Для исследования глубиннонасосных скважин применяют
специальные глубинные манометры — лифтовые, которые устанавливают под насосом.
Такие манометры спускают в скважины на трубах вместе с насосом. Часовой
механизм манометра заводится на длительное время (до 10 суток и более). За этот
период проводят весь цикл исследования скважины.
Исследование
насосной скважины с непосредственным замером забойных давлений глубинным
манометром связано с остановками скважины и потерей добычи нефти.
- Поэтому такие исследования насосных скважин проводят в исключительных случаях: при необходимости определения пластовых давлений в различных частях залежи для построения карт изобар или для разовой проверки данных, полученных при исследовании скважин другими методами.
В большинстве
случаев при исследовании глубиннонасосных скважин находят зависимость «дебит —
динамический уровень» или определяют забойное давление по высоте динамического
уровня жидкости в скважине.
Расстояние от
устья до динамического уровня измеряют эхолотом или маленькой желонкой,
спускаемой на проволоке в затрубное пространство скважины при помощи лебедки
(аппарата Яковлева).
Широкое
распространение получили различные эхометрические установки для замера
динамического уровня, основанные на принципе отражения звуковой волны от
уровня жидкости в затрубном пространстве скважин.
Если у устья
скважины создать выстрелом или воздушной хлопушкой звуковую волну, то эта
волна, распространяясь по стволу скважины, дойдет до уровня жидкости, отразится
от него и в виде эхо снова возвратится к устью скважины. Момент возбуждения и возвращения
звуковой волны отмечается пером прибора на ленте, движущейся с постоянной
скоростью. Умножив время, прошедшее от момента возбуждения до возвращения
волны, на скорость звука, получают расстояние, которое прошла звуковая волна,
равное удвоенной глубине уровня.
Из
элементарной физики известно, что звуковые волны распространяются в различных
газах со скоростью 250—400 м/с в зависимости от природы газа, его плотности и температуры.
Приборы для
определения уровней в скважинах, построенные на принципе отражения звуковой
волны от уровня жидкости, называются эхолотами или эхометрами. В НГДУ широкое
распространение получили эхолоты конструкции В. В. Сныткина.
Рис. 1. Схема эхометрической
установки.
Эхолот
состоит из пороховой хлопушки 1, представляющей собой тройник из сваренных под
углом двух цельнотянутых труб. Открытый конец прямой трубы (колена хлопушки),
на который навинчен конус, при помощи резиновой трубки герметично вставляется
в отверстие планшайбы на устье скважины. В верхнем конце этой прямой трубы
имеется ударник — устройство для возбуждения взрыва пороха, заряд которого
помещен в специальной гильзе. В средней части трубы находится пламегаситель 2,
представляющий собой металлическую шайбу с мелкими отверстиями, которая, понижая
температуру пороховых газов, предотвращает взрыв газовой среды в межтрубном
пространстве скважины. Выстрел производят ударом руки по ударнику.
В другой
трубе, приваренной под углом к прямой трубе, помещен термофон 3. Это
вольфрамовая нить, по которой протекает постоянный электрический ток силой
0,2—0,3 А, нагревающий ее до температуры 100° С. Термофон получает питание от
батарейки напряжением 3—6 В. Звуковые импульсы, воздействуя на вольфрамовую
нить, вызывают изменение ее температуры, в результате чего изменяется сила тока
в цепи термофона. Это изменение силы тока в цепи термофона передается через
усилитель 4 регулятору 5, который фиксирует соответствующие пики на диаграмме
6, движущейся с постоянной скоростью от электромоторчика 7. Эхолот питается от
сети напряжением 220 В.
При создании
взрыва в хлопушке звуковая волна распространяется по стволу скважины со
скоростью звука, отражается от уровня жидкости и снова возвращается к устью скважины, где
улавливается термофоном. Так как определение скорости распространения звука в
газовой среде скважины связано со значительными техническими трудностями, на
колонне насосных труб устанавливают отражатели звука — реперы, расстояние от
которых до устья скважины предварительно точно измеряют. Репер (рис.2)
представляет собой патрубок длиной 300—400 мм, который приваривают к верхнему торцовому концу
муфты насосной трубы и спускают в скважину ближе к уровню жидкости, но так,
чтобы он не мог оказаться под уровнем.
Рис. 2. Схема установки репера.
1-насосная труба; 2-репер;
3-стопорный винт; 4-обсадная колонна.
Рис. 3. Типовая эхограмма.
По времени
прохождения звуковой волны до репера (что фиксируется на эхограмме) определяют
скорость звука в скважине и по ней уже находят глубину стояния динамического
уровня.
Лента прибора
движется с постоянной скоростью, равной 100 мм/с, и по измеренному расстоянию
между пиками (отражение волн рисуется на эхограмме в виде пик) можно определить
время прохождения звука до репера и до уровня (рис. 3).