Дифмонометрические плотномеры

Устройство. Плотномер состоит из датчика дифференциального давления с разделителями сред, мембраны которых разнесенными по глубине, или из двух датчиков абсолютного давления, также разнесенных на определенную базу.

Принцип работы. Объемная плотность ПЖ определяется по разности гидростатического давления жидкости, измеренной датчиком дифференциального давления в разделителях сред, разнесенных друг от друга по высоте на определенном расстоянии. Выходной сигнал датчика дифференциального давления пропорционален плотности ПЖ.

Наиболее распространены конструкция датчиков, состоящая из датчика дифференциального давления, и разделителей сред. Разделители сред представлены трубками, заполненными жидкостью с низкой плотностью и сжимаемостью (обычно, машинное масло), соединяющиеся со средой посредством тонких алюминиевых пластин, либо «колоколами» с воздушными полостями. Данная конструкция обладает относительно высокой точностью и надежностью, связанной с разнесением датчика и агрессивной среды и типом датчика. Главным минусом датчиков с разделителем сред является жидкость для передачи давления, которое обладает своей (хоть и мало) плотностью, что уменьшает точность исследования при низких плотностях промывочной жидкости.

Также присутствую плотномеры, показания которых основаны на измерении двух разнесенных датчиков абсолютного давления (например, датчик ПУБР). При меньшей точности (в отличие от датчиков дифференциального давления), обладают стабильной точностью во всем диапазоне измерений, а также измерять параллельно уровень, без добавления других измерительных средств.

Датчики плотности дифмонометрические в настоящее время являются самыми используемыми в настоящее время. Это обусловлено, в первую очередь, высокой точностью и стабильностью показаний, а также простой и надежной конструкцией.

а) б) в) г) д) е) ж)

Рис.6. Дифмонометрические плотномеры: а) ПУБР (ЗАО НППГА «Луч»), б) ДПУ (СКБ «Ореол»), в) КД-3 (ТПГ, ООО НПФ «Геосфера»), г) ICS SD (ООО «Геотек-Прибор»), д) Mud Density Sensor (MDS) (Weatherford), е) MDS (Geolog), ж) MDS (Shenkai).

Технические характеристики:

Радиоактивные (гамма-гамма) плотномеры:

Датчик плотности радиоактивный бурового раствора предназначен для определения плотности бурового раствора в нагнетательной линии или на выходе из скважины.

Принцип действия радиоактивного датчика плотности бурового раствора основан на изменении интенсивности потока гамма-излучения радионуклидного источника от изменения плотности бурового раствора.

Поток гамма-излучения, проходящий через буровой раствор, регистрируется блоком детектирования. Величина интенсивности потока преобразуется в нем в последовательность импульсов. Частота следования импульсов пропорциональна интенсивности потока излучения.

Определение плотности бурового раствора осуществляется по калибровочной кривой, учитывающей ослабление интенсивности потока гамма-излучения через стенки манифольда или желоба. Блок обработки информации также следит за изменением интенсивности потока гамма-излучения от времени.

В качестве источника гамма-излучения используется натрий-22 или хлористый калий, которые не попадают под регламентацию "Норм радиационной безопасности" НРБ-99 и "Основных санитарных правил обеспечения радиационной безопасности" ОСПОРБ-99.

Несмотря на простую конструкцию, удобство монтажа и демонтажа данных датчиков, они не способны решать большинство задач для плотнометрии при геолого-технологических исследованиях скважин. Из-за использования слабоионизирущих датчиков, накопление необходимой статистики занимает достаточно большой промежуток времени и увеличивают постоянную времени до 200 и более секунд (2 – 20 куб. м3 бурового раствора, при расходе 10-70 л/с, соответственно). Что делает данный тип датчиков слишком инертными для качественного решения детальных исследований и своевременного предупреждения аварийных ситуаций.

а) б)

в) г)

Рис.7. Датчики плотности радиоактивные (бесконтактные): ИПБ-1 (ООО НПФ «Геосфера»): а) на входе и б) на выходе из скважины; и ДППЖ-Б (ОАО НПФ «Геофизика»): в) на входе и г) на выходе из скважины.

Технические характеристики:

а) б)

Рис.8. Пример датчиков плотности: а) камертонного на входе в скважину (ВИП-328-06 (в составе СГТИ «Разрез-2» (ЗАО «ГЭЛС»)) и б) дифмонометрического на выходе из скважины (ПУБР в составе СГТИ «КАМА» (совместное производство ЗАО АМТ и ЗАО НППГА «Луч»)).

а) б)

Рис.9. Типовые кривые данных плотности на входе/выходе при : а) бурении; б) бурение с последующим проявлением пластовой воды (резкое понижение плотности).