SU148768A1

SU148768A1 - Method of measuring pressure in wells and device for its implementation

Info

Publication number: SU148768A1
Application number: SU697864A
Authority: SU
Inventors: Н.П. Бердичевская; Н.П. Бердичевска; Б.М. Коваленко; А.И. Петров; И.Я. Ривкин
Original assignee: Н.П. Бердичевска; Б.М. Коваленко; А.И. Петров; И.Я. Ривкин
Priority date: 1961-02-16
Filing date: 1961-02-16
Publication date: 1961-11-30

Description

Известпы способы измерени давлени В скважинах, основанные на нериодическом выравнивании измер емОГО давлени в скважине и давлени внутри измер ющего прибора, причем статическое давление в скважине измер етс по интервалам нри помощи измерени дифференциального давлени . Устройства дл измерени давлени в скважинах , построенные дл осуществлени известных способов, имеют недостаток , который заключаетс в том, что невозможно производить носледОвательное независимое измерение статического п дифференциального давлений с высокой точностью, а также невозможно измер ть возрастающее давление при спуске устройства в скважину.There are known methods for measuring pressure in wells, based on non-periodic equalization of the measured pressure in the well and pressure inside the measuring device, and the static pressure in the well is measured at intervals using differential pressure measurement. Pressure measurement devices in boreholes constructed to implement the known methods have the disadvantage that it is impossible to carry out independent independent measurement of static and differential pressure with high accuracy, and it is also impossible to measure increasing pressure when the device is lowered into the well.

Предлагаемый способ измерени давлени в скважине с использованием струННого датчика отличаетс от известных тем, что последовательное измерение статического давлени производ т комиенсационны .м способом при использовании струнного датчика в качестве нульоргана , а затем, отключив цепь компеисации, те.м же датчиком измер ют дифференниальное давлениеПри таком способе упрощаетс примен емое дл измерени давлени устройство. Дл осуществлени предлагаемого способа измерени давлени предлагаегс устройство, которое состоит из струнного датчика с мембранным чувствительным элементом и отличаетс от известных тем, что дл измерени статического давлени датчик выполнен: из компенсирующего наружное давление поршн , перемещаемого реверсивным двигателем, усилител и датчика перемещени порщн . Кроме того, предлагаемое устройство дл измерени -дифференциального давлени снабжено выключателем, разрывающим цепь двигател , приче М величина дифференциального давле ни фиксируетс напр же. нием, снимаемым с усилител . С целью компенсации темнератури1 1хThe proposed method for measuring pressure in a well using a stringed sensor differs from the known ones in that sequential measurement of static pressure is carried out in a sensible way when using a string sensor as a null body, and then disconnecting the compaction circuit, while measuring differential pressure using a sensor. This method simplifies the device used to measure pressure. To implement the proposed pressure measurement method, a device is proposed which consists of a string sensor with a membrane sensing element and differs from those known in that for measuring static pressure, the sensor is made of: an external pressure compensating piston moved by a reversible motor, an amplifier and a displacement sensor. In addition, the proposed device for measuring the differential pressure is equipped with a switch that breaks the engine circuit, and M the differential pressure value is fixed by force. taken off the amplifier. In order to compensate temnerururi1 1x

№ 148768-2 -No. 148768-2 -

ошибок, устройство снабжено электрическим датчиком температуры, ввод щим в сигнал датчика давлени .error, the device is equipped with an electric temperature sensor that leads to a pressure sensor signal.

На 4epffefee показана блок-схема предлагаемого устройства дл измерени давлени в ск§ажииах.4epffefee shows a block diagram of the device for measuring pressure in squash.

Дл проведени гидродинамических исследований нефт ных скважин лримен ют глубинйые манометры и дифманометры различных типов .,t;.iIn order to conduct hydrodynamic studies of oil wells, deep manometers and differential manometers of various types are used., T;. I

Дл производ,ств,а изм-ере11ий этими приборами необходимо вначале измерйть глубинным манометром статическое давление и глубинным термографом температуру на данной глубине.For production, STV, and the measurement of these devices, you must first measure the static pressure and the temperature at a given depth with a depth gauge using a depth gauge.

Кроме того, глубинные дифманометры имеют определенный предел измерени дифференциалиного давлени , что крайне неудобно при исследовании скважин.In addition, depth differential pressure gauges have a certain limit for measuring the differential pressure, which is extremely inconvenient when examining wells.

Глубинные манометры основаны на измерении деформации упругого элемента и не могут быть применены дл измерений .небольших перепадов при большом статическом давлении вследствие недостаточной чувствительности.Depth gauges are based on measuring the deformation of an elastic element and cannot be used to measure small differences with high static pressure due to insufficient sensitivity.

Предлагаемое устройство глубинного дистанционного .манометра лишено указанных недостатков.The proposed device is a deep remote. Manometer without these disadvantages.

Устранение недостатков достигнуто за счет сочетани двух .методов измерени давлени : компенсационного метода измерени статического давлени и метода измерени дифференциального давлени струнным датчиком.The elimination of deficiencies is achieved through a combination of two pressure measurement methods: a compensation method for measuring static pressure and a method for measuring differential pressure with a string sensor.

При измерении статического давлени компенсационным мето/том струнный датчик играет роль индикатора нулевого положени .When measuring static pressure with a compensation method / volume, the string sensor plays the role of a zero position indicator.

Любое изменение статического давлени в скважине вызывает смеш ,ение разделител от нулевого положени и по вление соответствующего сигнала рассогласовани .Any change in the static pressure in the well causes mixing of the separator from the zero position and the occurrence of a corresponding error signal.

Это рассогласование приводит в действие след ший двигатель, который , действу Поршне.м на сжатый воздух в измерительной камере прибора, компенсирует смещение мембраны.This mismatch drives the next motor, which, acting on the compressed air in the measuring chamber of the instrument, compensates for the displacement of the diaphragm.

Число оборотов двигател или линейное перемещение поршн служит мерой статического давлени .Engine speed or linear piston movement is a measure of static pressure.

При достижении заданного значени статического давлени след щий двигатель отключаетс и дальнейшее изменение давлени воспринимаетс только струнным датчиком. Запись измер емого дифференциального давлени производитс вторичным прибором.When the target static pressure is reached, the tracking motor is turned off and a further pressure change is sensed only by the string sensor. Measured differential pressure is recorded by a secondary instrument.

Вследствие отсутстви движушихс частей объем измерительной камеры не мен етс и величина дифференциального давлени зависит только от изменени частоты струнного датчика.Due to the absence of moving parts, the volume of the measuring chamber does not change and the magnitude of the differential pressure depends only on the change in the frequency of the string sensor.

Таким образом, нрибор последовательно измер ет статическое и дифференциальное давлени нри любой величине статического давлени без предварительного его измерени .Thus, the instrument sequentially measures the static and differential pressures at any static pressure value without first measuring it.

При достижении предела измерени дифференциального давлени вновь включаетс след щий двигатель и давление в измерительной камере приводитс к давлению в скважине. После этого можно вновь измер ть струнным датчиком дифференциальное давление.When the differential pressure measurement limit is reached, the follow-up motor is switched on again and the pressure in the measuring chamber results in pressure in the well. Thereafter, the differential pressure can be measured again with a string sensor.

При этом предел измерени дифференциального давлени может быть увеличен до предела, измерени манометра статического давлени .In this case, the limit of measuring the differential pressure can be increased to the limit, by measuring the static pressure gauge.

Вли ние температуры учитываетс в приборе температурным датчиком , ввод щим сигнал поправки в цепь обратной св зи устройства.The effect of temperature is taken into account in the device by a temperature sensor, which inputs a correction signal into the feedback circuit of the device.

Погрещнрсть измерени дифференциального давлени вследствие применени двух методов измерени he зависит от погрешности определени статического давлени и вл етс функцией погрешности только струнного датчика со вторичным прибором.The error of measuring the differential pressure due to the use of two methods of measuring he depends on the error in determining the static pressure and is a function of the error of only a string sensor with a secondary device.

Устройство (см. чертеж) состоит из первичного прибора - глубинного снар да, опускаемого в скважину, и вторичного прибора, наход щегос на поверхности.The device (see drawing) consists of a primary device - a deep projectile lowered into the well, and a secondary device located on the surface.

Корпус / глубинного снар да разделен на п ть секций.The shell / depth projectile is divided into five sections.

В лервой секции / помещаетс след щий двигатель 2 с редуктором У и датчик 4 линейных перемещений. В секции // размещены порщень 5, поступательно перемещающийс в цилиндре 6, датчик температуры 7, струННый датчик 8 и генератор 9.A servo motor 2 with a gearbox Y and a sensor 4 linear displacements are placed in the left section /. A section 5 contains a piston 5 moving progressively in cylinder 6, a temperature sensor 7, a string sensor 8 and a generator 9.

Секци // отделена от заполненной жидкостью секции /// гибким разделителем 10, к которому жестко прикреплена струна датчика давлени .The section // is separated from the section filled with liquid /// by the flexible separator 10 to which the pressure sensor string is rigidly attached.

В секции IV, сообщенной с окружающей средой, размещен клапан 11, жестко св занный с сильфоном 12, разобщающи М секции IV & V.In Section IV, communicated with the environment, a valve 11 is placed, rigidly connected to the bellows 12, separating the M sections of IV & V.

Вторичный прибор состоит, из переключател 13, усилител 14, уз .ла 15 введени температурной поправки (сумматора), узла 16 установки нулевого сигнала датчика давлени и регистраторов давлени - Р, дифдавленн - ДР, температуры - Т.The secondary device consists of a switch 13, an amplifier 14, a node 15 for introducing a temperature correction (adder), a node 16 for setting the zero signal of the pressure sensor and pressure recorders - P, differential - OT, temperature - T.

Полость ;под порщнем 5 заполнена сжатым газом под давлением PU, равным 10-25% от предела измерени манометра.Cavity; under pressure 5, it is filled with compressed gas at a pressure of PU equal to 10-25% of the gauge measurement limit.

Дл разгрузки гибкого разделител Уб от одностороннего давлени РО клапан 11 перекрывает отверстие в секции ///, заполненной жидкостью. Таким образом, при отсутствии внешнего давлени разделитель 10 находитс в нулевОМ положении. Дл перекрыти клапана секци V также заполн етс сжатым газом под давлением PQ.To discharge the flexible separator U from the one-way pressure P0, the valve 11 blocks the opening in the /// section filled with liquid. Thus, in the absence of external pressure, separator 10 is in the zero position. To close the valve, section V is also filled with compressed gas under pressure PQ.

При спуске прибора в скважину давление внещней среды через отверсти в секции IV воздействует на сильфон 12.When the device is lowered into the well, the pressure of the external medium through the holes in section IV acts on the bellows 12.

При достижении давлени в скважине, равного РО, клапан // открываетс и секци /// сообщаетс с внещней средой.When the pressure in the well is equal to PO, the valve // opens and the /// section communicates with the external medium.

Под действием измер емого -давлени разделитель 10 смещаетс , измен нат жение струны датчика 8, что приводит к соответствующему изменению собственной частоты колебани струны.Under the action of the measured pressure, the separator 10 is shifted, changing the tension of the string of the sensor 8, which leads to a corresponding change in the natural frequency of vibration of the string.

Вдоль струны, вибрирующей в посто нном -магнитном поле с частотой собСтвенных колебаний, генерируетс э. д. с. с той же частотой. Э. д. с. подаетс на генератор-преобразователь 9, обратна св зь которого создает режиМ незатухающих колебаний .струны. Переключатель 13 устанавливаетс в положение Р . Измер ема величина через усилитель 14 поступает на сумматор 15, где сравниваетс с напр жением установки нулевого сигнала датчика давлени , соответствующим начальным значени м давлени PQ и температуры IQИзменение давлени в скважине приводит к по влению некоторой величины рассогласовани , котора отрабатываетс след щим двигателем 2.Along the string, vibrating in a constant-magnetic field with a frequency of self-oscillations, e is generated. d. with the same frequency. E. D. is supplied to a converter generator 9, the feedback of which creates a mode of sustained oscillations of the string. Switch 13 is set to position P. The measured value through the amplifier 14 is supplied to the adder 15, where it is compared with the voltage setting of the zero signal of the pressure sensor corresponding to the initial values of pressure PQ and temperature IQ. The change in pressure in the well leads to the appearance of a certain error value, which is processed by the next engine 2.

След щий двигатель через редуктор 5 перемещает порщень 5, измен этим давление в «амере // до тех пор, пока давление в ней не станет равным наружному.The following engine, through the gearbox 5, moves the spruce 5, thereby changing the pressure in the amer // until the pressure in it is equal to the external one.

Таким образом, разделитель 10 вновь возвратитс в нулевое положение , частота колебаний струны станет равной начальной, что приведет к исчезновению рассогласовани .Thus, the separator 10 will return to the zero position again, the frequency of oscillation of the string will become equal to the initial one, which will lead to the disappearance of the mismatch.

Одновременно с этим датчик 4 линейных перемещений поршн 5 передает на регистратор Р величину измеренного давлени в скважине . Дл разгрузки поршн в секции // (над порщнем) имеютс отверсти , сообщающие эту полость с внешней средой.At the same time, the sensor 4 of the linear movements of the piston 5 transmits to the recorder P the value of the measured pressure in the well. For unloading the piston in the section // (above the piston) there are holes that communicate this cavity with the external environment.

Дл измерени дифференциального давлени переключатель 13 устанавливаетс в положение ДР, при этом разрываетс цепь обратной св зи струнного датчика со след щим двигателем.To measure the differential pressure, the switch 13 is set to the DR position, and the feedback circuit of the string sensor with the tracking motor is broken.

-3-№ 148768-3- № 148768

J(b 148768-4Дальнейшее изменение давлени в скважине от .величины зафиксированного статического давлени (дифдавление) восиринимаетс струнным датчиком.J (b 148768-4) The further pressure change in the well from the magnitude of the fixed static pressure (pressure) is sensed by a string sensor.

Нанр жение, соответствующее изменению давлени ДР, после сумматора 15 и усилител 14 поступает на регистратор. Одновременно с любым из описанных выше процессов измерени статического и дифференциа .льного давлений производитс измерение температуры с помощью датчика темлературы. Снимаемый с этого датчика сигнал подаетс на регистратор температуры Г и в сумматор 15, где алгебраически складываетс с напр жением, поступающим от датчика 8 давлени .The application corresponding to the change in pressure of the DR after the adder 15 and the amplifier 14 enters the recorder. Simultaneously with any of the static and differential pressure measurement processes described above, temperature is measured using a temperature sensor. The signal taken from this sensor is fed to a temperature recorder G and to an adder 15, where it is added algebraically to the voltage coming from the sensor 8 of pressure.

Это обеспечивает введение температурной поправки в локазани статического и дифференциального давлений.This provides for the introduction of temperature corrections in the local pressure and differential pressures.

Предлагаемый способ измерени давлени может быть применен дл ; нефт ой и газовой промышленности.The proposed pressure measurement method can be applied to; oil and gas industry.

Предмет изобретени Subject invention

: .1. Способ измерени давлени в скважинах с использованием струнного датчика давлени , отлича ющийс тем, что, с целью последовательного измерени статического и дифференциального давлений и упрощени примен емой при этом аппаратуры, измер ют компенсационным способом статическое давление при использовании струнного датчика в качестве нуль-органа, а затем отключают цепь компенсации и тем же датчиком измер ют дифференциальное давление.: .one. A method of measuring pressure in wells using a string pressure sensor, characterized in that, in order to consistently measure static and differential pressures and simplify the equipment used in this, the static pressure is measured in a compensatory manner using a string sensor as a null organ, then the compensation circuit is disconnected and the differential pressure is measured with the same sensor.

2.Устройство дл измерени давлени в скважинах по п. 1, включающее струнный датчик с мембранным чувствительным элементом, отличающеес тем, что, с целью измерени статического давлени , его датчик состоит из компенсирующего наружное давление поршн , перемещаемого реверсивным двигателем, усилител и датчика перемещени поршн .2. A device for measuring pressure in wells according to claim 1, comprising a string sensor with a membrane sensing element, characterized in that, in order to measure the static pressure, its sensor consists of a piston compensating external pressure, moved by a reversible motor, and a piston displacement sensor .

3.Устройство по п. 2, отл ичающеес тем, что, с целью измерени дифференциального давлени , оно снабжено выключателем, разрывающим цепь двигател , а величина дифференциального давлени фиксируетс напр жением, снимаемым с усилител .3. The device according to claim 2, is distinguished by the fact that, in order to measure the differential pressure, it is provided with a switch that breaks the motor circuit and the differential pressure value is fixed by the voltage removed from the amplifier.

4.Устройство по пп. 2иЗ, отличающеес тем, что, с целью компенсации температурных ошибок, оно снабжено электрическим датчиком температуры, .ввод щим поправку в сигнал датчика давлени .4. Device on PP. 2 and 3, characterized in that, in order to compensate for temperature errors, it is equipped with an electric temperature sensor that inputs a correction to the pressure sensor signal.

uu