Способ измерения параметров скважинной жидкости

 

Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин, а именно к измерению плотности скважинной жидкости, и может быть использовано в различных областях промышленности для определения плотности исследуемых сред. Цель изобретения - повьшение скорости определения плотности скважинной жидкости. Определение плотности скважинной жидкости осуществляется по результатам измерения емкостей двух конденсаторных датчиков, значение емкости одного из которых зависит от диэлектрической проницаемости и плотности, а другого - только от диэлектрической проницаемости исследуемой жидкости. При этом конденсаторный , у которого емкость зависит от двух указанных параметров, состоит из неподвижных обкладок и грузов-понтонов, к которым прикрепляются подвижные обкладки. Попадая в исследуемую жидкость , эти обкладки перемещаются под действием подъемной силы Архимеда относительно неподвижной, изменяя тем самым емкость этого конденсаторного датчика. Используя значение емкости конденсаторного датчика, у которого обкладки жестко закреплены (емкость меняется только от диэлект-г рической проницаемости), определяют .затем плотность исследуемой жидкости. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. (Л ю 4 Од о 00 О)

у i

„„SU„»1246036

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1511 4 С 01 V 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ осуществляется по результатам измерения емкостей двух конденсаторных датчиков, значение емкости одного из которых з, висит от диэлектрической проницаемости и плотности, а другого — только от диэлектрической проницаемости исследуемой жидкости.

При этом конденсаторный датчик, у которого емкость зависит от двух указанных параметров, состоит из неподвижных обкладок и грузов-понтонов, к которым прикрепляются подвижные обкладки. Попадая в исследуемую жидкость, эти обкладки перемещаются под действием подъемной силы Архимеда относительно неподвижной, изменяя тем самым емкость этого конденсаторного датчика. Используя значение емкости конденсаторного датчика, у которого обкладки жестко закреплены (емкость меняется только от диэлект-.. рической проницаемости), определяют ,затем плотность исследуемой жидкости.

2 с.п. ф-лы, 4 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3709346/24-25 (22) 05.03.84, (46) 23. 07.86. Бюл. № 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефт епр омыслов ой г еофизики (72) С,С.Александров, Н.И.Филин, В, В. Труфанов и А, В .Барычев (53) 550. 833 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР № 354326, кл. Е 21 В 47/00, 1971 °

Авторское свидетельство СССР № 1036914, кл. Е 21 В 47/00, 1981, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

СКВАЖИННОЙ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин, а именно к измерению плотности скважинной жидкости, и может быть использовано в различных областях промышленности для определения плотности исследуемых сред. Пель изобретения повьппение скорости определения плотности скважинной жидкости. Определение плотности скважинной жидкости

1246036 изо(IpcTPHHP относится K гPGI12H зи чсс ким методам исследования скважин, а именно к измерению плотности исследуемой скважиыной жидкости, и может быть использовано в различных областях промьппленности для анало-гичных целей.

Целью изобретения является повыmeIIHe скорости определения плотности сKâÿæèííîé жидкости.

На фиг,1 приведена схема скважинниго устройства; на фиг.2 и 3 — подвижный конденсаторный датчик, разрез; на фиг.4 — эталонировочные кривые скважинного прибора, Суть способа заключается в следующем . Известно, что емкость конденсатора, например плоского, определяется выражением

О я

F.,ES, (1)

1 где Š— электрическая постоянная о вакуума, Š— относительная диэлектрическая проницаемость исследуемой жидкости; SÄ, д„— соответственно площадь обкладок конденсатора и расстояние между ними, причем значения

S„H d1

IIG аналогии с выражением (1) емкости выражение для второго дополнительного конденсаторного датчика, у которого расстояние между пластинаии d или площадь обкладок 8 бу2

2ет зависеть от плотности исследуемой жидкости, т. е. РаЫ2

2 с1

Из выражения (1) значение диэлектрической постоянной Е равно

2. 1 (3)

Е Б„

Так как в процессе измерения значений емкостей, они находятся в одинаковых условиях, то значение диэлектрической проницаемости, определяемой выражением (3), можно подставить в формулу (2). Тогда (4)

2 с1 с

Расстояние между пластинами второго конденсаторного датчика и площадь его обкладки на основании закона Архимеда зависит от плотности исследуемой жидкости, что в общем виде можно записать как

Й, = K„p,, (5)

S, = К,.Р, (6) ГДР i — ПЛОТНОСТЬ ИССЛРДУРМОЙ ЖИД кости; К, К, — коэффициенты пропорциональности, зависящие от конструкции и условий применения этого конденсатора.

Подставляя последовательно выра— жения (5) и (6) в формулу (4) и реп2ая получаемые выражения относительно плотности исследуемой жидкости, 1О соответственно получим

С„Д„$

p .= (7)

c,ê,s, С 2d2 Я1 ,, 8)

С„Л„К2

Таким образом, получены аналитические выражения определения плотности исследуемой жидкости по результатам измерения величины емкос29 тей двух конденсаторов С и С, при

1 этом в выражении (7) функционально зависимой от плотности жидкости является величина емкости С2 через изменение расстояние между обкладками конденсатора, а в выражении (8) эта же 2зеличина емкости зависит уже от площади обкладок (при постоянном расстоянии между ними). Все же прочие значения параметров, входящих

ЗО в указанные выражения, являются постоянными и определяются конструкциями конденсаторов.

В устройстве, реализующем способ, используются элементы, всплывающие под действием выталкивающей силы.

Архимеда, например, грузы-понтоны, к которым прикрепляются обкладки, перемещаемые относительно закрепленных и совместно образующие конденсатор, размещаемый рядом с конденсатором с жестко закрепленными обкладками, причем в качестве грузовпонтонов в зависимости от конкретных условий эксплуатации могут использоваться элементы, имеющие удель4 ный дэзес примерно равный удельному несу жидкости с минимальной плотностью, Устройство содержит конденсаторный датчик 1, расстояние .между обкладками которого неизменно, конденсаторный датчик 2, у которого расстояние между обкладками зависит от плотности исследуемой жидкости, отсек 3, в котором размец2ены вторичньIe преобразователи и устройства перецачи данных по кабелю на поверхность, корпус 4 прибора. Стрелками показаны пути прохождения жидкости.

Работа устройства при измерении плотности жидкости происходит следующим образом.

При нахождении прибора в скважине относительно него протекает исследуемая жидкость . Жидкость через отверстия попадает в камеру, где находятся конденсаторы 1 и 2 (фиг.1). В зависимости от плотности жидкости, под действием выталкивающей силы подвижные обкладки конденсатора 2 будут всплывать относительно неподвижной оси т.е. вдоль оси скважины. В результате будет изменяться расстояние между пластинами, а следовательно, и емкость конденсатора. Измеряя величины емкостей конденсаторов 1 и 2, по выражению (7) определяют плотность исследуемой жидкости.

Работа устройства не меняется при использовании конденсатора, у которого изменяется емкость в зависимости от площади обкладок (подвижные пластины всплывают) конденсатора, Определение плотности в этом случае осуществляется по выражению (8).

Дополнительный конденсаторный датчик., расстояние между обкладками которого зависит от плотности жидкости (фиг .2), содержит обкладки 5 конденсатора, в данном случае представляющие собой своеобразные шайбы, постоянные магниты 6 цилиндрической формы с круглыми отверстиями в центре, провода 7 от обкладок конденсатора, несущий шток 8, относительно которого двигаются подвижные обкладки конденсатора и несущие их постоянные магниты. Обкладки 5 конденсатора крепятся к постоянным магнитам, которые обращены друг к другу одноименными полюсами. В результате этого подвижные обкладки с магнитами находятся во взвешенном состоянии относительно закрепленного на штоке 8 нижнего магнита за счет отталкивающих сил одноименных полюсов ° Следовательно, расстояние между обкладками будет зависеть от плотности жидкой среды, в которую помещается конденсатор, т .е ° сил выталкивания подвижной системы (незакрепленных маг/ нитов с обкладками) кондейсатора и, как следствие, будет изменяться емкость этого конденсатора. Однако емкость конденсатора будет зависеть и от диэлектрической проницаемости

124бОЗб

20

50 датчиков, определяют плотность по формуле (7) или (8) .

Формула изобретения

1. Способ измерения параметров скважинной жидкости, по которому оси следуемой жидкости. Зависимость от диэлектрической проницаемости исключается с помощью данных измерения емкости второго конденсатора, находящегося в одинаковых условиях с первым, но имеющего постоянное расстояние между обкладками (см. выводы формул), На фиг.3 приведена возможная конструкция конденсатора, емкость которого изменяется за счет изменения площади обкладок конденсатора. Такой конденсатор содержит ограничивающее основание 9, к которому прикреплена жестко неподвижная обкладка 10, являющаяся одновременно несущим элемен— том конденсатора, подвижные обкладки

11, которые крепятся к грузам-понтонам 12. Последние должны иметь удельный вес несколько больший, чем удель ный вес .жидкости, имеющей минимальное значение плотности. При нахождении такого конденсатора в исследуемой жидкости грузы-понтоны всплывают (тонут), а следовательно, всплывают (тонут) и подвижные обкладки конденсатора. В результате уменьшается (увеличивается) площадь подвижных обкладок конденсатора относительно неподвижной, а следовательно, изменяется и емкость конденсатора.

Измерение емкостей укаэанных датчиков можно осуществить с помощью преобразователя, выходным сигналом которого является переменный электрический ток с частотой I, меняющейся в соответствии с изменением контролируемого параметра.

Наиболее простыми такими преобразователями являются генераторы, частоты которых изменяются при изменении измеряемых емкостей. Выходные частоты этих генераторов f u f

1 2 (фиг.З), модулируя несушие частоты, далее передаются через геофизический кабель и фильтры на поверхность.

Значения выделенных наземной аппаратурой частот фиксируют, Затем по предварительно снятым зависимостям (графическим) частот от емкостей с определяют значения емкостей. Получив таким образом значения емкостей

1 246036 нительного конденсаторного датчика, и по величинам диэлектрической проницаемости и подъемной силы находят плотность скважинной жидкости, ai II, ! !! !! !!! !! ! !! !!

72

11

11 ю,ю ж ю о м ю ю м юа с,w

ФмаЧ

Составитель Л, Воскобойников

Редактор Н.Егорова Техред И.Попович Корректор M.Øàðoøè

Заказ 3996/39 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул . Проектная, 4 новной конденсаторный датчик помещают в скважину и между его обкладками пропускают скважинную жидкость, измеряют электрическую емкость датчика, по величине которой определяют диэлектрическую проницаемость скважинной жидкости, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения скорости определения плотности скважинной жидкости, в скважине размещают дополнительный конденсаторный датчик, с помощью которого измеряют величину выталкивающей силы, действующей на подвижную обкладку допол2. Способ по п,1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повы/ щения . чувствительности измерений, величину выталкивающей силы определяют с помощью постоянных магнитов, размещенных на обкладках дополнительного конденсаторного датчика и обращены один к другому одноименными полюсами .

)1