменение сопротивления термодатчика, получают кривую термокондуктивной расходометрии. Величина теплоотдачи термосопротивления зависит также от тепловых характеристик силы тока, диаметров скважины и колонны. На показания термокондуктивных расходомеров влияют вихревое движение жидкости и структура потока, а также состав газожидкостной смеси, так как степень охлаждения термоэлемента потоком флюида зависит не только от его скорости, но и от его теплофизических свойств.

Термокондуктивные расходомеры обладают более высокой, чем механические расходомеры, чувствительностью, не вносят гидродинамических сопротивлений в поток, имеют высокую проходимость в скважинах из-за отсутствия пакера, не подвержены влиянию загрязняющих механических примесей и надежны в работе. Однако их показания существенно зависят от состава смеси, протекающей по стволу скважины, поэтому результаты измерений термокондуктивными расходомерами могут использоваться для количественной интерпретации только при потоках однофазного флюида.

Перед измерениями расходомер помещают в интервале исследований и уравновешивают мостовую схему при небольшой силе тока. Затем устанавливают рабочую силу тока, при которой датчик нагревается, и определяют приращение температуры ∆T датчика относительно температуры среды. В неподвижной среде ∆T максимально, в движущемся потоке оно снижается тем значительнее, чем больше скорость потока. От показаний ∆T к расходу флюида Q переходят с помощью эталонной кривой ∆T = f(Q), полученной в результате градуировки прибора в неподвижной и подвижной средах. Измерения проводят непрерывно при подъеме прибора со скоростью до 100 м/ч или в отдельных точках. При работе на точках показания отсчитывают через 5 мин после включения тока питания датчика. Непрерывная запись осуществляется при неравновесном режиме работы мостовой схемы, в результате чего получают кривую изменения приращения температуры датчика с глубиной ‑ расходограмму.

Для исследования эксплуатационных и нагнетательных скважин применяют термокондуктивные индикаторы притока, позволяющие измерять расходы скважинных флюидов: по нефти, воде и двухфазным смесям ‑ от 1 до 600 м³/сут и по газу ‑ до 10⁶ м³/сут.

Результаты исследований термокондуктивной расходометрией позволяют:

1) определять интервалы притока или приемистости флюидов;

2) выявлять места негерметичности обсадных колонн в действующих скважинах;

3) устанавливать перетоки между перфорированными пластами в остановленных скважинах.

Контрольные вопросы

1. Как устроен термокондуктивный расходомер?

2. Перечислите достоинства и недостатки термокондуктивной расходометрии.