Настройка и градуировка скважинного термометра, термометрия

Задание:

Ознакомиться с назначением и устройством и принципом действия скважинного термометра ЭТМИ, провести калибровку термометра и произвести термометрию макета скважины, заполненной жидкостью.

Собрать лабораторную установку для градуировки скважинного термометра и произвести его градуировку, термометрию.

Общие сведения:

Для решения различных геологических, гидрогеологических, поисковых, разведочных и буровых задач необходимо изучение теплового поля Земли.

В разведочной геофизике изучение естественных и искусственных тепловых полей позволяет:

- расчленять геологический разрез скважины;

- оценить термические свойства горных пород;

- произвести корреляцию скважин;

- определить дебит газоносных горизонтов;

- оценить скорость фильтрации пластовых вод;

- контролировать ПХГ (подземное хранилище газа);

- изучить техническое состояние скважин;

- определить температурный градиент и плотность теплового потока.

Геотермические исследования в гидрогеологии позволяют выявлять водоносные и водоупорные комплексы, горизонты и прослои, решать некоторые вопросы динамики подземных вод, выделять области дренажа и питания.

Данные термических исследований играют огромную роль на всех этапах «жизни» скважин различного назначения: опорных, параметрических, поисковых, разведочных и эксплуатационных. Данные термических исследований позволяют учитывать изменения физических свойств промывочной жидкости, влияющих на проводку скважины и режим бурения.

Знание теплового состояния скважины необходимо при цементировании затрубного пространства, позволяет правильно выбрать взрывчатые вещества для грунтоносов и перфораторов.

Для проведения термических исследований применяют электрические термометры и градиент-термометры с мостовыми схемами.

В схемах для измерения с трехжильным кабелем все плечи моста расположены в скважинной аппаратуре (ЭТМИ), в схеме с одножильным кабелем, чувствительное плечо располагается в скважинной аппаратуре, а три плеча – в наземном пульте управления.

Электрическая схема скважинного термометра ЭТМИ представляет собой мост сопротивлений, все плечи которого находятся в скважинном приборе (рис.4.). Ток подается с помощью жилы А, а обратным проводом – В для цепи которого является Земля. Измерительная диагональ МN соединена жилами кабеля с регистрирующим прибором.

Под воздействием температуры изменяется сопротивление чувствительного плеча и в измерительной диагонали моста возникает разность потенциалов , пропорциональная разности температуры:

, где Т₀ – температура среды при =0.

, где a - температурный коэффициент термосопротивления (R_t);

– сопротивление чувствительного плеча при температуре .

Чувствительное плечо скважинного термометра выполнено из меди, остальные плечи из манганиновой проволоки, сопротивление которой не зависит от изменений температуры.

Аппаратура и оборудование:

Электрический термометр ЭТМИ, блок питания, миллиамперметр, милливольтметр, ртутный градусник, соединительные провода, термостат, модель скважины.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомится с устройством и принципом работы скважинного термометра ЭТМИ.

2. Собрать установку для градуировки термометра.

3. Произвести градуировку скважинного термометра ЭТМИ при трех значениях тока, выдаваемых преподавателем. Термометр устанавливается в модель скважины, заполненной водой при температуре 18-22⁰ С и проводят измерения при различных силах тока. Далее в модель скважины опускается термостат для нагрева воды до указанной преподавателем температуры и цикл измерений повторяется. Измерения проводятся при четырех значениях температуры жидкости, перед каждым замером вода в модели скважины перемешивается. Температуру определяют по показаниям ртутного термометра.

4. Записать полученные данные в таблицу 2.

Таблица 2

Температура, 0С	I, мА	, мВ	Примечания

5. Построить график зависимости разности потенциалов от температуры для различных значениях силы тока (рис.5.).

6. Определить значение Т₀, которой является точка пересечения кривых.

7. Вычислить чувствительность термометра S по формуле:

.

8. Вычислить коэффициент прибора С по формуле:

.

Структура отчета:

1. Титульный лист с названием работы.

2. Цель работы.

3. Общие сведения и схема измерительного стенда.

4. Таблица с результатами измерений.

5. График зависимости от температуры.

6. Расчеты чувствительности и коэффициента прибора.

7. Выводы.

Рис.4. Схема лабораторной установки.

а) пульт управления, б) – электрическая схема скважинного термометра ЭТМИ.

Рис.5. Градуировочная кривая термометра ЭТМИ.

Контрольные вопросы:

1. Для чего применяют термометрию в скважинах?

2. Какие бывают скважинные термометры?

3. В чем заключается суть градуировки скважинного термометра?

4. Как выполняются термометрические исследования в скважине?