Определение положения уровня жидкости в затрубном пространстве скважины

Одним из методов исследования глубинно-насосных скважин является эхометрия. По результатам эхометрии определяется уровень жидкости в затрубном пространстве скважины. Исследование производится с помощью эхолота – прибора для измерения положения уровня жидкости в скважине. В настоящее время применяются различные типы эхолотов, но принцип работы всех приборов идентичен. Широкое применение нашли эхолоты серии «Судос».

Суть процесса измерения — эхолотирования заключается в следующем. В трубное пространство с помощью датчика импульса звуковой волны (пороховой хлопушки) посылается звуковой импульс. Звуковая волна, пройдя по стволу скважины, отражается от уровня жидкости, возвращается к устью скважины и улавливается кварцевым микрофоном. Микрофон соединен через усилитель с регистрирующим устройством, которое записывает все сигналы (исходящий и отраженный) на бумажной ленте в виде диаграммы. Лента перемещается с помощью лентопротяжного механизма с постоянной скоростью.

Если известно время, прошедшее с момента посылки звукового импульса в скважину до момента прихода отраженного импульса, а также скорость распространения звуковой волны в газовой среде, уровень жидкости H_у можно определить по формуле:

где V_з – скорость распространения звуковой волны; t_у – время пробега волны от устья до уровня и обратно.

Скорость распространения звуковой волны зависит от физических свойств газа, заполняющего скважину, температуры, давления и т.д. Поэтому при каждом измерении ее определяют косвенным путем по известному расстоянию до какой-либо точки. Межтрубное пространство скважин с этой целью оснащается специальными отражателями звуковых волн — реперами, расстояние от которых до устья скважины известно. Для получения достаточно отчетливого отраженного импульса репер должен перекрывать поперечное сечение колонны на 60-70%.

Таким образом, если известно время прохождения звукового импульса от устья скважины до репера и обратно, скорость распространения волны в данной среде можно определить по формуле:

где Н_р – известное расстояние от источника звукового импульса до репера; t_р – время прохождения звуковой волны от устья до репера и обратно.

Зачастую для определения местоположения уровня жидкости применяют поправочные коэффициенты, учитывающие газовый фактор и затрубное давление скважины. Глубина расположения уровня жидкости в скважине определяется путем умножения поправочного коэффициента на расстояние между импульсами на эхограмме.

Коэффициенты для определения уровня жидкости в скважине при газовом факторе 87 м 3 /м 3 приведены в табл. 7.3.1.

Коэффициенты для определения уровня жидкости в скважине

Затрубное давление, МПа	Поправочный коэффициент	Затрубное давление, МПа	Поправочный коэффициент
6,4	0,25	7,1
0,05	6,6	0,30	7,1
0,10	6,8	0,35	7,2
0,15	6,9	0,40	7,2
0,20	7,0	0,45	7,3

В современных эхолотах информация представлена в цифровом виде и значения уровней выводятся с учетом поправочных коэффициентов, что значительно упрощает выполнение работ по определению уровней, но требует высокой точности при настройке прибора.

Тема 1.6 Измерение уровня жидкости

Студент должен:

знать: классификацию приборов для измерения уровня жидкости, их устройство и принцип действия; особенности измерения уровня жидкости в скважинах;

уметь: определять пригодность уровнемера к эксплуатации по результатам поверки.

Роль измеряемого параметра в управлении технологическим процессом. Классификация приборов для измерения уровня жидкости. Поплавковые, буйковые, пьезометрические, электрические, радиоактивные и акустические уровнемеры, их устройство и принцип действия.

Особенности измерения уровня жидкости в скважинах. Классификация глубинных уровнемеров. Погружных пьезограф. Звукометрический метод измерения уровня жидкости в скважинах. «Судос-мини» (контроль статического и динамического уровня). Динамограф-эхолот ДН-9.

Лабораторные работы № 4

Литература: 1, с. 97…106

Методические указания

Измерение уровня жидкости в резервуарах осуществляется с целью контроля технологического процесса, оперативного учета добычи нефти и наполнения резервуара. Измерение уровня жидкости в скважинах выполняется для контроля изменения пластового давления, для исследования характера притока жидкости из пласта.

Приборы для измерения уровня можно классифицировать по назначению и по принципу действия. В РФ и за рубежом для измерения уровня нефти и нефтепродуктов в резервуарах широко применяются поплавковые уровнемеры типа УДУ. Это обусловлено простотой их конструкции, достаточно высокой точностью, надежностью и достаточно низкой стоимостью. Кроме того, эти уровнемеры удобны для товароучетных операций в резервуарных парках.

При автоматизации процессов сбора и транспортировки широко применяют электрические уровнемеры, в т. ч. буйковые, контактные и емкостные. Также в нефтяной промышленности широко применяются пьезометрические уровнемеры.

Приборы для измерения уровня жидкости в скважинах по принципу действия можно разделить на поплавковые и звукометрические. По характеру действия — на приборы непрерывного и дискретного (прерывного) действия. По методу регистрации — с местной регистрацией и дистанционные.

Поплавковый (погружной) компенсационный пьезограф предназначен для измерения изменений уровня в скважине. Прибор опускают в пьезометрическую скважину под уровень жидкости на определенную глубину Н. При этом на чувствительный элемент — сильфон будет действовать давление столба жидкости. Сжатие сильфона обеспечивает компенсацию давления и запись этого усилия во времени.

Необходимо разобраться в сущности звукометрических методов. Ознакомиться с конструкцией эхолотов типа ЭП-1 со вторичным самопишущим прибором, а также с показывающим вторичным прибором.

В настоящее время нашли применение программно-аппаратные комплексы типа «Микон» — это система акустического контроля уровня жидкости в скважинах и динамического контроля работы скважин с ШГН, а также типа «Судос-МИНИ», обеспечивающих контроль статического и динамического уровня, регистрацию давления газа в затрубном пространстве и динамограф-эхолот ДН-9 переносной компьютеризованный.

Вопросы для самоконтроля

1. С какой целью в поплавковых уровнемерах типа УДУ поплавок подвешивается на перфорированной ленте?

2. Для чего используется гидрозатвор в поплавковых уровнемерах?

3. Какое преимущество имеют буйковые уровнемеры при сравнении с поплавковыми?

4. Сущность звукометрического метода измерения уровня жидкости в скважине.

5. На чем основан принцип действия пьезометрических уровнемеров?

6. Как используется регистрация давления газа в затрубном пространстве при отбивке уровня жидкости в скважине?

Тема 1.7 Контроль процессов добычи нефти и газа

Студент должен:

знать: устройство и принцип действия приборов для измерения плотности и вязкости;

уметь: анализировать содержание воды в нефти.

Измерение физических свойств веществ и примесей. Измерение плотности. Плотномеры. Измерение вязкости. Вискозиметры. Анализаторы содержания воды в нефти. Влагомеры ВСН-БОЗНА. Контроль работы глубинонасосных установок, датчик динамографа стационарный ДПН-СТ10.

Лабораторные работы №5

Литература: 1 с. 106. 117

Методические указания

Плотность нефти также характеризуется ее качеством и может указывать на наличие в ней примесей. По принципу действия плотномеры можно разделить на: поплавковые, гидростатические, радиоактивные и ультразвуковые.

Для измерения вязкости используют вискозиметры с падающим шариком, ротационные и другие.

Вода в нефти — нежелательный компонент, вредный балласт, поэтому на нефтяных промыслах продукцию скважин обезвоживают на специальных установках. Для определения содержания воды в нефти применяют диэлькометрические и спектрофотометрические влагомеры типа УВН, ВСН и др.

Содержание солей в нефти также крайне не желательно, так как это может привести к разрушению нефтеперерабатывающей аппаратуры. Предельное содержание солей в нефти регламентируется государственным стандартом. Для контроля содержания солей в нефти в настоящее время существуют приборы, основанные на растворении пробы нефти в смеси полярных и неполярных растворителей в заданном соотношении и на измерении электропроводности полученного раствора, которая пропорциональна содержанию солей в нефти.

С целью контроля работы глубинонасосных штанговых установок используют гидравлический динамограф типа ГДМ-3, динамограф-эхолот ДН-9, комплексы «Микон» и др.

С целью дистанционного контроля работы глубинонасосных установок используется датчик динамографа стационарный ДПН-СТ10.

Вопросы для самоконтроля

1. На чем основан принцип действия поплавковых плотномеров?

2. Объясните принцип действия радиоактивного плотномера.

3. По какому параметру определяется условная вязкость жидкости?

4. Расскажите принцип действия вискозиметра с падающим шариком.

5. На чем основан принцип действия гидравлического динамографа ГДМ-2?

6. Какие особенности имеет стационарный датчик динамографа ДПН-СТ10?

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Как пользоваться эхолотом – практические советы

Чтобы это понять, нужно вначале разобраться, что же это такое и зачем он нужен. Прежде всего – это прибор, использующий ультразвуковые излучения для получения информации о характере дна водоема. В конструкции устройства имеется излучатель и приемник излучения.

Поскольку в работе прибора используются высокочастотные излучения, он способен различать и движущиеся предметы (рыбу) и показывать ее на экране в режиме реального времени. То есть, пользователь может визуально наблюдать действительную жизнь подводного мира и согласовывать свои действия с реальной обстановкой.

Что собой представляет эхолот для рыбалки

1. Как это работает

Эхолоты, они же сонары, разработаны примерно в сороковых годах прошлого столетия для обнаружения подлодок.

Первые сонары для спортивного рыболовства появились в 1957г. Основными узлами прибора являются:

1. Передающее устройство – генерирует сигнал как электрические импульсы и подает его на датчик.
2. Датчик – преобразует полученный сигнал в звуковые излучения.
3. Приемник возвратного сигнала – улавливает отраженный от подводных предметов сигнал, в соответствии с задержкой времени возврата звуковой волны определяется расстояние до точки отражения и, таким образом, формируется картинка рельефа дна и места нахождения перемещающихся объектов (рыбы). Излучение безвредно и не ощущается живыми существами.
4. Дисплей – отражает картинку невидимого под водой пространства в режиме реального времени.

2. Доступные операции и характеристики

1. Чувствительность. Функция руководит способностью изделия к приему сигналов. При необходимости рассмотреть подробности нужно плавно повышать уровень чувствительности до достижения нужного результата. Когда экран показывает большое количество помех, нужно понизить чувствительность до получения четких отражений «дужек рыб», если таковая там присутствует. Величину чувствительности можно изменять как на ручном управлении, так и при включенной автоматике этой функции. Методики подстройки на обоих режимах идентичны, а итоговые эффекты различны. Авторежим позволит нарастить чувствительность до предела, а вот снизить ее удастся только до уровня, когда различается рельеф дна. На ручном режиме можно настроить прибор до экстремальных значений в обе стороны, различать рельеф дна можно примерно от уровня 50% чувствительности.
2. ASP – функция представляет собой устройство, позволяющее фильтровать помехи различного происхождения. Оно постоянно анализирует скоростной режим плавсредства, световые интерференционные эффекты, и на автомате фильтрует сигналы различного характера, устраняя помехи. В терминах сонаров любые посторонние эффекты называются «шум». Шумы могут иметь самое различное происхождения, например звук работающего двигателя, работу устройства зажигания. ASP имеет четыре настройки режимов работы: OFF – выключено, LOW – для низкого уровня, MEDIUM – для помех среднего уровня, HIGH – для высокого. При наличии сильных помех лучше использовать режим HIGH, однако наиболее эффективно – найти место происхождения помех и устранить причину их возникновения.
3. ALARM – сигналы предупреждения. В конструкции заложены три вида таких сигналов: «Рыба» – FICH ALARM, срабатывает, когда приемник определяет совокупность сигналов как рыбу, следующий сигнал (ZONE ALARM) раздается во время перемещения в это место, и сигнал, предупреждающий о глубине, реагируя на приближении к отмели (Shallow), а также указывает глубину в месте расположения. Предупреждение срабатывает только от прибора наблюдения за дном водоема.
4. CHART SPEED – настройка скорости, с которой происходит обновление отображения на мониторе. Изначально этот показатель настраивается на максимальное значение. Во время стоянки лодки или при медленном дрейфе можно поменять установку на 50%, это действие позволяет улучшить качество изображения. При стабильном расположении на максимальных настройках проплывающие мимо рыбы будут обозначаться длинными горизонтальными линиями, при уменьшении скорости прокрутки эти линии станут короче.
5. DEPT CURSOR – курсор, указывающий глубину. Показан на дисплее черточкой с цифрами в окошке. При перемещении его можно получить данные о глубине расположения предмета.
6. FICH ID – идентификатор рыбы, компьютер рассматривает определенную совокупность отражений как рыбу. При этом он различает размер рыбы как мелкую, среднюю или крупную. Соответственно на экране появляется символическое изображение рыбки соответствующего размера. Нужно отметить, что в качестве рыбы бывает интерпретирована совокупность сигналов от любых плавающих предметов (ветки, водная растительность, водяные пузыри). Там, где сонар «обнаруживает» рыбу, ее может не быть и наоборот. Здесь может помочь только опыт рыболова и понимания основных законов подводного мира. А эхолот является лишь помощником на рыбалке.
7. FichReveal – режим выделяет из всех сигналов только определяющий рыб, используя при этом «серую шкалу». Это означает то, что сигналы послабее обозначаются белым цветом, а сильные – черным. В градации порядка десятка серых оттенков. При настройке прибора настоятельно рекомендуется отключение автоматики и настройки чувствительности до максимума.
8. GREENLINE – «серая полоса». Эта настройка позволяет отличать слабые сигналы от более интенсивных. Таким образом, можно отличить каменистое дно от илистого, которое дает размытый нечеткий абрис профиля дна, твердое дно выглядит как четкая широкая линия.

Разновидности эхолотов по лучевым показателям

Однолучевые. Сонары, которые излучают один поисковый луч. Работают до глубины 30 – 32 метра, угол расширения луча составляет в большинстве моделей 24 о . Некоторые модели комплектуются излучателями до 90 о .

Двухлучевые. Эти эхолоты имеют угол охвата порядка 60 о от оси первого (узкого) луча. Рыба, попадающая в зону действия узкого луча, высвечивается на экране светлыми значками, а находящаяся во втором луче – темными. Глубина обследования может составлять до 70 метров.

GARMIN STRIKER PLUS 5CV (выбор редакции)

• Размер дисплея: 5´´
• Разрешение экрана: 800 х 480 пикселей
• Тип дисплея: WVGA цветной
• Водонепроницаемость: да (IPX7)
• Технология сонара CHIRP: да (встроенная)
• DownVü: да, с CHIRP (встроенный)
• Мощность излучения: 500 Вт (среднеквадр.)
• Размеры: 18.8 х 11.6 х 5.4 см
• Вес: 0.5 кг
• Комплектация: эхолот, кабель питания, поворотное крепление, аппаратные средства, наклейка на бампер Garmin

Quickdraw Contours. Встроенное картографическое программное обеспечение позволяет создавать и хранить карты с контуром в 1 фут на площади до 2 миллионов акров.	GPS Fishfinder. Встроенный высокочувствительный GPS-приемник находит и поддерживает ваше местоположение, позволяет отмечать путевые точки для разных мест.	Garmin CHIRP. Позволяет получить почти фотографическое, широкое изображения того, что проходит под лодкой, поэтому подводные объекты и рыба хорошо различимы.

Цена без скидки: 7860 руб.

Ссылка на официальный сайт. Иногда проходят акции с весомыми скидками.

Многолучевые. Приборы могут иметь угол охвата до 90 о . Средний луч дает четкую картину дна водоема на глубине до 35 метров, а другие лучи показывают картинку по ходу движения лодки и за ее кормой. Четко отображается наличие рыбы по левому и правому бортам судна в движении.

Эхолоты 3D. Это семейство сонаров, оснащенных шестью излучателями и способные давать объемное изображение рыб и рельефа дна на специальном экране путем определяя расстояния до объектов. Применяемая шестилучевая система сканирования уникальна.

Эхолоты, смотрящие вперед. Эти приборы оснащены боковым излучателем, отслеживающим обстановку по ходу движения судна. Обзор увеличивается до угла 180 о , эффективно обнаруживая мели и другие препятствия на пути.

Беспроводные сонары. Излучатель прикрепляется к леске и забрасывается в нужное место. Связь с дисплеем осуществляется по беспроводному принципу. Работает на удалении до 320 метров.

Варианты использования сонаров

Для успешной рыбалки очень важно иметь представление о характере профиля дна. Известно, что рыба кормится на скатах, уклонах. Влияние оказывает угол подхода течения к неровностям дна. Пищевые субстраты, следуя за течением, оседают в более спокойной воде за увалом, и рыба это знает, не мешает знать и рыбаку. А поможет найти «клеевое место» именно эхолот.

1. Применение сонаров при ловле с берега

Здесь нам пригодиться эхолот с беспроводной связью, который можно забросить на расстояние при помощи обыкновенного удилища.

Осмотрев топографию дна при помощи сонара и определив теоретически перспективные места, можно приступать к рыбалке:

1. Вносим на место ловли прикормку. Ее назначение – создать пищевой след, по которому рыба придет к этому месту. Нужно помнить главное – назначение прикормки не кормить рыбу, а привлекать ее к месту лова.
2. Эхолот поможет определить, в какой форме ее вносить, если перед нами крутой уклон, то вносить прикормку нужно «блинами», а не круглыми комками, что более привычно.
3. Контролируем действенность прикормки – через небольшое время она должна здесь появиться и, если все остальное было сделано правильно, скоро это проявится в активном клеве.

Нужно только заметить, что эхолот – не панацея, он поможет правильно сориентироваться, но не обеспечит успех рыбалки. Слишком много в этом деле других факторов, влияющих на конечный результат.

2. Применение сонаров при ловле с лодки

Прежде всего, следует заметить несомненную пользу эхолота при перемещении по водоему, особенно по незнакомому. Он дает возможность не только изучить топографию дна для выбора перспективного места ловли, но и предупредит о возникновении препятствий для передвижения.

Одной из основных проблем при использовании эхолота с лодки – найти правильное место его установки, чтобы работе сонара не препятствовали кавитационные потоки пузырьков воздуха. Поэтому для начала предпочтительно соорудить временное крепление и путем проб и ошибок найти для него наилучшее место на борту судна.

Обычное место крепления – транец. В остальном же применение сонара на рыбалке преследует те же цели и задачи, что и при ловле с берега.

Как настроить эхолот

Уже только задумавшись о приобретении прибора, будущий пользователь задается вопросом о том, как его настроить для максимально эффективной работы. Продавец–консультант даст ожидаемый ответ – прибор настроен в оптимальном режиме и дополнительных настроек не требуется.

Вместе с тем:

1. При первом включении устанавливаются оптимальные настройки функций определения рельефа дна и поиска рыбы. Нужно обратить внимание, что значения выражаются в футах, и включается функция определения вида обнаруженных рыб.
2. Для внесения изменений в настройки нужно зайти в меню прибора и произвести необходимые поправки. Помните, что внесенные поправки сохраняются при выключении прибора, значит, при следующем включении они возобновятся в том виде, в котором были внесены. Для начинающих пользователей наиболее понятен режим идентификации, опытные предпочитают изменять его, поскольку этот режим может быть недостаточно информативным.
3. Наиболее частым изменениям обычно подвергается настройка изображения с целью узнать максимальные возможности прибора. Для достижения результата можно попробовать включение многоэкранного режима, либо нарастить просмотр изображений, «поиграть» в обе стороны с настройкой чувствительности или поменять диапазон глубин. Чем шире диапазон, тем более четкие изображения рельефа дна будут получены на экране.
4. При понижении чувствительности изменяется ширина луча, ищущего рыбу. Для обнаружения рыбных мест можно уменьшить диапазон и он будет более точно их определять. Главное не перестараться, иначе прибор не увидит не только мелкую рыбу, но среднюю.
5. Опытный рыболов применяет более «навороченные» варианты сонаров с расширенными возможностями настроек. Простого изменения чувствительности недостаточно, нужно иметь возможность регулировки ищущего луча и соответственно подстраивать диаграмму стандартного датчика.
6. Главное, перед началом применения внимательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации и правильно настроить эхолот, учитывая его конструктивные особенности.

Как разобрать данные на дисплее эхолота

Принцип действия сонара уже был рассмотрен выше, и он заключается в оценке времени прохождения звукового луча до препятствия и времени возврата отраженного луча к приемнику. Таким образом, компьютер прибора создает на дисплее профиль дна, определяет плотность грунта (твердый или илистые отложения), различает движущиеся в толще воды предметы и, в соответствии с заложенной в него программе, определяет их принадлежность, а сложные приборы определяют даже вид рыб и показывает их условное изображение.

На вертикальном столбце в левой части экрана отображаются глубины расположения подводных объектов. В некоторых приборах эту информацию можно получить нажатием на соответствующий курсор, более совершенные показывают данные в окошечке курсора постоянно.

Эхолоты для зимней рыблки

Эти приборы имеют ряд особенностей, связанных с условиями эксплуатации. Для таких изделий применяются специальные теплосберегающие корпуса. Для обеспечения питания на морозе применяются более емкие аккумуляторы, часто не встроенные, а выносные в соответственно утепленной упаковке.

Это позволяет использовать эхолоты в течение довольно длительного времени при температуре от -15 о С и ниже. Никаких особенностей в считывании информации с дисплея не существует. Кстати, на зимних сонарах не применяются жидкокристаллические экраны и используются специальные датчики.