Лекция №5. ДАТЧИКИ СОСТАВА В ПРОМЫСЛОВОЙ ГЕОФИЗИКЕ

Основная задача геофизических исследований действующих скважинопределение состава флюида, притекающего в ствол скважины. Причем наиболее важно установить поинтервальное распределение состава притока в

диэлектриком второго служит скважинная жидкость.

ограничивает область применения датчика малыми включениями влаги нефтяной поток, а сам датчик получил название – «Датчик влагомера».

Как правило, датчик Вл используется как индикатор и не предназначен для количественных измерений. Это прежде всего связано с трудностями калибровки датчика на эталонных жидкостях с заранее влагосодержанием и значительным влиянием загрязнения датчика на результат

Поскольку конфигурация датчика достаточно сложная, то получить математическое выражение, описывающее электрическое сопротивление между электродом и корпусом прибора, не представляется возможным. Однако можно утверждать, что величина

тока через электрод пропорциональна

перезаряда конденсатора, включенного последовательно с датчиком, или оценка частоты генератора, одним из частотозадающих элементов которого является электрическое сопротивление между электродом и корпусом прибора.

График изменения частоты генератора в зависимости от содержания воды в рабочем объеме датчика приведен на рис.5.4.

Рис.5.4. Зависимость частоты выходного сигнала RC генератора, используемого в роли первичного преобразователя с токового резистивиметра.

Как видно из графика, максимальная чувствительность датчика токового резистивиметра наблюдается в диапазоне высокого процентного содержания воды и быстро убывает с увеличением количества нефти.

Кнедостаткам таких датчиков следует отнести, прежде всего, влияние контактных разностей потенциалов на границе датчик– среда и окисной, либо нефтяной пленки на результат измерения проводимости среды.

Кодноэлектродным резистивиметрам предъявляются следующие требования:

·электрод резистивиметра должен быть изготовлен из меди или латуни, иметь полированную поверхность;

·деформация электрода недопустима, поэтому он должен быть защищен фонарем, конструкция которого обеспечивает свободный обмен жидкости в полости резистивиметра;

·сопротивление изоляции электрода скважинного резистивиметра должно быть не менее 2 МОм.

Достоинством метода является простота схемы измерений, позволяющая комплексировать токовой резистивиметр в одном приборе с другими датчиками для исследования действующих скважин.

Недостаток метода: используется лишь в качестве индикатора смеси, движущейся в скважине.

5.3. Индукционный резистивиметр.

Индукционная резистивиметрия (ИР) основана на измерении удельной электрической проводимости жидкостной смеси в стволе скважины методом

близки к нулевым значениям удельной электрической проводимости. Скважинный индукционный резистивиметр представляет собой датчик

проточно-погружного типа, состоящий из двухвозбуждающей и приёмнойтороидальных катушек, (Рис.5.5). Объёмный виток индукционной связи образуется через жидкость, находящуюся вокруг датчика.

Рис. 5.5.. Схема датчика индукционного резистивиметра и его эквивалентная схема.

Область применения индукционного резистивиметра:

·диапазон измерения удельной электрической проводимости 0,1-30 См/м;

·основная относительная погрешность - не более ± 5 %;

·допустимый коэффициент нелинейности зависимости показаний от удельной электрической проводимости - не более +5 %;

·погрешность от изменений температуры - не более +0,5 % на 10 С.

·предельная чувствительность масштаба регистрации 0,05 См/м на 1см.

· Модуль ИР комплексируют с другими модулями ГИС-контроля единой сборке «притока-состава».

Первичную и периодические калибровки ИР выполняют с помощ эталонировочного устройства, изготовленного в виде цилиндрического сосуда. Измерения выполняют в трёх водных растворах хлористого,

проводимость которых находится в диапазонах0,1-0,3; 1-3; 20-30 См/м. Сами растворы аттестуют прямыми измерениями электрической проводимост лабораторным кондуктомером, с погрешностью не более± 0,5%. Результатом калибровки, являются градуировочные зависимости показаний прибора, от удельной электрической проводимости(См/м) и минерализации воды(г/л). Источником погрешностей измерений удельной электрической проводимости является нелинейность чувствительности резистивиметра к температуре напряжению питания. Учёт температурной поправки проводят с помощью палеточных зависимостей. Подготовка и проведение измерений должны выполняться в соответствии с требованиями эксплуатационной документации.

Первичная обработка заключается в расчётах удельной электрической проводимости в отдельных точках или по стволу скважины с использованием градуировочной зависимости (с учётом температурной поправки).

Достоинство индукционной резитивимитрии:

- возможность индикации слабых притоков нефти при больш содержании воды в колонне;

-высокая чувствительность к изменению минерализации воды.

Основные признаки определения состава флюида по данным резистивиметра и влагомера:

Нефть, вода, газ и их смеси в стволе скважины различаются по величине удельного электрического сопротивления и диэлектрической проницаемости. Гидрофильная смесь (нефть в воде) характерна низким сопротивлением, близким к сопротивлению чистой воды. Гидрофобная смесь (вода в нефти) имеет высокое сопротивление, близкое к сопротивлению нефти. Водонефтяной раздел в стволе сукважины отмечается резким уменьшением показаний резистивиметра и резким изменением показаний влагомера.

5.4. Гамма – гамма плотностномер.

Метод основан на регистрации интенсивности проходящего чере скважинную среду излучения от ампульного изотопного гаммаисточника.

плотности смеси в стволе скважины. Результаты измерений гаммаметода отражают плотностную характеристику среды.

Существуют две разновидности метода гамма-плотнометрии:

Методы ГГП-П и ГГП-Р применяются для исследования состава жидкости в стволе скважины. Плотность смеси в лифтовых трубах определяется лишь методом ГГП-П.

ГГП-П является локальным методом изучения состава смеси в стволе скважины. ГГП-Р - объемный метод, позволяющий определять среднюю плотность смеси по всему сечению колонны. Межтрубное пространство можно изучать как методом ГГП-П(прибор спускается в межтрубное пространство), так и методом ГГП-Р (прибор спускается в лифтовые трубы).

Требования к аппаратуре ГГП:

Допустимая погрешность определения плотности смеси методами ГГП-П не должна превышать 0,01 г/см3.

При изучении межтрубного пространства методом ГГП-Р с помощью прибора, спускаемого в лифтовые трубы, погрешность оценки плотности в межтрубном пространстве не регламентируется, а разрешающая способность не хуже 0,02 г/см3.

В гамма-плотномерах рекомендуется использовать источники мягкого гамма-излучения (около 100 кэВ), например Тулий-170. В приборах, спускаемых в лифтовые трубы и служащих для определения плотности в межтрубно пространстве по методу ГГП-,Ррекомендуется применять источники средней энергии излучения (между 500 и 700 кэВ), например Цезий-137.

Длина зонда определяет чувствительность(коэффициент дифференциации - КД) метода ГГП к изменению плотности. С увеличением длины зонда чувствительность метода растет. Однако скорость счета при этом уменьшается, что требует повышения активности источника. Длина зонда выбирается так, чтобы между пресной водой плотностью 1,0 г/см3 и нефтью плотностью 0,85 г/см3 обеспечить коэффициент дифференциации порядка1,8.

Для метода ГГП-Р коэффициент дифференциации должен быть не меньше1,5. Практически длина зонда, соответствующая этим условиям, для гаммаплотномеров метода ГГП-П составляет30—50 см, для гамма-плотностномеров метода ГГП-Р — от 40 до 70 см.

Источник должен удовлетворять следующим требованиям:

· активность не должна превышать предельной, установленной действующими санитарными правилами (не более 100 мг-экв. Ra);

·максимальная скорость счета, соответствующая минимальной плотности среды в интервале исследуемых плотностей, не должна выходить за диапазон линейности аппаратуры(допустимый просчет импульсов за

5.5.Датчики газа.

Всовременных западных разработках скважинная аппаратура содержит специальный датчик обеспечивающий возможность идентификации пузырьков

Сигнал зонда прибора

Воздух

Вода

Отражение света зависит от коэффициента

рефракции среды (n).

Сырая

нефть

Рис.5.9. Принцип работы газового детектора в скважинной аппаратуре (Шлюмберже).

Использование датчика газа обеспечивает возможность уверенного разделения газа и нефти, что весьма затруднительно (иногда и невозможно) по датчикам влагомера и резистивиметра. Наиболее слабым местом датчика газа является его подверженность загрязнению тяжелыми парафино-смолистыми отложениями, что характерно и для остальных датчиков состава.