RU2816291C1 - Скважинный прибор для измерения температуры внутренней поверхности обсадной колонны - Google Patents
Скважинный прибор для измерения температуры внутренней поверхности обсадной колонны Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816291C1 RU2816291C1 RU2023117273A RU2023117273A RU2816291C1 RU 2816291 C1 RU2816291 C1 RU 2816291C1 RU 2023117273 A RU2023117273 A RU 2023117273A RU 2023117273 A RU2023117273 A RU 2023117273A RU 2816291 C1 RU2816291 C1 RU 2816291C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- centralizer
- lever
- measuring
- clamping
- levers
- Prior art date
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 12
- 210000005069 ears Anatomy 0.000 claims description 25
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003129 oil well Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 7
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- WZZBNLYBHUDSHF-DHLKQENFSA-N 1-[(3s,4s)-4-[8-(2-chloro-4-pyrimidin-2-yloxyphenyl)-7-fluoro-2-methylimidazo[4,5-c]quinolin-1-yl]-3-fluoropiperidin-1-yl]-2-hydroxyethanone Chemical compound CC1=NC2=CN=C3C=C(F)C(C=4C(=CC(OC=5N=CC=CN=5)=CC=4)Cl)=CC3=C2N1[C@H]1CCN(C(=O)CO)C[C@@H]1F WZZBNLYBHUDSHF-DHLKQENFSA-N 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 244000145845 chattering Species 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 1
- 238000004861 thermometry Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области геофизических исследований действующих нефтедобывающих скважин. Скважинный прибор для измерения температуры внутренней поверхности обсадной металлической колонны содержит цилиндрический герметичный металлический корпус, подпружиненный рычажный центратор в головной и хвостовой частях корпуса прибора и датчики температуры, размещенные на прижимных рычагах обоих центраторов и равномерно распределенные по длине окружности поперечного сечения ствола скважины. В скважинный прибор дополнительно введен индукционный нагреватель, который соединен с корпусом прибора и расположен между центраторами. В проушине прижимных рычагов, прилегающих к подпружиненному механизму раскрытия/закрытия центратора, размещен измерительный рычаг с датчиком температуры. Датчик температуры содержит корпус с плоским теплоприемником. Датчик температуры заделан в измерительном рычаге на прилегающем к ушку участке протяженностью 0,15-0,2 от общей длины измерительного рычага так, что наружу выступает наружная поверхность корпуса и теплоприемника. Наружная поверхность корпуса и теплоприемника выполнена заподлицо, имеет уклон в сторону ушка измерительного рычага 5-15% с наибольшим выступом от наружной поверхности измерительного рычага центратора на 1-3 мм и радиус кривизны. Обеспечивается расширение области использования скважинного прибора и получение достоверной информации о температуре внутренней поверхности обсадной металлической колонны. 6 ил.
Description
Изобретение относится к области геофизических исследований действующих нефтедобывающих скважин, оборудованных обсадной металлической колонной, и может быть использовано для определения работающих интервалов притока/поглощения и наличия заколонных перетоков посредством термометрии.
Известен зонд для измерения температуры внутренней поверхности трубы, содержащий составной полый металлический корпус из нержавеющей стали, измерительную головку с термочувствительными элементами и контактным элементом, который в зависимости от варианта исполнения выполнен из материала с высоким коэффициентом теплопроводности или электроизоляционным; прижимное устройство, состоящее из поршня и сильфона, обеспечивающее постоянное и воспроизводимое усилие прижатия термочувствительных элементов к внутренней поверхности трубы (RU 2472120, G01K 7/06, G01K 1/14, опубликован 27.12.2011).
Недостатком данного зонда является невозможность его использования для проведения исследований в нефтедобывающих скважинах, поскольку длина ввода устройства во внутрь трубы ограничена и само устройство адаптировано под лабораторную экспериментальную установку, моделирующую тепловые процессы в ядерной энергетике.
Известно устройство для измерения температуры внутренней цилиндрической поверхности, содержащее корпус из материала с низким коэффициентом теплопроводности, закрепленный в корпусе теплоприемник из материала с высоким коэффициентом теплопроводности; термочувствительный элемент, закрепленный в теплоприемнике, два упругих элемента для прижатия и обеспечения теплового контакта теплоприемника с внутренней поверхностью трубы и штангу для ввода устройства во внутрь трубы (RU 2114403, G01K 1/14, G01K 7/02, опубликован 27.06.1998).
Недостатками данного устройства являются:
- низкая достоверность в получении информации о температуре внутренней цилиндрической поверхности в силу того, что для измерения используется всего лишь один датчик температуры, по показаниям которого судят о температуре всей внутренней поверхности;
- низкая достоверность в получении информации о температуре внутренней цилиндрической поверхности еще и в силу того, что боковая поверхность теплоприемника датчика не защищена от находящегося внутри трубы вещества и подвержена его влиянию;
- невозможность использования известного устройства для проведения исследований в нефтедобывающих скважинах, поскольку длина штанги для ввода устройства во внутрь трубы ограничена и в лучшем случае составляет несколько десятков метров.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является прибор для исследования скважин, выполненный с возможностью спуска в ствол скважины на геофизическом кабеле и содержащий цилиндрический герметичный металлический корпус, подпружиненный рычажный центратор в головной и хвостовой частях корпуса прибора, датчики температуры, размещенные на прижимных рычагах обоих центраторов и равномерно распределенные по длине окружности поперечного сечения ствола скважины, каждый из которых содержит корпус с расположенным внутри него термочувствительным элементом, выводы от которого подключены к электронному блоку приема, обработки и передачи информации, размещенному во внутренней герметичной полости корпуса прибора (RU 2442891, Е21В 47/00, опубликован 20.02.2012).
В известном скважинном приборе, выбранном в качестве наиболее близкого аналога, датчики температуры размещены на прижимных рычагах центраторов, параллельно продольной оси прибора, между корпусом прибора и внутренней поверхностью обсадной колонны; наружная поверхность корпуса датчиков омывается (контактирует) потоком скважинной жидкости и датчики измеряют ее температуру. Такое размещение датчиков и их конструктивное исполнение не позволяют измерить температуру внутренней поверхности обсадной колонны, что ограничивает область использования известного прибора.
Задачей изобретения является создание скважинного прибора для измерения температуры внутренней поверхности обсадной колонны с достижением следующего технического результата: расширение области использования скважинного прибора и получение достоверной информации о температуре внутренней поверхности обсадной металлической колонны.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается скважинным прибором для измерения температуры внутренней поверхности обсадной металлической колонны, выполненным с возможностью спуска в ствол скважины на геофизическом кабеле и содержащем цилиндрический герметичный металлический корпус, подпружиненный рычажный центратор в головной и хвостовой частях корпуса прибора, датчики температуры, размещенные на прижимных рычагах обоих центраторов и равномерно распределенные по длине окружности поперечного сечения ствола скважины, каждый из которых содержит корпус с расположенным внутри него термочувствительным элементом, выводы от которого подключены к электронному блоку приема, обработки и передачи информации, размещенному во внутренней герметичной полости корпуса прибора, в котором в отличие от прототипа в него дополнительно введен индукционный нагреватель, размещенный в полом герметичном цилиндрическом корпусе из изоляционного немагнитного материала, который соединен с корпусом прибора и расположен между центраторами, прижимные рычаги центраторов выполнены с проушиной, прижимные рычаги с помощью оси вращения, пропущенной через отверстие на конце прижимных рычагов, соединены со штоком подпружиненного механизма раскрытия/закрытия центратора, а смежные прижимные рычаги с помощью оси вращения, пропущенной через отверстие на конце смежных прижимных рычагов, соединены с кареткой подпружинивающей пружины центратора, концы ушек прижимных рычагов имеют отверстие, через которое пропущена ось вращения, общая для ушек смежных прижимных рычагов и для прижимного ролика, расположенного у основания проушины смежных прижимных рычагов, в проушине прижимных рычагов, прилегающих к подпружиненному механизму раскрытия/закрытия центратора размещен измерительный рычаг с датчиком температуры, конец измерительного рычага, прилегающий к основанию проушины прижимного рычага имеет отверстие, через которое пропущена общая с этим прижимным рычагом ось вращения, а противоположный конец измерительного рычага оканчивается ушком, которое входит в проушину смежного прижимного рычага; конец ушка измерительного рычага и концы ушек проушины смежного прижимного рычага имеют отверстие, через которое пропущена общая для них ось вращения; ось вращения концов прижимных рычагов, соединенных со штоком подпружинивающего механизма раскрытия/закрытия центратора и ось вращения смежных прижимных рычагов, соединенных с кареткой подпружинивающей пружины центратора расположены на одной линии, параллельно продольной оси скважинного прибора, а линия расположения общей оси вращения концов ушек прижимного рычага, ушек смежного прижимного рычага, прижимного ролика и линия расположения общей оси вращения конца ушка измерительных рычагов с концами ушек проушины смежных прижимных рычагов смещены друг относительно друга, датчик температуры содержит плоский корпус из теплоэлектроизолирующего материала, в котором заделан плоский теплоприемник из теплопроводного материала с глухим отверстием на боковой поверхности, внутренняя и боковая поверхности теплоприемника утоплены в плоском корпусе, причем датчик температуры заделан в измерительном рычаге на прилегающем к ушку участке протяженностью 0,15-0,2 от общей длины измерительного рычага так, что наружу выступает наружная поверхность корпуса и теплоприемника, при этом наружная поверхность корпуса и теплоприемника выполнена заподлицо, имеет уклон в сторону ушка измерительного рычага 5-15% с наибольшим выступом от наружной поверхности измерительного рычага центратора на 1-3 мм и радиус кривизны, а в глухом отверстии теплоприемника размещен термочувствительный элемент и теплопроводная диэлектрическая паста; рычажный центратор в головной и рычажный центратор в хвостовой частях прибора размещены на корпусе прибора друг относительно друга таким образом, что в раскрытом состоянии вертикальная проекция ветвей рычагов одного центратора расположена посередине сектора вертикальной проекции ветвей рычагов второго центратора.
Изобретение поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 представлен общий вид скважинного прибора;
- на фиг.2 представлен фрагмент скважинного прибора с одним из центраторов;
- фиг.3а представлен продольный разрез исполнения датчика температуры и положение ветви рычажного центратора скважинного прибора при спуске по насосно-компрессорной трубе;
- на фиг.3б представлен продольный разрез положения ветви рычажного центратора скважинного прибора с датчиком температуры в области контакта с внутренней поверхностью обсадной металлической колонны;
- на фиг.4 представлен поперечное сечение области контакта датчика температуры с внутренней поверхностью обсадной металлической колонны;
- на фиг.5 представлены вертикальные проекции ветвей центраторов скважинного прибора в раскрытом состоянии.
Представленный на фиг.1 скважинный прибор для измерения температуры внутренней поверхности обсадной металлической колонны содержит цилиндрический герметичный металлический корпус 1 из немагнитного материала. В головной части корпуса 1 прибора расположен центратор 2, в хвостовой части – центратор 3. Головная часть корпуса 1 прибора оканчивается обтекателем 4, хвостовая часть корпуса прибора оканчивается хвостовиком 5 (разъемное кабельное окончание), который механически и электрически соединен с геофизическим кабелем 6. Во внутренней герметичной полости хвостовой части корпуса 1 прибора на печатной плате размещен электронный блок приема, обработки и передачи информации (на фиг.1 не показано) с датчиков температуры. Между центратором 2 и центратором 3, являющимися составной частью корпуса 1 прибора, расположен индукционный нагреватель, размещенный в полом герметичном цилиндрическом корпусе из немагнитного материала 7. Индукционный нагреватель состоит из индукционной катушки, магнитопровода, генератора и электрического фильтра (на фиг.1 не показано). Электропитание элементов электронного блока и индукционного нагревателя осуществляется по геофизическому кабелю 6 с поверхности. Также по кабелю 6 телеметрическая информация от датчиков температуры через преобразование в электронном блоке в режиме реального времени поступает на наземный регистратор.
Центратор 2 с одной стороны подпружинен пружиной 8, а с противоположной стороны механически связан с подпружиненным механизмом раскрытия/закрытия 9. Центратор 3 с одной стороны подпружинен пружиной 10, а с противоположной стороны механически связан с подпружиненным механизмом раскрытия/закрытия 11.
Центраторы 2 и 3 имеют шесть ветвей рычагов, каждая из которых состоит из прижимного рычага, смежного прижимного рычага и измерительного рычага, размещенного в прижимном рычаге. Так центратор 2 состоит из шести прижимных рычагов 12, шести смежных прижимных рычагов 13 и шести измерительных рычагов 14, размещенных соответственно в шести прижимных рычагах 12. Центратор 3 состоит из шести прижимных рычагов 15, шести смежных прижимных рычагов 16 и шести измерительных рычагов 17, размещенных соответственно в шести прижимных рычагах 15 (фиг.1). Конструкция обоих центраторов идентична, поэтому для краткости изложения описания ниже будет приведено описание центратора 2, подразумевая при этом, что данное описание в полной мере относится и к центратору 3.
Прижимные рычаги 12 центратора 2, прилегающие к подпружиненному механизму раскрытия/закрытия 9 выполнены с удлиненной проушиной. Смежные прижимные рычаги 13 центратора 2, прилегающие к пружине 8, выполнены с короткой проушиной. На концах основания прижимных и смежных прижимных рычагов имеется отверстие. Через отверстие на конце основания прижимных рычагов 12 пропущены соответственно оси вращения 18, являющиеся общими со штоком подпружиненного механизма раскрытия/закрытия 9 центратора (фиг.2). Через отверстие на конце основания смежных прижимных рычагов 13 пропущены соответственно оси вращения 19, являющиеся общими с кареткой подпружинивающей пружины 8. Концы ушек прижимных рычагов 12 имеют отверстие, через которое пропущены соответственно оси вращения 20, являющиеся общими для ушек смежных прижимных рычагов 13 и для прижимных роликов 21, расположенных у основания короткой проушины смежных прижимных рычагов 13.
В удлиненной проушине прижимных рычагов 12, прилегающих к подпружиненному механизму раскрытия/закрытия 9 центратора 2, размещены соответственно измерительные рычаги 14 с датчиками температуры 22 (фиг.2). Конец измерительных рычагов 14, прилегающий к основанию удлиненной проушины прижимных рычагов 12, имеет отверстие, через которое пропущены общие с этими прижимными рычагами оси вращения 23. Противоположный конец измерительных рычагов 14 оканчивается ушком, которое входит в короткую проушину смежных прижимных рычагов 13. Конец ушка измерительных рычагов 14 и концы ушек короткой проушины смежных прижимных рычагов 13 имеют отверстие, через которое пропущена общая для них ось вращения 24.
Общая ось вращения 18 концов прижимных рычагов 12 со штоком подпружиненного механизма раскрытия/закрытия центратора и общая ось вращения 19 смежных прижимных рычагов 13 с кареткой подпружинивающей пружины центратора расположены на одной линии 0-0I, параллельной продольной оси скважинного прибора (фиг.3а). Линия расположения общей оси вращения 20 концов ушек прижимного рычага 12, ушек смежного прижимного рычага 13, прижимного ролика 21 и линия расположения общей оси 24 вращения конца ушка измерительных рычагов 14 с концами ушек проушины смежных прижимных рычагов 13 смещены друг относительно друга (фиг.3а).
Датчики температуры 22 заделаны соответственно в измерительных рычагах 14 на прилегающем к ушку участке протяженностью = (0,15…0,2)L, где L - общая длина измерительного рычага (фиг.3а). Датчик температуры содержит плоский корпус 25 из электроизолирующего материала с низким коэффициентом теплопроводности, например, из капролактама или фторопласта. В плоский корпус 25 заделан плоский теплоприемник 26 из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например, из меди или латуни. На боковой поверхности теплоприемника 26 выполнено глухое отверстие 27, в котором размещен термочувствительный элемент 28. В качестве термочувствительного элемента в данном устройстве используются миниатюрные кремниевые диоды одного типа, например, из ряда 2Д102, 2Д103, 2Д521 и 2Д522, имеющие температурный коэффициент напряжения – 2,0 мВ/°С. Для улучшения теплового контакта корпуса термочувствительного элемента 28 с теплоприемником 26 глухое отверстие 27 заполнено теплопроводной диэлектрической пастой, например, КПТ-8. Внутренняя и боковая поверхности теплоприемника 26 утоплены в плоском корпусе 25. Выводы 29 термочувствительного элемента 28 на выходе из теплоприемника 26 герметизированы компаудом 30 и далее уложены в тонкую металлическую трубку 31, которая проходит во внутренней полости измерительного и прижимного рычагов центратора 2. Выводы 29 от термочувствительного элемента 28 подключены к электронному блоку приема, обработки и передачи информации.
Датчики температуры 22 заделаны соответственно в измерительных рычагах 14 так, что наружу выступает наружная поверхность 32 корпуса 25 и наружная поверхность 33 теплоприемника 26, при этом наружная поверхность корпуса и теплоприемника выполнена заподлицо, имеет уклон в сторону ушка измерительного рычага (5…15)% с наибольшим выступом от наружной поверхности измерительного рычага центратора на (1…3) мм (фиг.3а) и радиус кривизны в поперечном сечении R, равный радиусу внутренней поверхности обсадной металлической колонны 34 (фиг.4).
Рычажный центратор 2 в головной и рычажный центратор 3 в хвостовой частях прибора размещены на корпусе 1 прибора друг относительно друга таким образом, что в раскрытом состоянии вертикальная проекция шести прижимных рычагов 12, шести измерительных рычагов 14 и шести смежных прижимных рычагов 13 центратора 2 расположена посередине сектора 60° вертикальной проекции шести прижимных рычагов 15, шести измерительных рычагов 17 и шести смежных прижимных рычагов 16 центратора 3 (фиг.5).
Скважинный прибор для измерения температуры внутренней поверхности обсадной металлической колонны работает следующим образом. Перед спуском прибора в скважину рычажные центраторы 2 и 3 складывают и прижимают к корпусу. В сложенном виде прибор спускают в скважину. При спуске прибора по насосно-компрессорной трубе 35 рычаги подпружиненных центраторов находятся в положении, представленном на фиг.3а. Прижимные ролики 21 скользят по внутренней поверхности насосно-компрессорной трубы 35, при этом наружные поверхности теплоприемников 33 датчиков температуры не контактируют с внутренними стенками трубы 35.
По достижению области исследований в обсадной колонне прибор приводят в рабочее состояние, подпружиненные центраторы раскрываются и прижимают датчики температуры 22, размещенные на измерительных рычагах 14 центраторов к внутренней поверхности обсадной металлической колонны 34, при этом прижимные ролики 21 центраторов не контактируют с внутренней поверхностью обсадной колонны (фиг.3б).
Прижим (контакт) датчиков температуры 22 к внутренней поверхности колонны 34 происходит следующим образом. При раскрытии центраторов 2 и 3 подвижные штоки соответственно подпружиненных механизмов раскрытия/закрытия 9 и 11 перемещает концы соединенных с ним прижимных рычагов 12 и 15 центраторов вдоль линии 0-0I, параллельной продольной оси прибора, при этом концы соответственно смежных прижимных рычагов 13 и 16 центраторов, соединенные с кареткой и подпружиненные пружинами 8 и 10 также находящиеся на одной линии 0-0I с концами прижимных рычагов, не перемещаются (фиг.2, фиг.3а и фиг.3б). Поскольку линия расположения общей оси вращения 20 концов ушек прижимных рычагов и ушек смежных прижимных рычагов смещена относительно линии расположения общей оси вращения 24 конца ушка измерительных рычагов и концов ушек проушины смежных прижимных рычагов, то при перемещении штоков подпружиненных механизмов раскрытия/закрытия 9 и 11 и соединенных с ним концов прижимных рычагов 12 и 15 соответственно центраторов 2 и 3, возникает момент М1 относительно оси вращения 19 конца смежных прижимных рычагов 13 и 16, который приподнимает смежные прижимные рычаги. Одновременно возникает момент М2 относительно общей оси вращения 23 конца измерительных рычагов 14 и 17 и ушек у основания проушины прижимных рычагов 12 и 15 соответственно центраторов 2 и 3, который плотно прижимает датчики температуры 22 к внутренней поверхности обсадной металлической колонны 34 и обеспечивает с ней тепловой контакт (фиг.3б).
Плотный прижим и тепловой контакт датчиков температуры 22 с внутренней поверхностью колонны 34 достигается также тем, что датчик температуры заделан в измерительном рычаге на прилегающем к ушку участке протяженностью (0,15…0,2) от общей длины измерительного рычага, наружная рабочая поверхность корпуса и теплоприемника датчика выступает наружу, при этом наружная поверхность корпуса и теплоприемника выполнена заподлицо и имеет уклон в сторону ушка измерительного рычага (5…15)% с наибольшим выступом от наружной поверхности измерительного рычага центратора на (1…3) мм (фиг.3а) и радиус кривизны в поперечном сечении R, равный радиусу внутренней поверхности обсадной металлической колонны 34 (фиг.4).
В предлагаемом скважинном приборе центратор в головной и центратор в хвостовой частях прибора выполняют двойную функцию. Во-первых, обеспечивают центральное положение прибора в сечении ствола скважины и, во-вторых, обеспечивают необходимое усилие прижатия и тепловой контакт датчиков температуры с внутренней поверхностью обсадной колонны. Кроме того, наличие двух центраторов исключает заклинивание прибора и уменьшает износ рабочей контактирующей поверхности датчиков температуры при протяжке прибора по осадной колонне скважины.
Если прибор находится в скважине в состоянии покоя с работающим индукционным нагревателем, то происходит локальный нагрев обсадной металлической колонны 34. Если же осуществляют протяжку прибора (спуск или подъем прибора с некоторой скоростью) с работающим индукционным нагревателем, то фронт нагрева колонны 34 перемещается по направлению движения прибора. В местах притока/поглощения, в которых в колонну 34 поступает/вытекает жидкость, изменяется скорость движения потока по стволу скважины. Изменение скорости потока меняет условие теплообмена между колонной и скважинной жидкостью. Колонна в таких местах становится менее нагретой или более нагретой. Это изменение температуры колонны регистрируют датчики 22, информируя таким образом о наличии и работе интервалов притока/поглощения и заколонных перетоков.
Скважинный прибор позволяет работать в двух режимах. Первый режим это статический (или режим по точкам), когда прибор доставляют в область исследований и его оставляют в состоянии покоя. Раскрывают центраторы 2 и 3, прижимают датчики температуры 22 к внутренней поверхности колонны 34 и измеряют ее температуру. Это так называемый фоновый замер. Затем на некоторое время включают индукционный нагреватель и проводят локальный нагрев участка колонны 34. Далее отключают индукционный нагреватель и датчиками температуры 22 отслеживают изменение температуры колонны в процессе остывания. По завершению измерения температуры в процессе остывания прибор перемещают по стволу скважины в другое место. И далее процесс повторяется.
Второй режим это динамический, когда прибор доставляют в область исследований, раскрывают центраторы 2 и 3, прижимают датчики температуры 22 к внутренней поверхности колонны 34 и в процессе протяжки прибора (спуск или подъем прибора с некоторой скоростью) по стволу скважины осуществляют фоновый замер температуры. По завершению прохода области исследований и фонового замера температуры прибор возвращают в исходную, первоначальную точку исследований, включают индукционный нагреватель и протягивают прибор по стволу скважины, отслеживая одновременно датчиками температуры 22 изменение температуры колонны.
Получение достоверной информации о распределении температуры по поперечному сечению внутренней поверхности обсадной металлической колонны 34 обеспечивается тем, что датчики температуры 22, размещенные на измерительных рычагах 14 и 16 соответственно центраторов 2 и 3, прижаты к внутренней поверхности обсадной колонны 34 и равномерно распределены по длине окружности поперечного сечения ствола скважины.
Получению достоверной информации о распределении температуры по внутренней поверхности обсадной металлической колонны 34 также способствует то, что центратор 2 в головной и центратор 3 в хвостовой частях корпуса прибора с датчиками температуры 22 на измерительных рычагах 14 и 16 размещены на корпусе прибора друг относительно друга так, что в раскрытом состоянии вертикальная проекция шести прижимных рычагов 12, шести измерительных рычагов 14 и шести смежных прижимных рычагов 13 центратора 2 расположена посередине сектора 60° вертикальной проекции шести прижимных 15, шести измерительных рычагов 17 и шести смежных прижимных рычагов 16 центратора 3. В этом случае удваивается количество датчиков, приходящихся на длину окружности поперечного сечения внутренней поверхности колонны, уменьшается дискретность в измерении температуры и, как следствие, повышается достоверность получаемой информации о распределении температуры по внутренней поверхности колонны.
Получение достоверной информации о температуре внутренней поверхности обсадной металлической колонны 34 достигается и тем, что боковая поверхность теплоприемника 26 датчика температуры 22, выступающая над наружной поверхностью измерительного рычага центратора, покрыта теплоэлектроизолирующим материалом 25 корпуса датчика. Это обстоятельство позволяет, в случае прижатия датчика температуры к внутренней поверхности колонны, исключить влияние температуры потока скважинной жидкости на теплоприемник, а, следовательно, реакцию на него термочувствительного элемента.
При протяжке прибора по стволу скважины с прижатыми к внутренней поверхности колонны датчиками температуры 22 из-за наличия на внутренней поверхности колонны 34 шероховатостей, задиров, раковин и неровностей возникает дребезг контакта датчика с внутренней поверхностью колонны. Минимизировать влияние дребезга контакта удается за счет использования в качестве термочувствительного элемента 28 полупроводникового диода, поскольку позволяет повысить соотношение полезный сигнал/помеха по сравнению с использованием в качестве термочувствительного элемента термопары. Кроме того, минимизировать влияние дребезга контакта удается еще за счет использования специальной программы обработки поступающей на поверхность информации с электронного блока скважинного прибора.
Таким образом, предложенный скважинный прибор расширяет область его использования по сравнению с известными устройствами и позволяет получать достоверную информацию о температуре внутренней поверхности обсадной металлической колонны.
По результатам температурных измерений скважинным прибором выявляют области аномального изменения температуры внутренней поверхности колонны по отношению к фоновому замеру, и на основании анализа полученных данных на термограммах оценивают интенсивность работы отдельных интервалов притока/поглощения и наличие заколонных перетоков.
Claims (1)
- Скважинный прибор для измерения температуры внутренней поверхности обсадной металлической колонны, выполненный с возможностью спуска в ствол скважины на геофизическом кабеле и содержащий цилиндрический герметичный металлический корпус, подпружиненный рычажный центратор в головной и хвостовой частях корпуса прибора, датчики температуры, размещенные на прижимных рычагах обоих центраторов и равномерно распределенные по длине окружности поперечного сечения ствола скважины, каждый из которых содержит корпус с расположенным внутри него термочувствительным элементом, выводы от которого подключены к электронному блоку приема, обработки и передачи информации, размещенному во внутренней герметичной полости корпуса прибора, отличающийся тем, что в скважинный прибор дополнительно введен индукционный нагреватель, размещенный в полом герметичном цилиндрическом корпусе из изоляционного немагнитного материала, который соединен с корпусом прибора и расположен между центраторами, прижимные рычаги центраторов выполнены с проушиной, прижимные рычаги с помощью оси вращения, пропущенной через отверстие на конце прижимных рычагов, соединены со штоком подпружиненного механизма раскрытия/закрытия центратора, а смежные прижимные рычаги с помощью оси вращения, пропущенной через отверстие на конце смежных прижимных рычагов, соединены с кареткой подпружинивающей пружины центратора, концы ушек прижимных рычагов имеют отверстие, через которое пропущена ось вращения, общая для ушек смежных прижимных рычагов и для прижимного ролика, расположенного у основания проушины смежных прижимных рычагов, в проушине прижимных рычагов, прилегающих к подпружиненному механизму раскрытия/закрытия центратора, размещен измерительный рычаг с датчиком температуры, конец измерительного рычага, прилегающий к основанию проушины прижимного рычага, имеет отверстие, через которое пропущена общая с этим прижимным рычагом ось вращения, а противоположный конец измерительного рычага оканчивается ушком, которое входит в проушину смежного прижимного рычага, конец ушка измерительного рычага и концы ушек проушины смежного прижимного рычага имеют отверстие, через которое пропущена общая для них ось вращения, ось вращения концов прижимных рычагов, соединенных со штоком подпружиненного механизма раскрытия/закрытия центратора, и ось вращения смежных прижимных рычагов, соединенных с кареткой подпружинивающей пружины центратора, расположены на одной линии, параллельной продольной оси скважинного прибора, а линия расположения общей оси вращения концов ушек прижимного рычага, ушек смежного прижимного рычага, прижимного ролика и линия расположения общей оси вращения конца ушка измерительных рычагов с концами ушек проушины смежных прижимных рычагов смещены относительно друг друга, датчик температуры содержит плоский корпус из теплоэлектроизолирующего материала, в котором заделан плоский теплоприемник из теплопроводного материала с глухим отверстием на боковой поверхности, внутренняя и боковая поверхности теплоприемника утоплены в плоском корпусе, причем датчик температуры заделан в измерительном рычаге на прилегающем к ушку участке протяженностью 0,15-0,2 от общей длины измерительного рычага так, что наружу выступает наружная поверхность корпуса и теплоприемника, при этом наружная поверхность корпуса и теплоприемника выполнена заподлицо, имеет уклон в сторону ушка измерительного рычага 5-15% с наибольшим выступом от наружной поверхности измерительного рычага центратора на 1-3 мм и радиус кривизны, а в глухом отверстии теплоприемника размещен термочувствительный элемент и теплопроводная диэлектрическая паста, рычажный центратор в головной и рычажный центратор в хвостовой частях прибора размещены на корпусе прибора относительно друг друга таким образом, что в раскрытом состоянии вертикальная проекция ветвей рычагов одного центратора расположена посередине сектора вертикальной проекции ветвей рычагов второго центратора.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2816291C1 true RU2816291C1 (ru) | 2024-03-28 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5661237A (en) * | 1995-03-23 | 1997-08-26 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for locally measuring flow parameters of a multiphase fluid |
RU2303130C2 (ru) * | 2004-01-19 | 2007-07-20 | Башкирский государственный университет (БашГУ) | Скважинный зонд термометра (варианты) |
CN201265407Y (zh) * | 2008-10-16 | 2009-07-01 | 杨双虎 | 多项组合井下测试仪 |
RU2442891C1 (ru) * | 2010-08-23 | 2012-02-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Комплексный прибор для исследования скважин |
RU2472120C2 (ru) * | 2007-11-23 | 2013-01-10 | Коммиссариат А Л'Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив | Способ измерения внутренней поверхностной температуры трубы и соответствующее устройство |
RU2559975C1 (ru) * | 2014-06-02 | 2015-08-20 | Владимир Александрович Кузнецов | Способ прогрева призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5661237A (en) * | 1995-03-23 | 1997-08-26 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for locally measuring flow parameters of a multiphase fluid |
RU2303130C2 (ru) * | 2004-01-19 | 2007-07-20 | Башкирский государственный университет (БашГУ) | Скважинный зонд термометра (варианты) |
RU2472120C2 (ru) * | 2007-11-23 | 2013-01-10 | Коммиссариат А Л'Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив | Способ измерения внутренней поверхностной температуры трубы и соответствующее устройство |
CN201265407Y (zh) * | 2008-10-16 | 2009-07-01 | 杨双虎 | 多项组合井下测试仪 |
RU2442891C1 (ru) * | 2010-08-23 | 2012-02-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Комплексный прибор для исследования скважин |
RU2559975C1 (ru) * | 2014-06-02 | 2015-08-20 | Владимир Александрович Кузнецов | Способ прогрева призабойной зоны скважины и устройство для его осуществления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8398301B2 (en) | Apparatus for determining downhole fluid temperatures | |
US9790782B2 (en) | Identification of thermal conductivity properties of formation fluid | |
US10030506B2 (en) | Downhole fluid monitoring system having colocated sensors | |
US20060010973A1 (en) | Method and Apparatus for Measuring Fluid Properties | |
BR112013032103B1 (pt) | Método | |
GB2301675A (en) | Apparatus and methods for determining fluid regimes in a wellbore | |
BR112012031689B1 (pt) | Elemento sensor para determinar pelo menos um parâmetro de um fluido em um poço tendo um sistema de fundo do poço implantado no mesmo e método para determinar pelo menos um parâmetro de um fluido em um poço | |
US2676489A (en) | Apparatus for measuring temperature in boreholes | |
CA2011659C (en) | Measuring sensor for fluid state determination and method for measurement using such sensor | |
CN102062642B (zh) | 一种高精度感温探头 | |
US20200208515A1 (en) | Systems and methods for obtaining downhole fluid properties | |
RU2816291C1 (ru) | Скважинный прибор для измерения температуры внутренней поверхности обсадной колонны | |
SE442147B (sv) | Forfarande for kalibrering "in situ" av en i en radioaktiv miljo befintlig apparat for lokal overvakning av effekt jemte anordning for genomforande av forfarandet | |
US5174654A (en) | Heat exchanger efficiency monitor | |
US3518530A (en) | Electrochemical process for studying and determining the nature of fluid-containing underground formations | |
US9791595B2 (en) | Identification of heat capacity properties of formation fluid | |
US4313342A (en) | Method and apparatus for determining vertical heat flux of geothermal field | |
US4420974A (en) | In-situ measurement system | |
US11579025B2 (en) | Sensor to measure thermal conductivity and heat capacity of reservoir fluids | |
US4547080A (en) | Convective heat flow probe | |
CN212514369U (zh) | 一种测量土壤含水率的光纤Bragg光栅传感器 | |
US2764024A (en) | Apparatus for determining wall temperature of casing | |
CN111322062A (zh) | 一种测井仪 | |
RU2633405C1 (ru) | Устройство для измерений теплопроводности | |
US3279258A (en) | Environmental measuring instrumentation |