Устройство для определения фазового перехода теплоносителя в нагнетательных скважинах

 

Изобретение относится к нефтедобыче, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения степени сухости пара. Устр-во содержит датчики температуры 1 и глубины 2, счетчик 3 глубины, блок 4 аналого-цифрового преобразователя , регистры 5, 6, 7, 18, 19 памяти, блоки 8, 9 сравнения, блок 10 уставки, элементы И 11, 12, блоки 13, 23 индикации, счетчик 14, блок 15 сигнализации, элемент 16 задержки, блок 17 управления, блок 20 памяти, мультиплексор 21, вычислитель 22. При спуске датчика 1-в скважину на счетчике 3 фиксируется глубина. Последняя сравнивается в блоке 9 со значением глубины перфорации колонны. Предыдущее значение температуры to и текущее ti поступает в блок 8. При фиксируется фазовый переход теплоносителя, а значение глубины со счетчика 3 заносится в регистр 7. Содержимое последнего индицируется в блоке 13 при выполнении К раз условияТ1 10 В противном случае глубина фазового перехода является ложной. Одновременно вычисляется степень сухости пара в вычислителе 22, На входы последнего последовательно подаются через мультиплексор 21 значения to, ti, констант из блока 20, глубин из регистра 7. Применение устр-ва позволяет повысить оперативность установления.оптимального режима паротеплового воздействия на пласт. 3 ил. 1 табл. w «и fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 47/06

f: ас.„.,»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

k Пуск".

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1551802 (21) 4668177/03 (22) 28.03.89 (46) 15.04.91. Бюл. М 14 (71) Отдел автоматизированных систем управления АН УЗССР и Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт (72) Г.Х.Алиев, Ю,Н.Ялов, H.À.×èðàãoâ и Э.А.Акопов (53) 622,241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1551802, кл. Е 21 В 47/06, i 988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ (57) Изобретение относится к нефтедобыче, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет определения степени сухости пара, Устр-во содержит датчики температуры 1 и глубины 2, счетчик

3 глубины, блок 4 аналого-цифрового преобразователя, регистры 5, б, 7, 18, 19 памяти, блоки 8, 9 сравнения, блок 10 уставки, эле„„Я2 „„1641987 А2 менты И 11, 12, блоки 13, 23 индикации, счетчик 14, блок 15 сигнализации, элемент

16 задержки, блок 17 управления, блок 20 памяти, мультиплексор 21, вычислитель 22, При спуске датчика 1 в скважину на счетчике

3 фиксируется глубина. Последняя сравнивается в блоке 9 со значением глубины перфорации колонны. Предыдущее значение температуры to и текущее t1 поступает в блок 8. При t>, констант из блока 20, глубин из регистра 7. Применение устр-ва позволяет повысить оперативность установления. оптимального режима паротеплового воздействия на пласт. 3 ил, 1 табл, 1641987

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при промысловых исследованиях скважин.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет автоматического определения степени сухости пара.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема алгоритма его работы; на фиг. 3 — характерные термограммы паронагнетательных скважин.

На чертежах приведены: а — ав — входы блока управления; Ь1 — bg — выходы блока управления; Н вЂ” глубина скважины:, t — температура теплоносителя; Нф — глубина фазового перехода теплоносителя; Нп— глубина перфорации, А1, А2, Аз, А4 — точки начала монотонного уменьшения температуры теплоносителя.

Устройство включает датчик 1 температуры, датчик 2 глубины, счетчик 3 глубины, блок 4 аналого-цифрового преобразователя, первый регистр 5 памяти, второй регистр

6 памяти, третий регистр 7 памяти, первый блок 8 сравнения, второй блок 9 сравнения, блок 10 уставки, первый элемент 11 И, второй элемент 12 И, первый блок,13 индика-. ции, счетчик 14 импульсов, блок 15 сигнализации, элемент 16 задержки, блок

17 управления, четвертый регистр 18 памяти, пятый регистр 19 памяти, блок 20 памяти, мультиплексор 21, блок 22 вычислителя и второй блок 23 индикации. Выход датчлка

1 температуры подключен к информационному входу блока 4 аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с первым выходом Ь1 блока 17 управления, Выход блока 4 аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному входу -:fepaoro регистра 5 памяти, управляющий вход которого соеди" нен с третьим выходом Ьз блока 17 управления, Выход первого регистра 5 памяти подключен к первому входу первого 6:ока 8 сравнения и к информационному входу второго регистра 6 памяти, управляющий вход которого соединен со вторым выходом Ь2 блока 17 управления, Выход второго регист- ра 6 памяти подключен ко второму входу первого блока 8 сравнения, выход которого соединен с третьим входом а3 блока 17 управления, Второй вход а2 блока 17 управления одновременно подключен к выходу датчика 2 глубины и,î входу счетчика 3 глубины,,выход которого соединен с первым входом второго блока 9 сравнения, второй вход Bòoðîão блока ":; сравнения подключен к блоку 10 уставхи, à выход соединен с пятым входом а5 блока 17 управления, Пятый выхг,д ".-; блока 17 управления подключен к -"в.:я:ощму входу счетчика

14 импул ",.:e. Второй выход счетчика 14 импульсов с:. единя-; с блоком 15 сигнализации, со втог, ъ : в- Оде; второго элемента 12

И, четвертым вхо;.,::;::. а блока 17 управления и вторым входом гв::Одом "п, ка") блока 22 вычислителя. (..четнь1.. вход счетчика 14 импульсов подклю.ен к выходу элемента 16 задержки, вход которого одновременно подключен к четвертому выходу Ь4 блока 17 управления и к первому входу пеового элемента 11 И, Второй ьход первого элемента

11 И подключен к первому выходу гчетчика

14 импульсов. Выхсд первого элемента 11 И одновременно подключен к управля;ощим входам третьего регистра 7 памяти, четвертого регистра 18 памяти: пятого регистра

19 памяти, Ин ормацио",íûé вход третьего регистра 7 памяти подключен к выходу счетчика 3 глубины, Выход третьего регистра 7 памяти одновременно подкл очен к первому входу в1орого элемент 12 И и к четвертому информационному входу мультиплексора

21. Выход второго элемента 12 И подкл.очен ко входу первого блока 13 индикации. Выход первого регистра 5 памяти г:.Одключен к информационному входу четвер гого регистра 18 памяти. Выход второго регистра 6 памяти подключен к лнформационному входу пятоro регистра "9 памяти. Выход четвертого регистра 18 памяти подключен ко втооому информационному зходу мультиплексора

21. Первый информационный вход мульти. плексора 21 подключен к выходу блока 20 памяти,. Выход пятого регистра 19 памяти одновременно подключен к адресному входу блока 20 памяти и к третьему информационному входу гчультлплехсора 21, Выход мультиплексор". 21 подключен к первому входу (к инфор.1а, .ь"Онному входу) блока 22 вычислителя. 1!ятл.: вход (адресный вход) мультиплексора 21 подключен к первому выходу (адрес - ому выходу) блока 22 вычислитбля. В)тОрол выход (Выход на печать) бло ка 22 вычисли еля подключен Ко зходу второго блока 2;.;: л.-:дикации, )ервый вход а1

Ьл Ока 1 7 y rf p a e f e His s, f a n s err s rf yc

В качестве блока 22 вычислителя используется г;ро -раммируемый микрокалькулятор "Электроника Чк-,6", позволяющий пролзводиib ввод и "-.апись в адресуемые регистры паMffти зна:- píèé От одного до семи параметров (цифровой информации), ор;извести обработку г:риняroA информации оа програгчме, введенной в программную памят : и вывести результаты обработки на цифропе:<а:, q,o .ö é блок.

1.641987

На фиг. 3 термограммы 24, 25 и 26 соот.ветствуют наличию фазового перехода теплоносителя, так как монотонное уменьшение температуры теплоносителя происходит выше глубины Н„перфорации обсадной колонны; термограмма 27 соответствует случаю отсутствия фазового перехода теплоносителя, так как монотонное уменьшение температуры теплоносителя происходит ниже глубины Нп перфорации обсадной колонны.

Устройство работает следующим обр.-:-:эом.

При поступлении сигнала "Пуск" чэ первый вход af блока 17 управления устройство приводится в исходное состояние. Далее при спуске датчика 1 температуры в скважину. через каждый интервал глубины AH на выходе датчика 2 глубины появляется один импульс, который одновременно поступает на вход счетчика 3 глубины и нэ второй вход

az блока 17 управления, Во втором блоке 9 сравнения происходит сравнение содержимого счетчика 3 глубины Н с выходным сигналом блока 10 уставки, т,e. Нс с Нп (глубина перфорации), Если Н < Нл, то на выходе втор6го блока 9 сравнения получается сигнал "0", т,е. ча пятый вход as 6no a 17 управления поступает сигнал "0". При этом на первом выходе Ь1 блока 17 управления вырабатывается сигнал, который поступает на управляющий вход (запуска) блока 4 аналого-цифрового преобразователя. Так как выход датчика 1 температуры теплоносителя подключен на информационный вход блока 4 аналогоцифрового преобразователя, то в блоке 4 аналого-цифрового преобразователя происходит преобразование текущего значения выходного аналогового сигнала датчика

1 температуры в цифровой код. Далее на втором выходе Ь2 блока управления получается сигнал, который поступает на управляющий вход (разрушения записи) второго регистра 6 памяти. Так как выход первого регистра 5 памяти подключен на информационный вход второго регистра 6 памяти, то при этом предыдущее значение температуры to (в данном случае to = О) с выхода первого регистра 5 памяти записывается во второй регистр 6 памяти. Далее на третьем выходе Ьз блока 17 управления получается сигнал, который поступает на вход разрешения записи первого регистра 5 памяти, при этом первое текущее значение температуры ti с выхода блока 4 аналого-цифрового преобразователя записывается в первый регистр 5 памяти, Далее значения t1 и ta соответственно с выхода первого и второго регистров 5 и 6 памяти поступают соответственно на первый и второй входы первого блока 8 сравнения, где происходит сравнение tie tî.

Если tt to, то это означает, что нет признака фазового перехода теплоносителя. При этом на выходе первого блока 8 сравнения вырабатывается сигнал "0", который поступает на третий вход аз блока 17 управления, При этом на пятом выходе bs блока 17 управления вырабатывается сигнал, который поступает на управляющий вход счетчика 14 импульсов, Далее устройство переходит в режим ожидания поступления следующего сигнала с выхода датчика

2 глубины на второй вход az блока 17 управления.

Если t1 < to, причема1-tpl е, гдее— заданное число, то это означает, что имеется признак фазового перехода теплоносителя. При этом на выходе первого блока 8 сравнения вырабатывается сигнал "1", который поступает на третий вход аз блока 17 управления. Далее, на четвертом выходе b4 блока 17 управления получается сигнал, который одновременно поступает на вход элемента 16 задержки и на первый вход первого элемента 11 И, Так как в этот момент содержимое счетчика 14 импульсов равно нулю, т.е, J = О, то на первом выходе счетчика 14 импульсов имеется высокий потенциал, который поступает на второй вход первого элемента 11 И, При этом первый элемент 11 И открывается и сигнал с его выхода поступает на управляющие входы третьего регистра 7 памяти, четвертого регистра 18 памяти и пятого регистра 19 памяти, При этом значения tl с выхода первого регистра 5 памяти записываются в четвертый регистр 18 памяти, а значения tl-a c выхода второго регистра 6 памяти записываются в первый регистр 19 памяти. Так как выход счетчика 3 глубины подключен на информационный вход третьего регистра 7 памяти, то при этом содержимое (Н ) счетчика

3 глубины, т,е. возможное значение глубины фазового перехода теплоносителя (Нф = Н ) с выхода счетчика 3. глубины записывается в третий регистр 7 памяти. Далее на выходе элемента 16 задержки получается сигнал, который поступает на счетный вход счетчика

14 импульсов. При этом содержимое счетчика

14 импульсов устанавливается равным единице, т.е. ) - 1, и, следовательно, на первом выходе счетчика 14 импульсов получается высокий потенциал.

Далее при поступлении следующего сигнала с выхода. датчика 2 глубины на второй вход az блока 17 управления все операции повторяются, т.е. если Нс < Нл, то происходит сравнение t2 с t> и т.д.

1641987

20 пара X по формуле

35

Разница заключается в том, что, если при сравнении t2 с t1 условие t2 < t> не будет выполнено, то это означает, что предыдущий признак фазового перехода теплоносителя является ложным, а покаватель глубины Нф фазового перехода теплоносителя, записанный в третий регистр 7 памяти, является не реальным, При этом на выходе первого блока 8 сравнения вырабатывается сигнал "О", который поступает на третий вход аз блока 17 управления. При этом на пятом выходе 0s блока 17 управления вырабатывается сигнал, который поступает на управляющий вход счетчика 14 импульсов и устанавливает его содержимое, равным нулю, т.е, j=Q. Далее при поступлении следующего сигнала с выхода датчика 2 глубины на второй вход аг блока 17 управления все операции повторяются, Если же при сравнении tz с t< будет выполнено условие тг < t>, причем I tz — М» е, т.е, если признак фазового перехода теплоносителя опять будет подтвержден, то при этом на выходе первого блока 8 сравнения вырабатывается сигнал "1", который поступает на вход аз блока 17 управления.

Далее, на четвертом выходе 04 блока 17 управления получается сигнал, который одновременно поступает на вход элемента 16 задержки и на первый вход первого элемента 11 И. Так как в этот момент содержимое счетчика 14 импульсов равно единице, т,е. j = 1, то поэтому на первом выходе счетчика 14 импульсов имеется низкий потенциал, который поступает на второй вход первого элемента

11 И. Поэтому в этом случае элемент 11 И не открывается и на его выходе сигнал не получается. Далее на выходе элемента 16 задержки получается сигнал, который поступает на счетный вход счетчика 14 импульсов. При этом содержимое счетчика 14 импульсов устанавливается равным 2, т.е, j = 2.

Далее при поступлении следующего сигнала с выхода датчика 2 глубины на второй вход а2 блока 17 управления все описанные операции повторяются, т.е, если Н, < Нп, то происходит сравнение ta c tz и т.д.

Если условие т < т -1 иj ti — t> p 1» ебудет последовательно К раз выполнены (например, К = 16), то при этом содержимое счетчика 14 импульсов устанавливается равным

К, т.е, j = К, и, следовательно, на втором выходе счетчика 14 импульсов получается высокий потенциал, Это означает, что все признаки фазового перехода теплоносителя являются достоверными и глубина фазового . перехода теплоносителя (Нф), записанный в третий регисто 7 памяти является реальным. Сигнал с второго счетчика 14 импульсов одновременно поступает на четвертый вход а4 блока 17 управления, на вход блока 15 сигнализации, на второй вход бло- . ка 22 вычисли: еля и на второй вход второго элемента 12 И, Так как первый вход второго элемента 12 И по::-:лючен к выходу третьего регистра 7 памяти, то при этом второй элемент 12 И открываетс=, и значения глубины фазового перехода тепла носителя (Нф) с выхода третьего регистра 7 памяти поступает на вход первого блока 13 индикации, Поэтому блок 15 сигнализации сигнализирует о наличии фазового перехода теплоносителя на данной скважине, а первый блок 13 индикации показывает глубину фазового перехода теплоносителя, Кроме того, при поступлении сигнала со второго выхода счетчика 14 импульсов на второй вход блока

22 вычислителя, блок 22 вычислителя начинает вычислять значения степени сухости

1(.— 1 — ti

Х= Нф-- — — а. где ЛН вЂ” приращение глубины скважины;

1;-1 — температура теплоносителя на глубине Нф фазового перехода теплоносителя;

ti — температура теплоносителя на глубине Нф

+ Л Н; a — постоянный коэффициент (а = С/ч), С вЂ” массовая теплоемкость теплоносителя при температуре, соответствующей глубине Нф, r— теплота парообразования теплоносителя при температуре, соответствующей глубине Нф.

Программа вычисления приведена в таблице.

Значения hH предварительно вводятся в память микрокалькулятора "Электроника

МК-46" (в его адресуемый регистр Р6).

Значения коэффициентов а для различных значений температуры теплоносителя на основе справочных данных заранее определяются и вводятся в блок 20 памяти.

Значения t запоминаются в четвертом регистре 18 памяти, значения ti-> запоминаются в пятом регистре 19 памяти. Значения Нф запоминаются в третьем регистре 7 памяти.

При вычислении X по формуле значения а

tl, 1;-1 и Нф записываются соответственно в адресуемые регистры Р2, РЗ, Р4 и Р5 микрокалькулятора "Электроника MK-46". Кроме того, заренее в адресуемый регистр Р9 микрокалькулятора "Электроника MK-46" вводится код эксперимента: 40000003, где цифра 4 соответствует количеСтву вводимых параметров а (с, (-1 и Нф) из внешних источников информации (из блоков 20, 18, 19 и 7), а цифра 3 — необходимости вывода результата вычисления X на цифропечатающее устройство (второй блок 23 индикации).

1641987

Процесс вычисления происходит следующим образом.

Сначала на первом выходе блока 22 вычислителя получается двоичный код 001, который поступает на пятый вход мультиплексора 21. При этом мультиплексор 21 коммутирует выход блока 20 памяти на первый вход блока 22 вычислителя, в результате чего значения а из блока 20 памяти передается в блок 22 вычислителя. Далее на первом выходе блока 22 вычислителя получается двоичный код 010, которы: оступает на пятый вход мультиплексора 21, При этом мультиплексор 21 коммутирует выход четвертого регистра 18 памяти на первый вход блока 22 вычислителя, в результате чего значения tI из четвертого регистра 18 памяти передается в блок 22 вычислителя, Потом на первом выходе блока 22 вычислителя получается двоичный код 011, который поступает на пятый вход мультиплексора

21. При этом мультиплексор 21 коммутирует выход пятого регистра 19 памяти на первый вход блока 22 вычислителя, в результате чего значения t -i иэ пятого регистра 19 памяти передается в блок 22 вычислителя. Далее на первом выходе блока 22 вычислителя получается двоичный код 100, который поступает на пятый вход мультиплексора 21, При этом мультиплексор 21 коммутирует выход третьего регистра 7 памяти на первый вход блока 22 вычислителя, в результате чего значения Чф из третьего регистра 7 памяти передается в блок 22 вычислителя. После этoro блок 22 вычислителя вычисляет значения. Х, которые со второго выхода блока 22 вычислителяпоступаютна вход второго блока 23 индикации, где фиксируются значения степени сухости пара. На этом работа устройства прекращается, Если при сравнении во втором блоке 9 сравнения содержимого счетчика 3 глубины с выходным сигналом блока 10 уставки, т.е. если при сравнении Нс с Н> окажется, что

Н, >Н„, то на выходе второго блока 9 сравнения получается сигнал "1", который поступает на пятый вход as блока 17 управления. Так как на интервале ниже глубины перфорации обсадной колонны причиной монотонного снижения температуры теплоносителя является уход тепла пара в

50 пласт через перфорации обсадной колонны, то при поступлении сигнала "1" на пятый вход as блока 17 управления работа устройства прекращается.

Как видно из описанного, устройство asтоматически определяет как глубину фазового перехода теплоносителя, так и степень сухости пара на устье паронагнетательных скважин путем обработки информации о температуре теплоносителя непосредственно в. процессе ее измерения и дает оперативную и точную информацию непосредственно в процессе исследования работы паронагнетательных скважин.

Применение устройства позволяет повысить оперативность установления оптимального режима паротеплового воздействия на нефтяные пласты, что способствует повышению добычи нефти и эффективности промысловых исследований паронагнетательных скважин.

Формула изобретения

Устройство для определения фазового перехода теплоносителя в нагнетательных скважинах по авт.св. М 1551802, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет автоматического определения степени сухости пара, оно снабжено четвертым и пятым регистрами памяти, блоком памяти, мультиплексором, блоком вычислителя и вторым блоком индикации, причем вход четвертого регистра памяти подключен к выходу первого регистра памяти, управляющий вход соединен с выходом первого элемента И и управляющим входом пятого регистра памяти, вход которого подключен к выходу второго регистра памяти, выход соединен с входом блока памяти и третьим входом мультиплексора, первый, второй, четвертый и пятый входы которого соответственно подключены к выходам блока памяти, четвертого и третьего регистров памяти и первому выходу блока вычислителя, а выход соединен с первым входом блока вычислителя, второй вход которого подключен к второму выходу счетчика импульсов, а выход соединен с входом второго блока индикации.

1641987

1641987 фца. 3

Составитель А,Рыбаков

Техред М. Моргентал Корректор Н. Король

Редактор А,Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 с. Заказ 1130 Тираж 377 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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