§ 9. Измерение расхода в скважине

Скважинные расходомеры являются важным средством изучения нефтяного месторождения и исследования характера работы добы­вающих и нагнетательных скважин. С помощью этих расходомеров на нефтяных месторождениях решают следующие задачи.

1. Определяют дебит каждого пласта в отдельности при одновре­менной раздельной эксплуатации нескольких нефтяных горизонтов одной скважиной.

2. Определяют место притока и количество поступающей жидко­сти в вертикальном направлении нефтяного горизонта для выявле­ния качества перфорации, эффективности гидравлического разрыва пласта и образования трещин.

3. Выявляют водопринимающие пропластки в нагнетательных скважинах и определяют объем поступающей в них жидкости при изучении технологических процессов поддержания пластового дав­ления методом закачки воды в пласт.

4. Определяют места нарушений герметичности эксплуатационной колонны по изменению притока по стволу скважины.

5. Определяют наличие перетока жидкости из одного продуктив­ного пропластка в другой.

Существующие скважинные расходомеры по принципу действия можно разделить на приборы постоянного перепада давления и при­боры, имеющие турбинку.

Скважинные расходомеры постоянного перепа­да давления. Схема прибора показана на рис. 7.11. Измеритель­ная часть состоит из конусной трубки 7 и поплавка 6, соединенного штоком 9 с ползуном 11, к которому крепится держатель с пером 12.

Ползун может свободно перемещаться по вертикали в направляю­щей трубке 10. Поток измеряемой жидкости через отверстия 4 и измерительный конус выходит через отверстия 8. Для того чтобы весь поток измеряемой жидкости проходил через измерительное устройство, предназначено пакерующее устройство 3, представляю­щее собой многолепестковый раструб, распираемый пружинами 5. При спуске прибора в скважину лепестки раструба сложены, прижа­ты к корпусу и удерживаются в таком положении кольцом 2. В за­данном месте гидравлическое реле 1 сдвигает кольцо 2 вниз и раструб 3, отжимаемый пружинами 5, раскрывается, перекрывая по­перечное сечение колонны труб и направляя весь поток жидкости в прибор.

Изменение расхода приводит к пропорциональному изменению положения поплавка 6 по высоте, что фиксируется пером 12 на диа­граммном бланке, вставленном в барабан 13. Барабан с диаграм­мным бланком вращается часовым механизмом 16, который аморти­зирован в корпусе прибора пружинным упором 17. Чтобы исключить влияние давления на показания прибора, камера, в которой распо­ложена регистрирующая часть, заполнена жидкостью под тем же давлением, что и в измеряемом потоке. Давление в скважине, дей­ствующее на ось 14, не передается на выходную ось часового меха­низма, расположенного в герметичной камере. Это давление через бурты 15 передается корпусу прибора.

Для диаграммного бланка используют цветную бумагу, покрытую титановыми белилами с воском. Прибор опускают в скважину на проволоке 19, закрепленной в головке 18.

Скважинные расходомеры с турбинкой. Турбинка в качестве измерительного преобразователя использована в разрабо­танных ВНИИКАнефтегазом скважинных расходомерах РГД-3, РГД-4, РГД-5 и РГД-6, предназначенных для измерения расхода при закачке воды непосредственно через эксплуатационную колонну.

У расходомера РГД-3 внутри корпуса 10 (рис. 7.12,а) установ­лены струевыпрямители 6 и 9 для сглаживания завихрений потока до и после турбинки 7. Вращение турбинки посредством кольцевого магнита 8 передается магнитному прерывателю тока 5, размещенно­му в герметичной камере, изготовленной из немагнитного металла. Для повышения чувствительности при небольших расходах на кор­пус одевают цилиндр 4, уменьшающий кольцевой зазор между стен­ками скважины и прибором. Прибор опускают в скважину на кабе­ле 1, закрепленном в головке 2. Верхний предел измерения прибора составляет 1 мус.

Расходомер РГД-4 (рпс. 7.12,6) имеет турбинку 3 с магнитным прерывателем, состоящим из магнита 2 и геркона 1. В нижней части прибора предусмотрен центратор, фиксирующий положение корпуса относительно стенок труб. Центратор состоит из шарнирно соедини­тельных пластин 5, раздвигаемых в скважине с помощью пружинного толкателя 4. Верхний предел измерения прибора РГД-4 составляет 1 м³/с.

Приборами РГД-3 и РГД-4 измеряют парциальный расход, т.е. часть расхода жидкости, протекающей через сечение скважины, так как у этих приборов отсутствует пакерующее устройство. Показания приборов зависят от диаметра скважин, который не постоянен, вследствие чего этими приборами можно измерять относительный расход по пропласткам. Выполняется это следующим образом. Вна­чале, установив прибор выше кровли самого верхнего пласта, изме­ряют общий расход воды. Значение расходов жидкости по ниже­лежащим пропласткам определяют как отношения показаний при­бора при каждом измерении к общему расходу.

Расходомер РГД-5 снабжен манжетным пакером и центратором. Весь поток жидкости проходит через калиброванное сечение струенаправляющей трубы, в которой расположена турбинка. Эластичные резиновые мембраны пакера, не затрудняя спуск прибора в скважи­ну, обеспечивают надежное перекрытие кольцевого сечения между стенками скважины и прибором, если диаметр эксплуатационной колонны не превышает 10 мм номинального сечения.

РГД-6, в отличие от рассмотренных, снабжен гидравлическим пакерующим устройством, обеспечивающим полное перекрытие коль­цевого зазора в скважинах, имеющих диаметр от 140 до 180 мм. Пакер представляет собой резиновую оболочку, концы которой за­крепляются снаружи корпуса глубинного снаряда резьбовыми коль­цами. Раскрывается пакер накачкой жидкости под резиновую обо­лочку специальным насосом. Предел измерения РГД-6—0,3 м³/с.