Оптико–механические средства измерений, пишущие, регистрирующие машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Удмуртский государственный университет»

Многопрофильный колледж профессионального образования

Инженерно - техническое отделение

Реферат №2 ПО Дисциплине «Выполнение работ по профессии Оператор По исследованию скважин» на тему «Оптико -механические средства измерений, пишущие, регистрирующие машины»

Выполнил: обучающийся группы СПО-09-21.02.01-41

Варламов Михаил Дмитриевич

Проверил:

преподаватель, к.т.н, доцент кафедры РЭНГМ им В.И. Кудинова

Ванчурин Александр Николаевич

г. Ижевск, 2021 год



Содержание

Введение

Раздел 1. Классификация контрольно - измерительных приборов

Раздел 2. Глубинный самопишущий манометр геликсного типа МГГ

Раздел 3. Измерение давление в скважине с применением манометров МГГ

Раздел 4. Глубинный самопишущий манометр поршневого типа МГП

Раздел 5. Глубинный самопишущий термометр ТГГ

Раздел 6. Оптико - механические измерительные приборы в нефтяной промышленности

Раздел 7. Перспективы использования регистрирующих самопишущих КИП и оптико - механических средств измерения в нефтяной промышленности

Заключение

Список источников

манометр давление оптический



Введение

При добыче нефти и газа необходимо измерять и контролировать большое число параметров и показателей, таких как температура, давление, расход, состав, теплотворная способность, плотность и температуры точек росы газа по воде и углеводородам, а также содержание взрывоопасных и токсичных компонентов в окружающем воздухе. Эти параметры и показатели определяют виды наиболее широко применяемых в нефтяной промышленности контрольно-измерительных приборов.

По характеру выполняемых функций контрольно-измерительные приборы могут быть разделены на показывающие и регистрирующие. Показывающие приборы отражают на соответствующей шкале или иным способом величины контролируемых параметров. Регистрирующие приборы помимо этого осуществляют автоматическую запись этих величин. Иногда указанные функции совмещаются с функциями сигнализации, регулирования и блокировки.

По способу применения различают стационарные и переносные контрольно-измерительные приборы. Стационарные приборы монтируют на определенном объекте. Они являются неотъемлемой частью технологического оснащения объекта. Переносные приборы используют при необходимости проведения каждого конкретного измерения.

Целью данной работы является описание и характеристика приборов регистрирующе - самопищущего типа, применяемых при добыче нефти и газа, а также оптико - механических средств измерений, применяемых в нефтяной промышленности. Дополнительно будут рассмотрены перспективы использования данных приборов



Раздел 1. Классификация контрольно - измерительных приборов

В нефтяной промышленности применяются разные типы контрольно -измерительных приборов. Из - за разнообразия в измеряемых показателях и различиях требований их технологической эксплуатации, классификация КИП может проводиться на основании различных признаков.

По измеряемому параметру:

Манометры - измеряют избыточное давление

Термометры - измеряют температуру.

Вискозиметры - измеряют вязкость жидкости.

Ареометры - измеряют плотность жидкостей и твёрдых тел.

По принципу действия:

Деформационные - при изменении измеряемого параметра происходит контролируемая деформация измерительной части прибора (пружины, мембраны).

Электрические - изменение измеряемого параметра приводит к изменению электрических свойств прибора.

Оптические - изменение измеряемой величины приводит к изменению оптических свойств (например, цвета) прибора.

Комбинированные - совмещают в себе два и более принципа действия.

По назначению:

Образцовые - применяемые только для целей поверки.

Рабочие - все приборы, применяемые непосредственно для целей измерения.

По функциональности:

Показывающие - средства измерений, которые обеспечивают визуальное восприятие значений измеряемой величины или связанных с ней величин.

Регистрирующие - средства измерений, которые регистрируют значение измеряемой или связанной с ней величины.Подразделяются на следующие разновидности:

Устройства с регистрацией информации в электронном (безбумажном виде):

Аналого - электронные регистрирующие устройства -- информация записывается в аналоговом виде на электронном носителе, обычно магнитной лент. В настоящее время применяются редко, постепенно заменяются на цифровые устройства

Электронно - цифровые регистрирующие устройства -- информация записывается в цифровом виде.

Устройства с регистрацией информации в аналогово - визуальной форме:

Пишущие (самопишущие) регистрирующие устройства - информация записывается в визуальном виде (графики, диаграммы) на бумажную ленту.

Из приведенных классификаций наиболее детально следует рассмотреть оптико - механические приборы, и приборы, работающие по принципу регистрирующих самописцев, так как они все еще достаточно распространены на территории месторождений стран СНГ.

Раздел 2. Глубинный самопишущий манометр геликсного типа МГГ

Ключевой конструктивной особенностью такого манометра является наличие витой трубчатой (геликсной) пружиной. Данная пружина имеет в сечении эллипсовидную или овальную форму, и одним своим концом соединена с сильфоном и укреплена на стержне (внутренняя полость сильфона через канал в стержне и капилляр сообщается с внутренней полостью пружины) , в то время как другой конец пружины заглушен, и к нему присоединена ось, на которой укреплен держатель с пером. Под воздействием избыточного измеряемого давления такая пружина деформируется (в пределах упругих деформаций), стремясь распрямиться. Манометрическая пружина имеет 19,5--20,5 витков, и изготовляется из трубок бериллиевой бронзы с толщиной стенок от 0,5 до 0,95 мм. Толщина стенок трубки является фактором, в основном определяющим пределы измерения манометрической пружины. В качестве рабочей жидкости для заполнения внутреннего пространства манометрической пружины и сильфона применяется толуол или лигроин.

Пошагово, принцип действия манометра можно описать следующими образом:

Давление окружающей среды, через отверстие в корпусе манометра действует на сильфон, заполненный жидкостью.

Давление внешней среды, воспринимаемое сильфоном, передаётся геликсной пружине, которая при этом раскручивается, и свободный конец которой, перемещаясь, поворачивает ось на угол, пропорциональный давлению.

Перо чертит на диаграммном бланке, вставляемом в каретку, линию, пропорциональную давлению.

Перо - это острый металлический штифт, производящий запись царапанием на диаграммном бланке. В качестве диаграммного бланка используется цветная бумага, покрытая титановыми белилами с воском, или калька, покрытая специальным красителем - турнбулевой синью. Каретка перемещается вдоль оси прибора ходовым винтом, приводящимся в движение часовым механизмом. Таким образом, на диаграммном бланке получается запись изменения давления во времени.

Ниже представлена принципиальная схема внутреннего устройства манометра ММГ - 1:

Рисунок 1. Принципиальная схема манометра ММГ - 1.

На данной схеме цифрами обозначаются: 1. Проволока, 2.Часовой механизм, 3. Ходовой винт, 4. Каретка, 5. Геликсная пружина, 6. Стержень, 7. Капилляр, 8. Сильфон, 9. Максимальный термометр, 10. Отверстие, 11. Ось, 12. Перо.

В нижней части манометра помещён максимальный термометр, по которому отсчитывается температура в месте измерения давления. Для предохранения термометра от поломки в верхней и нижней частях оправы имеются резиновые прокладки, а сама металлическая оправа амортизируется резиновым кольцом и пружиной. Размещение же термометра в манометре необходимо для фиксации температуры и внесения последующих температурных поправок к результату измерения.

Пример снимаемой манометром диаграммы записи давления показан на рисунке 2:

Рисунок 2. Пример диаграммы записи давления манометром ММГ.

Расшифровка диаграммы:

Линия 0 - 0 прочеркивается перемещением каретки до спуска манометра в скважину и соответствует отсутствию избыточного давления. Эта линия называется нулевой линией.

Линия 1 - 2 соответствует возрастанию давления в процессе спуска прибора в скважину.

Линия 2 - 3 записана пером прибора во время пребывания его на забое (допустим, что измерение давления производилось на забое скважины).

L (в мм) - расстояние линии 2 - 3 от нулевой линии, соответствующее давлению в точке измерения. Определение давления на ординате L производится при помощи таблицы, составляемой для каждого прибора при его тарировке. Зная масштаб времени, по отрезку 2 - 3 можно определить время пребывания прибора на забое. Отрезок 1--2' соответствует времени спуска прибора в скважину. Отрезок 3'--4 соответствует времени подъема прибора.

Манометры МГГ-1 изготовляются на пределы измерения 0 - 50; 0 - 80; 0 - 120; 0 - 160; 0 - 200; 0 - 250; 0 - 300 кГ/. Изменение предела измерения производится сменой манометрического блока. Манометрические блоки на различные давления могут выпускаться заводом-изготовителем как сменные запасные.

Предельная температура, при которой может работать прибор, 100° С. Верхний предел температуры, при которой возможно использование прибора, ограничен техническими условиями работы часового механизма. Часовой механизм при полном заводе может работать в течение 15 час. Продолжительность одного оборота выходной оси часового механизма 1 час. Рабочее перемещение каретки 60 мм. При шаге ходового винта 6 мм продолжительность полного рабочего перемещения каретки составит 10 час,

В поздних модификациях приборов МГГ, о которых будет сказано ниже, предусмотрена комплектация их сменными ходовыми винтами с шагом 4; 12 и 18 мм, что позволяет иметь различный масштаб записи давления во времени и различное время полного рабочего перемещения каретки. Манометр с принадлежностями и запасными частями выпускается заводом в укладочном ящике.

Манометры МГГ выпускают по классу точности 0,35. Порог чувствительности манометров не свыше 0,2% от предела измерения.

Опыт промышленной эксплуатации манометров МГГ-1 показал необходимость внесения некоторых изменений в конструкцию прибора, обеспечивающих большую прочность и удобство эксплуатации. В результате этого была создана модель МГГ - 2, а позднее МГГ-2у, которые, в настоящее время, наряду с МГГ-1, широко распространены на нефтепромыслах стран СНГ.

Основное отличие манометра МГГ -2 от МГГ-1 заключается в следующем:

Ходовой винт многозаходный заменен однозаходным с ленточной канавкой; прибор комплектуется сменными ходовыми винтами с различным шагом: 4; 6; 12 и 18 мм соответственно.

Ходовая гайка теперь представляет собой втулку, в которой имеется штифт, входящий в зацепление с ленточной канавкой однозаходного ходового винта.

В конструкции каретки применяется дюралюминий (вместо латуни), что облегчает вес; стенки каретки сделаны более толстыми для жесткости; направляющие ролики каретки, имеющиеся в приборе МГГ-1, отсутствуют в каретке прибора МЕГ-2.

Введен узел подвески, состоящий из замка, шарнирного захвата и рыма с кольцом.

Узел подвески, примененный в манометре МГГ - 2, облегчает подсоединение прибора к тросу при измерениях давления в глубинонасосных скважинах, где спуск прибора производится не через сальник. Подсоединение прибора к тросу лебедки производится при помощи шарнирного захвата путем соединения замка, постоянно подвешенного к концу троса лебедки, с рымом, ввинченным в хвостовик манометра.

В манометре МГГ-2у, кроме того, вместо поводка соединяющего свободный конец манометрической пружины с осью пера, который в процессе эксплуатации часто отламывался, установлена втулка.

Раздел 3. Измерение давление в скважине с применением манометров МГГ

Необходимость в измерении глубинных давлений периодически возникает в процессе эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Примерами задач, в которых встает необходимость в их измерении, являются:

Определение динамики изменения энергии пласта, эффективности применяемых методов поддержания пластовых давлений, влияния скважин на работу друг друга и определения коэффициента пъезопроводности пластов. Для этого необходимо получить данные измерений статических и динамических давлений. По результатам измерения пластовых давлений строят также карты изобар, по которым ведется прогноз изменения давления в различных точках пласта.

Построение индикаторных кривых, по которым определяется коэффициент продуктивности и принимается решение об установлении оптимальных режимов работы скважины. Это приводит к необходимости измерений забойных давлений на нескольких режимах.

Определение давления насыщения и глубины выделения из нефти газа в свободном состоянии, для чего необходимо провести измерение давлений по стволу скважины.

Перед проведением измерений необходимо так же убедиться в том, что манометр подобран правильно. Измерять давление в скважине необходимо манометром с пределом измерения, соответствующим ожидаемому в скважине давлению.

Применение манометра, имеющего предел измерения ниже давления в скважине, может привести к накоплению манометрической пружиной остаточной деформации и порче прибора.

Спуск в скважину манометра с пределом измерения, значительно превышающим ожидаемое давление, не обеспечит достаточной точности измерения из-за малого масштаба записи.

Измерение давления глубинными манометрами производят:

на забое действующих и остановленных фонтанных, компрессорных и нагнегательных скважин, а также в бездействующих скважинах и глубинонасосных скважинах с поднятыми лифтовыми трубами;

на забое пъезометрических скважин за контуром нефтеносности;

по стволу фонтанных, компрессорных и глубинонасосных труб.

Прибор опускаются в скважину на проволоке, прикрепленной к узлу подвески. Для присоединения прибора к лебедке необходимо вывернуть стопорный винт до выхода конца его из отверстия в рычаге и развести рычаги захвата, скрепленные шарниром. Затем свести рычаги захвата так, чтобы одна пара рычагов вошла в кольцо рыма, а другая в ушко замка, и застопорить винтом. При большой скорости струи или сильном выделении газа, прибор в скважину необходимо спускать с утяжелителем.

Перед спуском прибора в скважину следует:

вставить в прибор максимальный термометр;

сменить диаграммный бланк и прочертить нулевую линию;

при помощи специальных ключей затянуть до отказа соединения держателя с трубой;

завести часовой механизм и вставить его в трубу, после чего, навернув на нее соединительную муфт, затянуть соединение при помощи ключей до отказа.

Завод часового механизма осуществляется вращением выходного вала против часовой стрелки до отказа. После завода часовой механизма пускают в ход легким встряхиванием.

Во избежание бесполезного перемещения каретки во время транспортировки прибора к скважине, устанавливать часовой механизм в манометр следует непосредственно перед спуском прибора в скважину.

Следует иметь в виду, что при недостаточно плотной затяжке резьбовых соединений корпуса и плохих прокладках в местах разъемов находящаяся в скважине под большим давлением жидкость может проникнуть в прибор, что приведет к порче часового механизма и ошибкам измерения.

Устье скважин должно быть соответствующим образом оборудовано. Оборудование устья скважин заключается в установке мостков для выполнения операций, связанных со спуском манометр в скважину, и установке специального сальника с лубрикатором. Спуск прибора в глубинонасосную скважину производится после поднятия насосных труб. В скважины с поднятыми трубами прибор можно спускать без утяжелителя.

При спуске глубинных приборов в скважину лебедка для глубинных измерений должна устанавливаться непосредственно против скважины. Проволока, сматываемая с барабана лебедки, должна быть перпендикулярна его образующей.

После того как манометр, подвешенный на проволоке, проходящей через сальник, помещен в лубрикатор, необходимо проволоку уложить в ручей оттяжного ролика.

Дальнейшие этапы спуска прибора должны быть следующими:

Продуть лубрикатор легким открытием буферной задвижки.

Закрыв спускной вентиль на лубрикаторе, медленно поднять давление в последнем и полностью открыть буферную задвижку

Убедившись в герметичности лубрикатора и сальника, записать показания манометра, установленного на лубрикаторе и над затрубным пространством.

Установить на нуль показания счетчика, установленного на лебедке, и произвести плавный спуск прибора на заданную глубину со скоростью не свыше 0,7 - 0,8 м/с. При спуске прибора необходимо наблюдать за показаниями счетчика.

По истечении времени, необходимого для определения характера изменения давления, поднять прибор. При подъеме прибора привод лебедки осуществляется от двигателя. Но доходя 20 м до устья, подъем следует производить вручную, наблюдая за показаниями счетчика. Поднимать вручную прибор следует также при прохождении его через башмак внутреннего ряда труб при полуторарядном лифте и при прохождении переводников. При спуске прибора эти места следует проходить с меньшей скоростью.

После того как манометр втянут в сальник, оттягиванием проволоки покачать прибор и на слух, по постукиванию, убедиться в том, что манометр находится выше задвижки. Затем подтянуть манометр до упора в лубрикатор и закрыть буферную задвижку.

Осторожно открыть спускной вентиль на лубрикаторе; после падения давление в нем до атмосферного демонтировать лубрикатор или отвернуть головку сальника и извлечь манометр.

Очистить прибор обтирочными концами от нефти, парафина

и песка. Извлечь из манометра термометр, записать максимальную

температуру, отмоченную термометром в скважине, сбросить показания термометра и вставить его вновь в манометр.

Извлечь из прибора диаграмму и, проверив качество записи измеренного в скважине давления (наличие нулевой линии, запись давления в заданных интервалах измерения и т. д.), записать на диаграмме дату выполнения измерения, номер прибора, номер промысла, номер скважины, глубину спуска и максимальную температуру, показанную максимальным термометром.

Полученная диаграмма записи давления показывает только характер изменения давления в скважине в процессе измерения его глубинным манометром. Для того чтобы определить величину давления, необходимо «обработать диаграмму». Обработка диаграммы заключается в измерении ординат записи давления и в вычислении величины давления, соответствующего ординате. Измерение ординат следует выполнять с точностью до 0,03 мм двукратно с последующим определением среднего из двух измерений.

Все вычисления при определении давления необходимо производить в специальном журнале, куда следует подклеивать и сами диаграммы записи давления. Под каждым вычислением должны быть подписи вычислителя и проверившего вычисления.

Раздел 4. Глубинный самопишущий манометр поршневого типа МГП

Принцип действия данного типа манометра отличаться от манометра МГП: вместо геликсной пружины, здесь используется принцип уравновешивания

оказываемого на поршень измеряемого давления силой натяжения винтовой цилиндрической пружины. Один конец пружины укреплен неподвижно, а второй конец жестко соединен с поршнем. В качестве рабочей жидкости, заполняющей внутреннюю полость манометрического блока, применяется спиртовой раствор жидкого мыла.

Принцип работы манометра МГП описывается следующим образом:

Измеряемое давление при прохождении жидкости через фильтр в манометрическую камеру действует на поршень, движущийся в самоуплотняющемся сальнике.

Перемещения поршня, пропорциональные воспринимаемому давлению и определяемые жесткостью пружины, записываются пером на диаграмме, вставленной в барабан, который вращается часовым механизмом.

Осевое перемещение поршня с пером и вращательное движение барабана от часового механизма дают на диаграмме запись изменения давления во времени.

Принципиальная схема глубинного поршневого манометра МПГ изображена на рисунке 3:

Рисунок 3. Принципиальная схема манометра МПГ.

На данной схеме цифрами обозначаются: 1. Часовой механизм, 2.Барабан, 3. Поршень, 4. Пружина, 5.Фильтр, 6. Ртутно - стеклянный максимальный термометр, 7. Перо.

Для создания более устойчивой характеристики пружины и гашения возможных затираний пружине дается предварительный натяг. Предварительный натяг устанавливается в пределах 10% от предельного давления.

Виды бумаг для диаграммного бланка те же, что и в случае с МГГ - меловая бумага либо бумага, покрытая титановыми белилами с воском/турнбулевой синью. В зависимости от применяемой для диаграммного бланка бумаги пишущее острие должно быть изготовлено из латуни (для меловой бумаги) или углеродистой стали (в остальных случаях).

Характер диаграммы записи давления манометром МГП такой же, как и у манометра МГГ. Величина давления определяется измерением ординаты и вычислением по поверочной таблице.

В приборе применяются часовые механизмы МГГ-1 или МГГ-2/2у. Выходная ось и укрепленный на ней барабан часового механизма МГГ -1 делают один оборот в час. Выходная ось часового механизма МГГ-2/2у делает один оборот в 24 часа. Продолжительность хода часового механизма МГГ-1 15 часов, а МГГ-2/2у 36 часов.

Прибор выпускается на пределы измерения 80; 160 и 250 кГ/, с классом точности 1,0, порогом чувствительности 0,5%.

Для спуска прибора в фонтанную или компрессорную скважины с большой скоростью движения жидкости применяют утяжелитель. Длина прибора без утяжелителя 1,8 м, длина с утяжелителем около 2,6 м.

Каждый манометр комплектуется запасными частями с завода.

Область применения и методика измерения давлений в скважинах поршневым глубинным манометром в основном такова же, как и для глубинных манометров типа МГГ.

В зависимости от вида измеряемого давления, в манометр МГП вставляются разные типы часовых механизмов:

При измерении забойного давления в прибор устанавливается часовой механизм МГГ-1, выходная ось которого с закрепленным на ней барабаном делает один оборот в час.

При измерении нарастания давления от забойного до пластового в прибор устанавливают часовой механизм МГГ-2/2у, выходная ось которого делает один оборот в 24 часа.

Измерение давления по стволу скважины с остановками прибора через определенные интервалы глубины следует производить прибором, собранным с часовым механизмом МГГ-1. При этом остановки для измерения давления по интервалу глубины необходимо делать при спуске прибора. Длительность каждой остановки должна быть примерно равна 2--3 мин.

Обработка диаграмм записи давления включает измерение ординат и вычисление давлений.

Ординаты измеряют двукратно, также как и в случае диаграммы МГГ, с точностью до 0,03 мм. Для вычисления давления пользуются средним из двух измерений.

При вычислении величины давления пользуются таблицей поверки/расчетной таблицей, составленной при поверке приборов.

Сравнивая устройство и характеристики двух типов глубинных самопишущих манометров можно сделать следующие выводы.

Поршневой манометр имеет следующие преимущества:

легкость обслуживания в процессе эксплуатации;

легкость ремонта;

больной масштаб записи давления.

Существенными недостатками поршневого манометра являются более низкий класс точности и худшая чувствительность прибора.

Основным важным преимуществом геликсного манометра является большая точность измерений и большая чувствительность, а также широкий диапазон изменений масштаба записи во времени.

Из вышеприведённых пунктов можно сделать выводы, в каких случаях какой тип манометра лучше использовать. Во всех случаях исследования скважин и изучения интерференционных явлений, где требуется более точное определение давлений, следует отдавать предпочтение глубинным геликсным манометрам.

В тех случаях, когда к результатам измерения глубинных давлений не предъявляются требования высокой точности, лучше пользоваться поршневым манометром МГП вследствие большей простоты его эксплуатации.

Раздел 5. Глубинный самопишущий термометр ТГГ

Глубинный самопишущий термометр предназначается для измерения и записи температуры в действующих фонтанных, компрессорных п глубинонасосных скважинах.

Глубинный самопишущий термометр ТГГ-1 является термометром манометрического типа. В качестве упругого элемента в приборе применяется многовитковая трубчатая пружина (геликс), имеющая в сечении форму удлиненного овала Конструктивно прибор ТГГ-1 аналогичен глубинному манометру МГГ, от последнего он отличается только наличием термобаллона вместо сильфонного разделителя.

В качестве термочувствительного элемента применяется термобаллон, представляющий толстостенный цилиндрический сосуд, заполненный рабочей жидкостью.

Термобаллон соединен с внутренней полостью геликса капиллярной трубкой.

Изменение температуры окружающей среды вызывает изменение объема жидкости в термобаллоне, что приводит к повышению давления в системе термобаллон геликс, в результате чего пружина раскручиваегся на угол, пропорциональный изменению температуры.

Перемещения пружины металлическим острием записываются на диаграммном бланке, вставленном в каретку. Каретка перемещается вдоль оси прибора ходовым винтом, который приводится в движение часовым механизмом. Таким образом, диаграмма глубинного термометра представляет собой запись изменения температуры во времени. В приборе имеется максимальный ртутно - стеклянный термометр, который фиксирует максимальную температуру.

Термобаллон состоит из трех основных частей: резьбовой втулки с капилляром, впаянным в штуцер, корпуса термобаллона и пробки, свинченных на резьбе и имеющих красномедные уплотнительные прокладки.

Внутренняя полость термоблока (термобаллона и манометрической пружины) заполнена рабочей жидкостью (вода--толуол).

Наличие капилляра исключает возможность вытекания жидкости из геликса и смешивания ее с жидкостью термобаллона.

Заполнение термоблока двумя жидкостями, имеющими существенно различные значения коэффициента теплового расширения, обеспечивает значительное понижение влияния тепловой инерции пружины.

Рисунок 4. Термометр ТГГ - 1 в разрезе.

На рисунке: 1. Наконечник, 2. Максимальный ртутный термометр, 3. Труба, 4. Пробка; 5. Корпус термобаллона, 6. Капилляр, 7. Прокладка, 8. Штуцер, 9. Штифт.

Прибор подвешивается на проволоке при помощи подвески, состоящей из замка и зажима.

Глубинные самопишущие термометры выпускаются с диапазонами измерений 30; 40 и 60°С и верхним пределом измерения, определяемым индивидуальными изменениями температуры при исследовании. Так, если, ожидаемая в скважине максимальная температура равна 60°С, а температура на поверхности не превышает 20° С, то, очевидно, необходимо пользоваться термометром, имеющим диапазон измерений 40°С с пределом 60°С.

Максимальная ордината записи лежит в пределах 50 - 52 мм. Рабочее перемещение каретки 60 мм. Порог чувствительности прибора 0,2°С. Класс точности прибора 1.

Масштаб записи температуры определяется при тарировке и поверке прибора и приводится в паспорте.

При ходовом винте с шагом 6 мм масштаб записи времени равен 10 мин/мм, а при ходовом винте шагом 18 мм равен 3,33 мин/мм.

Порядок спуска и проведения замеров в целом идентичен манометру ММГ. Обработка диаграммы записи температур включает:

измерение ординат;

определение температуры по диаграмме записи.

Предварительно на диаграмме необходимо отметить точки, по которым будет происходить определение температуры. Измерять ординаты необходимо с точностью до 0,02 - 0,03 мм.

Определение температуры по диаграмме записи может быть выполнено одним из следующих способов:

расчетом;

интерполированием по таблице поверки;

сравнением со значениями по максимальному термометру (этим способом следует пользоваться в том случае, когда положение втулки пишущего острия па оси геликса нарушено, и нельзя пользоваться паспортными данными о начальном значении температуры.)

дополнительной поверкой при повышенной температуре (этим способом пользуются в тех случаях, когда к точности измерений предъявляются высокие требования).

Самопишущий глубинный термометр служит важным средством для исследования пластов и скважин, т.к. такие параметры, как давление, вязкость, фазовые состояния, температура в пласте и скважине зависят друг от друга, и их изучение является необходимым условием для решения задач рациональной разработки нефтяных месторождений и установления оптимальных режимов работы скважин.

Измерение температуры по стволу скважины необходимо для введения температурных поправок ь показания глубинного самопишущего манометра при измерении изменения давления по стволу скважины.

Зная изменение температуры по стволу скважины, можно также определить глубину начала выпадения парафина и соответственно определить глубину спуска депарафинизационных средств.

Таким образом, глубинный самопишущий термометр может быть применен для следующих целей.

Для точного измерения температуры на забое скважины и прослеживания изменения этой температуры при изменении отбора.

Для снятия диаграммы изменения температуры вдоль ствола скважины. В этих случаях необходимо спускать прибор с остановками на заданных глубинах с выдержкой не менее 20 мин., если изменение температуры на данном интервале глубины превосходит 10°С, и но менее 10 мин, если это изменение меньше 10°С.

Для прослеживания температуры в проделах отдельных интервалов глубин в скважине, например, вдоль фильтра. В исследуемом интервале глубины спускать прибор следует со скоростью порядка 5*м/с.

Раздел 6. Оптико - механические измерительные приборы в нефтяной промышленности

Оптико механическими называют приборы, использующие приципы физической, геометрической оптики и механические передачи. Они позволяют получать увеличенные изображения измеряемых объектов, повышать точность отсчета и точность измерений, а также уменьшать габариты приборов путем применения отражательных зеркал и преломляющих призм. К оптико-механическим измерительным приборам относятся микроскопы, пружинно-оптические измерительные головки (оптикаторы), оптиметры, ультраоптиметры, длиномеры, измерительные машины, интерферометры и др

В нефтяной промышленности (а конкретно - в нефтяной геологии) наиболее распространение получили поляризационные микроскопы.

Поляризационный микроскоп - специализированный тип оптического микроскопа, предназначенный для исследования анизотропных объектов (объектов с различными свойствами сред). Ключевыми отличиями таких микроскопов от обычных является наличие следующих деталей:

Замена обычного предметного столика на круговой вращающийся предметный столик.

Добавлено устройство для освещения поляризованным светом (поляризатор);

Добавлен второй поляризационный фильтр (анализатор).

Ниже, на рисунке 5, представлена обобщенная схема устройства петрографического поляризационного микроскопа БиОптик BPR 200:

Рисунок 5.

Принцип его работы описывается следующим образом:

Луч света из осветителя идет на поляризатор, где свет естественный превращается в поляризованнный . Затем, по оптическому тракту, он поступает на ирисовую диафрагму, где усиливается его светосила, углубляется резкость и получается правильная экспозиция. После диафрагмы, свет попадает на конденсатор, который собирает поляризованный и усиленный свет и концентрирует его на исследуемом образце (срезе горной породы (керна)), размещенном на предметном столике. Поляризованный свет, проходя через вещество из - за анизотропности оптических свойств среды исследуемого образца, может менять свою плоскость поляризации, отражаться или же свободно проходить через среду образца. Пройдя через образец, свет проходит в окуляр и через него попадает, на компенсационную пластинку, где регулируется контраст деталей исследуемого образца по отношению к интенсивности и цвету фона. Потом свет попадает на анализатор. Анализатор, в сущности, аналогичен поляризатору, но плоскость поляризации анализатора повёрнута на 90є, относительно плоскости поляризации поляризатора, в результате чего свет, отраженный, или сменивший свою плоскость поляризации выявляется в виде излишнего затемнения. В итоге затемнения и прозрачные области создают цветную оптическую картину структуры исследуемого образца, видную в бинокулярную визуальную насадку исследователю.

Стоит также отметить, что все вышеописанное относиться к анизотропным (неоднородным) средам, таким как мусковит/кварцевый сланец. В изотропных (однородных средах) поляризованный свет из поляризатора проходит через изотропное вещество без изменений. Анализатор, повернутый в микроскопе на 90є по отношению к поляризатору, этот свет не пропускает. Все изотропные вещества (зерна кристаллов кубической сингонии, стекло, канадский бальзам) остаются затемненными.

Исследованию с помощью поляризационного микроскопа как правило подвергаются буровые керны, извлекаемые из недр специальными колонковыми бурами. Керн из колонкового снаряда извлекается аккуратно без нарушения его ориентировки, очищается тряпкой или бумагой от глинистого раствора и укладывается в специальные ящики. Керны могут содержать вскрышную породу, нефтематеринскую породу или искомый нефтяной коллектор.

Чтобы исследовать образцы породы под микроскопом, геологи из геологической службы вырезают из буровых кернов тончайшие пластинки. Их специально обрабатывают - шлифуют или протравливают. Эти микрошлифы имеют толщину от 0,02 до 0,03 миллиметра.

Анализ таких образцов под микроскопом дает сведения о минеральном составе, пористости и проницаемости породы, и в целом позволяет выработать понимание о дальнейшей стратегии проведения исследований.

Раздел 7. Перспективы использования регистрирующих самопишущих КИП и оптико - механических средств измерения в нефтяной промышленности

Прогресс не стоит на месте, и в части самопишущих КИП за последнее время шагнул далеко вперед, в сторону автоматизации и дистанционного управления. И хотя на данный момент в странах СНГ еще достаточно распространены устройства измерения самопишущего, регистрирующего типа, также повсеместно начинают внедряться автономные, электронно - цифровые приборы и системы телеметрии, такие как:

АЦМ-6 (Автономный цифровой манометр-термометр): предназначен для регистрации давления и температуры при гидродинамических исследованиях в процессе бурения и эксплуатации нефтяных и нагнетательных скважин. Прибор производит измерение давления и температуры через заданные интервалы времени и записывает цифровую информацию в электронную энергонезависимую память. Датчик давления является одновременно и датчиком температуры.

После проведения измерений данные считываются в компьютер для обработки, анализа, вывода на экран (принтер) в графическом или цифровом виде и передачи в другие программы обработки. АЦМ-6 имеет три режима работы "экономичный" (минимальное потребление тока), "прецизионный" (максимальная чувствительность канала давление), "скоростной" (для измерения быстротекущих изменений давления); Существует модификация прибора с дополнительным датчиком температуры и датчиком влагомера.

Скважинный телеметрический комплекс Электрон - ТМС. Комплекс погружной телеметрии ТМС позволяет измерять расширенный состав параметров скважины и предназначен для измерения:

температуры погружного электродвигателя и окружающей среды;

давления на приеме насоса;

давления на забое скважины;

вибрацию по осям X, Y и Z.

температуры пластовой жидкости;

температуры статора ПЭД, измеряемой выносным датчиком;

давления масла ПЭД;

В состав комплекса входит контроллер погружной телеметрии наземный (ТМСН), устанавливается в станцию управления; блок погружной телеметрии «ТМСП-12-РН» устанавливается в нижнюю часть ПЭД; контроллер устьевой телеметрии (КТМ) - опционален (снимает показатели с устья скважины). Телеметрическая информация с погружного блока передаётся через силовой кабель питания ПЭД, обрабатывается в наземном блоке и поступает на станцию управления.

Как можно видеть из приведенных примеров, основной тенденций является внедрение систем, не требующих присутствия человека и способных давать информацию в готовом для дальнейшей обработки с помощью программных средств.

К сожалению, повсеместному широкому внедрению автономных, электронно - цифровых приборов и систем телеметрии мешают несколько факторов, среди которых можно отметить:

Низкая квалификация обслуживающего персонала.

Устаревшая инфраструктура месторождений

Высокая цена внедрения, окупаемая только при массовом внедрении на всем месторождении.

Однако спрос на такие системы и приборы растет, и в дальнейшем будет только увеличиваться, что обусловлено большим удобством использования и точностью получаемой информации, по сравнению с традиционными самопишущими системами.

В части оптико - механических средств измерения также происходят значительные изменения. В частности, кроме использования поляризационных микроскопов, для анализа срезов керна в лабораторных условиях широко стали использоваться растровые электронные микроскопы. Данные микроскопы работают по принципу фокусирования пучка электронов на образце, часть которых отражается от него и улавливается детектором, который преобразует их в растровое изображение с последующей передачей сигнала от детектора электронов на ТВ экран или монитор компьютера. Среди достоинств такого микроскопа, можно отметить высокую разрешающую способность и возможность работать как с анизотропными, так и с изотропными средами. Недостатками таких микроскопов можно назвать техническую сложность и высокую стоимость.

В целом, можно сказать, что прогресс не стоит на месте, и в части контрольно - измерительных приборов для нефтяной промышленности он шагнул достаточно далеко, предоставив более точные и функциональные приборы.



Заключение

В соответствии с поставленной во введении целью работы, в данной работе было освещено устройство и принципы работы регистрирующе - самопищущего типа, в частности:

Самопищущих глубинных манометров МГГ/МГП

Самопищущего глубинного термометра ТГГ.

Были освещены вопросы их эксплуатации, предельных значений измерения и некоторые технологические характеристики. Кроме того, было проведено сравнение манометров МГГ и МГП, позволившее определить сильные и слабые стороны обоих приборов, применимость их к различным ситуациям.

Также было приведена информация о оптико - механическом приборе КИП, применяемом в нефтяной промышленности, поляризационном микроскопе. Кратко описано его применение при исследовании образцов керна, область применяемости различных исследуемых средств.

Дана информация об современных перспективах применения данного оборудования, описаны современные подходы и тенденции в данной области. Приведены примеры используемых на сегодняшний день на месторождениях приборов для глубинных исследований (АЦМ - 6) и комплексных систем измерения параметров (Электрон - ТМС). Затронуты проблемы их внедрения в промышленное применение. Кроме того .кратко дана информация по растровым электронным микроскопам, применяемым наряду с поляризационными микроскопами в лабораторных исследованиях образцов пород - коллекторов (керна).

Подводя итоги, можно сказать, что все поставленные во введении цели были раскрыты в данной работе в полном объеме.



Список источников

Исакович Р.Я., Логнов В.И., Попадько В.Е. Автоматизация производственных процессов нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1983 г. - 424 с.

Контрольно - измерительные приборы в добыче нефти. М.: Гостоптехиздат, 1954 г. - 358 с.

Исакович Р.Я. Технологические измерения и приборы. М.: Недра, 1979 г. - 344 с.

Размещено на Allbest.ru