Скважинное устройство для измерения оптических свойств нефти на устье скважины
Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при эксплуатации скважин, а именно при проведении исследований физических свойств добываемой нефти оптическими методами в промысловых условиях и может быть применена для исследования оптических свойств любых жидких сред в иных отраслях промышленности.
Целью полезной модели является получение в режиме реального времени достоверных данных о свойствах добываемой нефти для ее исследования и возможность осуществлять контроль изменений свойств коллекторов и флюидов на основе полученных сведений в промысловых условиях.
Поставленная цель достигается применением заявляемого скважинного устройства для измерения оптических свойств нефти на устье скважины.
Скважинное устройство для измерения оптических свойств нефти на устье скважины включает выкидную линию скважины и содержит приемный и выкидной блоки, аналого-цифровой преобразователь, электронный блок хранения и передачи данных, блок термостатирования и измерительный фотометрический блок с источником светового излучения, монохроматором, фотометрическим сенсором и прободержателем, при этом измерительный фотометрический блок содержит прободержатель переменного сечения с возможностью автоматического изменения сечения в зависимости от толщины слоя исследуемой нефти, а источник светового излучения выполнен с возможностью получения светового луча заданной длины волны и возможностью исследования нефти в необходимом спектральном диапазоне, в зависимости от ее плотности в видимой, ближней инфракрасной, и инфракрасной зонах в промысловых условиях.
Программное оснащение скважинного устройства обеспечивает выбор наиболее оптимального спектра электромагнитного излучения, автоматическое определение сечения прободержателя наиболее подходящего диаметра для определения коэффициента светопоглощения исследуемой нефти, и автоматизированную аппроксимацию измеренных свойств нефти в выбранном спектральном диапазоне с показателями работы скважин.
Дополняя существующие интеллектуальные системы, скважинное устройство может значительно улучшить управление разработкой нефтяных месторождений.
Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована при эксплуатации скважин, а именно при проведении исследований физических свойств добываемой нефти оптическими методами в промысловых условиях и может быть также применена для исследования оптических свойств любых жидких сред в иных отраслях промышленности.
Предпосылки для создания полезной модели.
Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.
В зависимости от выполняемых задач нефтяные скважины оборудуются интеллектуальными системами контроля гидродинамических и геофизических характеристик эксплуатируемых пластов и мониторинга оборудования в реальном масштабе времени для эффективного управления разработкой месторождений. При этом скважины комплектуются измерительными приборами, передающими устройствами, вычислительными системами, которые связаны электронной базой данных, и конструкция которых определяется назначением интеллектуальной системы, в частности основанной на определении оптических свойств добываемой нефти, включая высоковязкую нефть и природные битумы в промысловых условиях.
Известен способ оптического исследования скважин содержащий аппаратуру, включающую датчик, блок питания и наземное регистрирующее устройство (Авт.св. СССР 
192712, Кл. E21B 47/00 «Способ оптического исследования скважин»).
Недостатком данного способа является невозможность его применения при исследовании свойств добываемой нефти оптическими методами, так как аппаратура используется при исследовании геологического разреза пород, слагающих скважину.
Существует способ изучения разрезов скважин, основанный на изучении интенсивности излучения от источника. Скважинное устройство включает в себя окно, модулятор, оптический фильтр, оптическую систему, приемник инфракрасного излучения и электронный блок, для поередачи сигнала по каналу связи к регистрирующему прибору (Авт.св. СССР 204958, Кл. E21B 47/00 «Способ изучения разрезов скважин»).
Недостатком устройства является то, что оно применяется для исследования стенок скважины с целью получения информации о разрезе скважины, устройство не применимо для исследования физических свойств добываемой нефти.
Целью полезной модели является получение в режиме реального времени достоверных данных о свойствах добываемой нефти для ее исследования, и возможность осуществления контроля изменений свойств коллекторов и флюидов на основе полученных сведений в промысловых условиях.
Поставленная цель достигается применением заявляемого скважинного устройства для измерения оптических свойств нефти на устье скважины.
Скважинное устройство для измерения оптических свойств нефти на устье скважины устанавливается на выкидном трубопроводе скважины и содержит приемный и выкидной блоки, аналого-цифровой преобразователь, электронный блок хранения и передачи данных, блок термостатирования и измерительный фотометрический блок с источником светового излучения, монохроматором, фотометрическим сенсором и прободержателем.
Новым является то, что измерительный фотометрический блок снабжен прободержателем переменного сечения с возможностью автоматического изменения сечения в зависимости от толщины слоя исследуемой нефти.
Новым является и то, что источник светового излучения выполнен с возможностью получения светового луча заданной длины волны и возможностью исследования нефти в необходимом спектральном диапазоне в зависимости от ее плотности в видимой, ближней инфракрасной, и инфракрасной зонах в промысловых условиях.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом.
На фиг.1 представлен общий вид скважинного устройства для измерения оптических свойств нефти на устье скважины.
Схема (фиг.1) включает шесть основных блоков. Это приемный 1, измерительный фотометрический 2 и выкидной 3 блоки, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, электронный блок хранения и передачи данных 5 и блок термостатирования 6.
Измерительный фотометрический блок 2 содержит источник светового излучения 7, монохроматор 8, прободержатель 9 и фотометрический сенсор 10.
Скважинное устройство для измерения оптических свойств нефти на устье скважины включает также выкидную линию 11, а выкидной блок 3 содержит отвод для отбора проб 12 с краном 13. В приемном блоке 1 расположен поглотитель воды 14.
Скважинное устройство для измерения оптических свойств нефти на устье скважины работает следующим образом.
Скважинное устройство устанавливается на устье скважины (на фиг. не обозначено).
Согласно схеме на фигуре 1, продукция из скважины поступает в приемный блок 1, проходит через поглотитель воды 14 в измерительный фотометрический блок 2, где осуществляются исследования нефти и оттуда по выкидной линии 11 через выкидной блок 3 в выкидной трубопровод скважины (на фиг. не обозначен).
Исследованию оптических свойств нефти предшествует тщательное ее обезвоживание, поскольку даже незначительное содержание воды способно исказить измерения. С этой целью используются поглотители воды 14, которые могут представлять собой стационарные или съемные устройства в виде гидрофобных мембран или адсорбентов воды.
Для определения коэффициента светопоглощения (Ксп) требуется менее грамма обезвоженной нефти. Измерительный фотометрический блок 2 включает источник светового излучения 7, свет которого проходит через монохроматор 8 для получения светового луча заданной длины волны. Исследуемая обезвоженная нефть поступает в прободержатель 9 переменного сечения. Монохроматический свет, проходя через обезвоженную нефть, частично отражается и частично поглощается. Интенсивность прошедшего светового луча замеряется фотометрическим сенсором 10. Спектр используемого электромагнитного излучения имеет принципиальное значение (в лабораторных условиях исследуются растворы нефти в органических растворителях). Нефти с низкой плотностью обычно отличаются пониженными значениями коэффициентов светопоглощения и поэтому их можно исследовать без разбавления органическими растворителями в спектральном диапазоне 400-900 нм.
Нефти с высокой плотностью и вязкостью необходимо исследовать в видимой, ближней инфракрасной зоне и инфракрасной зоне. Оптимальным является наличие источника светового излучения 7 в широком диапазоне электромагнитного излучения и автоматизированный выбор скважинным устройством наиболее подходящего для исследуемой нефти спектрального диапазона как в тестовом, так и в рабочем режиме. Принципиальным является также наличие прободержателя 9 переменного сечения (при лабораторных измерениях сечение соответствует ширине кюветы, в которой исследуется раствор) поскольку толщина слоя исследуемой нефти влияет на точность определения оптических свойств. Оптимальным является применение скважинного устройства с автоматическим определением и изменением сечения прободержателя 9, для определения коэффициента светопоглощения исследуемой нефти.
Блок для термостатирования 6 необходим для поддержания стандартной температуры измерений или определения текущей температуры исследуемой нефти с целью вычисления поправок на влияние температуры.
Для контроля измерений предусмотрен кран 13, для периодического отбора проб нефти с целью проведения контрольных лабораторных исследований ее оптических свойств в тестовом режиме работы оборудования. Назначение АЦП 4 состоит в переводе аналоговых результатов измерений свойств добываемой нефти в цифровой вид для длительного хранения и передачи проводными или беспроводными методами в электронную базу хранения и передачи данных 5, содержащую постоянно обновляющиеся сведения по показателям работы скважин и другим показателям разработки месторождения.
Программное оснащение скважинного устройства для измерения оптических свойств нефти на устье скважины обеспечивает выбор наиболее оптимального спектра электромагнитного излучения, автоматическое определение сечения прободержателя наиболее подходящего диаметра для определения коэффициента светопоглощения исследуемой нефти, и автоматизированную аппроксимацию измеренных свойств нефти в выбранном спектральном диапазоне с показателями работы скважин.
Предлагаемая принципиальная схема скважинного устройства для измерения оптических свойств нефти на устье скважины предусматривает возможность автоматизированной регистрации оптических параметров добываемой нефти, включая высоковязкую нефть и природные битумы в заданном интервале длин волн и автоматизированную аппроксимацию этих параметров с геолого-промысловыми данными для расчета запасов и свойств коллекторов или обводненности продукции в промысловых условиях.
Заявляемая полезная модель дает возможность проведения более качественных и достоверных исследований в скважинах и по всему продуктивному горизонту в процессе разработки месторождения и, следовательно, возможность осуществления более качественного контроля за разработкой месторождения.
Дополняя существующие интеллектуальные системы, данное скважинное устройство может значительно улучшить управление разработкой нефтяного месторождения, в том числе в режиме реального времени получать достоверные сведения о запасах, осуществлять непрерывный мониторинг, и контролировать изменение свойств коллекторов и флюидов в процессе разработки месторождений.
Скважинное устройство для измерения оптических свойств нефти на устье скважины, включающее выкидную линию скважины и содержащее приемный и выкидной блоки, аналого-цифровой преобразователь, электронный блок хранения и передачи данных, блок термостатирования и измерительный фотометрический блок с источником светового излучения, монохроматором, фотометрическим сенсором и прободержателем, отличающееся тем, что измерительный фотометрический блок содержит прободержатель переменного сечения с возможностью автоматического его изменения в зависимости от толщины слоя исследуемой нефти, а источник светового излучения выполнен с возможностью получения светового луча заданной длины волны и возможностью исследования нефти в необходимом спектральном диапазоне в зависимости от ее плотности в видимой, ближней инфракрасной, и инфракрасной зонах в промысловых условиях.
