9.2.3.2 Глибинний дистанційний дебітомір дгд-4 із
парасольковим пакером
Схема дебітоміра ДГД-4 показана на рис. 9.3. Дебітомір складається з двох основних частин: вимірювальної частини, що являє собою датчик турбінного типу з магнітною муфтою і переривачем струму, і пакеруючого пристрою з пакером парасолькового типу, що розкривається з допомогою гідравлічного реле часу.
До складу датчика входять турбінка 5, магнітна муфта 4, пластинчастий магніт і переривач струму 3.
Вісь турбінки вільно обертається на конічних агатових підп’ятниках. за допомогою магнітної муфти 4 турбінка 5 обертається, що викликає коливання магнітної стрілки переривача струму 3, розміщеного в герметичній камері, виготовленій з латуні або бронзи. На вході рідини перед турбінкою встановлений струминовипрямляч 7, а на виході – обтікач потоку, що запобігає забрудненню магнітної муфти. Турбінка виготовлена з алюмінієвого сплаву або органічного скла і має шість лопатей.
Пакер приладу складається з дванадцятьох підпружинених пружинами 10 бронзових пелюсток 12, що виготовлені з пружинної стрічки зі сталевими ребрами жорсткості і можуть обертатися навколо своїх осей. Під час спуску на задану глибину пелюстки пакера утримуються в закритому стані муфтою 14, жорстко з’єднаною з підпружиненою тягою 9.
Переміщенню тяги вниз перешкоджає кульковий затвор 15. При цьому вхідні вікна 11 закриті пелюстками пакера, а вихідні вікна 6 – рухомою втулкою 8, яка з’єднана з муфтою
Рисунок 9.3 – Схема глибинного
дистанційного
дебітоміра ДГД-4
тягою. Пакер приладу розкривається автоматично після витримки певного часу з допомогою гідравлічного реле часу, що розміщене в нижній частині приладу. Воно складається з двох камер, роз’єднаних підпружиненим поршнем 20. Усі деталі гідравлічного реле часу знаходяться всередині корпуса 17. З моменту взведення реле його поршень під дією зусилля розтягнутої пружини 19 повільно переміщається вверх, витісняючи трансформаторну оливу через дросельний вкладиш 18 з верхньої камери реле в нижню. В кінці свого ходу поршень, вийшовши в розточену частину циліндра вкладиша, переміщається стрибком, досягає крайнього верхнього положення, штанга 16 ударяє по ковпачку кулькового затвора 21 і відкриває його. Кульки затвора, випадаючи в розточку ковпачка, звільняють тягу. Звільнена тяга під дією зусилля стиснутої пружини переміщується вниз і тягне за собою муфту і втулку. Під дією пружин пелюстки пакера розходяться, утворюючи парасолю, яка перекриває кільцевий зазор між стінками свердловини і корпусом приладу. Одночасно з цим відкриваються вікна дебітоміра. З цього моменту рідина, що поступає в свердловину із пласта, потрапляє в робочий канал дебітоміра і у вимірювальний датчик.
Внаслідок того, що під час спуску приладу пакер утримується в закритому стані, то вхідні і вихідні вікна приладу закриті: нижні – пелюстками пакера, а верхні – рухомою втулкою, з’єднаною тягою з муфтою, що утримує пелюстки пакера. Вікна відкриваються тільки на вибої свердловини одночасно з розкриттям пакера. Таким чином, турбінка приладу не обертається під час спуску (що збільшує ресурс її роботи) і надійно захищена від забруднення парафіном і механічними домішками. Для усунення можливості забруднення турбінки (особливо її опор) при вимірюванні дебіту прохідні вікна обладнані сітчастими фільтрами. Крім того, в приладі з метою захисту рухомих деталей гідравлічного реле часу від забруднення перед розділювальним поршнем 22 встановлений сітчастий фільтр 23. Деталі кулькового затвору також захищені від забруднення.
в якості робочої рідини гідравлічного реле використовують оливу, в’язкість якої підбирають в залежності від часу витримки і температури в свердловині. Гідравлічне реле зрівноважується по відношенню до зовнішнього тиску в свердловині розділювальним поршнем.
Крім того, до складу приладу входять кабельна головка 1, електронний блок 2 і пружина 13.
Границі вимірювання дебіту приладом ДГД-4 становлять від 5 до 200 м3/доб, діаметр 42 мм, довжина 1250 мм, маса 7,5 кг.
Перевагами дебітоміра ДГД-4 є надійність в експлуатації і простота конструкції за рахунок використання гідравлічного реле часу, що є більш характерним для приладів з місцевою реєстрацією показів.
Недоліком приладу є те, що у випадку необхідності зняття профілів продуктивності свердловини по декількох пропластках його необхідно піднімати з розкритим пакером. Це може спричинити пошкодження пакера і вимагає обладнання башмака колони насосно-компресорних труб спеціальною воронкою. Крім того, пакер парасолькового типу не забезпечує постійного перекриття кільцевого зазору (якість перекриття зазору залежить від величини вимірюваного дебіту, від технічного стану експлуатаційної колони та інших факторів).
Цей недолік усунуто в дистанційному дебітомірі ДГД-2, в якому використовується абсолютний пакер. Дебітомір ДГД-2 призначений для визначення величини припливу рідини із окремих пропластків продуктивного горизонту в нафтових свердловинах при фонтанному або компресорному способі видобутку нафти. Вимірювальний перетворювач приладу складається із турбінки і магнітного переривача струму. При обертанні турбінки відбувається періодичне переривання струму з частотою, пропорційною частоті обертання турбінки. Абсолютний пакер дебітоміра являє собою гофровану трубку, виготовлену із еластичної гуми. Розкриття і закриття пакера здійснюється з допомогою насоса, що приводиться в дію електродвигуном постійного струму. Відпомповують рідину із пакера шляхом реверсування електродвигуна за рахунок зміни напряму струму. В якості вторинного приладу використовується електронний вимірювальний прилад ИД-3, що має два діапазони вимірювання.
Дебітоміри ДГД-5, ДГД-6, ДГД-7 і ДГД-8 призначені для дослідження свердловин, обладнаних ліфтом невеликого діаметра. Ці дебітоміри обладнані пакерами ліхтарного типу і електромеханічним приводом. Дебітоміри ДГД-8 і ДГД-6 (малогабаритний дебітомір з діаметром корпусу 30 мм) використовують також для дослідження глибиннонасосних свердловин через затрубний простір.
Дебітоміри-витратоміри РГД-2М, РГД-36, РГ-1 і “Кобра-36Р” застосовують для дослідження фонтанних і нагнітальних свердловин. Вимірювальний перетворювач цих приладів складається із турбінки з кільцевим постійним магнітом і переривача струму. Основні відмінності цих приладів полягають в конструкції пакеруючого пристрою.
Одним з найбільш надійних і простих в експлуатації приладів є дебітомір-витратомір РГД-2М. Він випускається на діапазони вимірювання 5 – 50 м3/доб (з пакером) і 5 – 90 або 1000 – 3000 м3/доб (без пакера). Прилад може працювати при тисках до 35 МПа і температурі до +70 оС. Діаметр корпусу 42 мм, довжина не перевищує 1800 мм.
В приладі РГД-2М застосовується пакер ліхтарного типу, що складається із пружинних стрічок, прикріплених до рухомих втулок, і манжети у вигляді порожнистого зрізаного конуса з діафрагмою. Пакер розкривається за допомогою електродвигуна блока керування, що через редуктор обертає два ходові гвинти.
Пакер утримується в закритому стані за допомогою рухомої труби, яку насувають на пакер. Крім того, це запобігає пошкодженню пакера при спуско-підіймальних операціях. Вхідні вікна при цьому закриті. Вертушка під час спуску приладу не працює і надійно захищена від забруднення.
Після досягнення приладом заданої глибини вмикають електродвигун, що за допомогою гвинтової пари переміщує рухому трубу вверх. При цьому спочатку відкриваються вікна для проходу рідини через прилад. Потім труба зчеплюється з тягою, що з’єднана з втулкою, яка має виступи. При подальшому русі труби втулка переміщує нижню основу пакера. Пружинні стрічки пакера вигинаються і притискають манжету до колони. Пакер закривається за рахунок пружності пружинних стрічок, які розпрямляються при переміщенні тяги вниз. Для забезпечення потрібного коефіцієнта пакеровки на діафрагмі є калібровані отвори.
Керування роботою приладу проводиться з поверхні. Вторинний прилад витратоміра складається з реєструючого пристрою, стабілізованого джерела живлення і пристрою для керування приводом пакера.
За кордоном дистанційні витратоміри турбінного типу розробляються американською фірмою Хамбл (дебітомір Флопак) і Шлюмберже (Франція, США). В розроблених цими фірмами дебітомірах використовують різні технічні рішення, що в основному є подібними до розглянутих вище: використовують пакеруючі пристрої з абсолютним гофрованим пакером, що розкривається за допомогою аксіального поршневого насоса (при цьому прилад спускають на трижильному кабелі); турбінні датчики витрати і гідравлічні пакери; безпакерні прилади та ін.