Способ измерения расхода жидкости в скважине (трубопроводе) некалиброванным расходомером

Изобретение относится к области исследований скважин, в частности к способам нахождения расхода скважинной жидкости с использованием некалиброванного расходомера с линейной зависимостью показаний от расхода (например, турбинного или электромагнитного), и может быть использовано при разработке и контроле нефтяных месторождений, а также при измерении расхода жидкости в трубопроводах. Способ измерения расхода жидкости в работающей скважине или трубопроводе включает регистрацию показаний и скорости перемещения некалиброванного расходомера при его движении вдоль исследуемого интервала. Для вычисления скорости движения скважинной жидкости на каждом i-ом участке исследуемого интервала перемещают расходомер с j различными, но постоянными скоростями, затем для каждого i-го участка находят коэффициенты линейной аппроксимации К_0i, К_1i уравнения вида N_ij=K_1i*U_ij+K_0i, где N_ij - показания некалиброваного расходомера, условные единицы; U_ij - скорость перемещения расходомера внутри скважины, м/ч. Для каждого i-го участка исследуемого интервала вычисляют расход жидкости в скважине (трубопроводе) по формуле Q_i=S_i*K_0i/K_1i, где Si - площадь сечения потока, м². Технический результат - упрощение процесса нахождения расхода, а следовательно, снижение технических затрат. 2 табл.

 

Изобретение относится к области исследований скважин, в частности к способам нахождения расхода скважинной жидкости с использованием некалиброванного турбинного расходомера, и может быть использовано при разработке и контроле нефтяных месторождений.

Известен способ нахождения расхода с помощью турбинного расходомера, в котором используется сравнение показаний расходомера на рассматриваемом участке и участке с известными скоростью и составом жидкости (см. патент США №3954006, кл. 73-166, опуб. 1976). Недостатком данного метода является, соответственно, необходимость в искусственном создании участка с известными параметрами либо нахождение параметров уже имеющегося участка с помощью других средств измерения. Кроме того, в нем не учитывается влияние скорости перемещения расходомера на эпюру скоростей (сечение потока сужается вокруг кабеля). Этого недостатка лишен способ, описанный в а.с. СССР №953199, кл. E21B 47/10, опуб. 1982, в котором используют данные всего лишь одного перемещения расходомера вдоль исследуемого интервала, однако требуется градуировка расходомера для различных скоростей потока в скважинах различных диаметров или имитирующем стенде.

Наиболее близким является способ, описанный в Абрукиным А.Л. (Потокометрия скважин. М., «Недра», 1978, 253 с. с ил., с. 180-184), суть которого заключается в следующем. Турбинный расходомер перемещается внутри остановленной скважины с различными, но постоянными скоростями. При этом регистрируются показания расходомера и скорость его перемещения. По этим данным строится график градуировочной характеристики расходомера. Используя эту зависимость, по зарегистрированной в работающей скважине расходограмме определяют скорость потока жидкости в колонне. Недостатком данного метода является необходимость в остановке скважины.

Целью данного изобретения является упрощение процесса нахождения расхода, а следовательно, снижение экономических и технических затрат.

Данная цель достигается тем, что для применения способа не требуется заранее калибровать расходомер, а количество перемещений расходомера в исследуемом интервале скважины может быть уменьшено до двух. Предпочтительным направлением движения расходомера является направление навстречу потоку скважинной жидкости с целью нивелирования значения порогового расхода.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

Некалиброванным расходомером в установившемся режиме скважины делают несколько записей вдоль интервала исследования при постоянных, но разных скоростях движения (необходимо сделать не менее двух записей с различными скоростями движения скважинного расходомера). Предпочтительным является движение расходомера навстречу потоку скважинной жидкости. Полученные записи совмещаются по глубине в интервале исследования и усредняются на участках с сильной флуктуацией полученных данных. Длины участков зависят от вида полученных записей и требуемой точности.

Аппроксимирующую зависимость N(U) принимают линейной:

N - показания расходомера, условные единицы (у.е.);

U - скорость движения расходомера вдоль исследуемого интервала, м/ч;

U_{жидкости} - скорость потока в скважине, м/ч;

К₁ - аппроксимационный коэффициент.

Поскольку на каждой записи на одинаковых глубинах скорость потока скважинной жидкости предполагается постоянной, то формулу (1) выражают следующим образом:

где

К₀=U_{жидкости}*К₁,

К₀ - аппроксимационный коэффициент.

По полученным данным для каждого i-го участка исследуемого интервала любым известным методом (например, методом наименьших квадратов) находят коэффициенты К₀, К₁ зависимости (2).

После нахождения коэффициентов К₀ и К₁ находят значение скорости движения скважинной жидкости на каждом i-ом участке исследуемого интервала по формуле:

Расход на каждом i-ом участке исследуемого интервала находят по известной формуле

либо по идентичной формуле

где S - проходное сечение скважины, м².

S находят любым способом, соответствующим требуемой точности (например, используют паспортные данные скважины, данные каверномера-профилемера, либо данные расходомера, измеряющего дополнительно диаметр скважины).

Заявляемый способ обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как использование некалиброванного расходомера, отсутствие необходимости в остановке скважины, количество необходимых записей, форма математической обработки данных.

Заявителю не известны другие способы, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемый способ соответствует критерию "изобретательский уровень".

Данный способ измерения расхода жидкости был применен заявителем при обработке данных при эксплуатации расходомеров серии Кедр-М-Р-38К-02 (патент РФ №86237, кл. E21B 47/10, опуб. 27.08.2009), что доказывает его промышленную применимость.

Пример использования изобретения

На нагнетательной скважине с несколькими интервалами перфораций для определения объема поглощения скважинной жидкости на интервале перфорации провели серию записей некалиброванным расходомером-профилемером серии Кедр-М-Р-38К-02 со скоростями движения, равными 200, 400, 800 и 1200 м/ч, против движения потока скважинной жидкости. Усреднили показания расходомера до интервала перфорации (участок №1) и после интервала перфорации (участок №2). Полученные значения отображены в таблице 1.

Определили коэффициенты К_0i и К_1i методом наименьших квадратов. После этого нашли расход согласно формулам (3-4). Диаметр скважины, согласно показаниям использованного расходомера, равен 76 мм. Результаты расчетов отображены в таблице 2.

Найдем величину поглощения скважинной жидкости на интервале перфорации:

Q_погл=380-116=264 м³/сут.

Способ измерения расхода жидкости в работающей скважине или трубопроводе, включающий регистрацию показаний и скорости перемещения некалиброванного расходомера при его движении вдоль исследуемого интервала, отличающийся тем, что для вычисления скорости движения скважинной жидкости на каждом i-ом участке исследуемого интервала перемещают расходомер с j различными, но постоянными скоростями, затем для каждого i-го участка находят коэффициенты линейной аппроксимации К_0i, К_1i уравнения вида:
N_ij=K_1i*U_ij+K_0i,
где N_ij - показания некалиброваного расходомера, условные единицы;
U_ij - скорость перемещения расходомера внутри скважины, м/ч;
затем для каждого i-го участка исследуемого интервала вычисляют расход жидкости в скважине (трубопроводе) по формуле:
Q_i=S_i*K_0i/K_1i,
где Si - площадь сечения потока, м².