Скважинный расходомер

 

СКВАЖННЫЙ РАСХОДОМЕР, содержащий корпус, подпружиненную пожидк По Фиг. / воротную лопасть и преобразователь угла поворота лопасти, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения расхода и направления потока путем исключения влияния угла наклона расходомера и повышения надежности работы в звгрязненных средах, преобразователь угла поворота лопасти выполнен в виде двух идентичных камер с установленными в них реохордами, частично , заполненных токопроводящей жидкостью, при этом одна камера установлена на лопасти, другая - на корпусе, а реохорды включены в дифференциальную схему измерения. и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК з Я) Е 2! В 47/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

Ьй ьЖ:.;!;, л (21) 3447192/22-03 (22) 07.04.82 (46) 23,07,84. Бюл. Р 27 (72) А.Д.Елисеев (71) Иркутское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института методики и техники разведки (53) 622.241(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 573577 кл. Е 21 В 47/10, 1975

2. Нефтепромысловое дело. Информационный научно-технический сборник, вып. 24, ВНИИОЭНГ. M., 1969, с.6-8 (прототип). (54)(57) СКВАЖИННЫИ РАСХОДОМЕР, содержащий корпус, подпружиненную по.Я0„„1104255 A воротную лопасть и преобразователь угла поворота лопасти, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности определения расхода и направления потока путем исключения влияния угла наклона расходомера и повышения надежности работы в загрязненных средах, преобразователь угла поворота лопасти выполнен в виде двух идентичных камер с установленными в них реохордами, частично заполненных токопроводящей жидкостью, при этом одна камера установлена на лопасти, другая — на корпусе, а реохорды включены в дифференциальную схему измерения.

1 11042

Изобретение относится к геофнзи" ческим исследованиям скважин, а имен но к устройствам для определения направления и расхода жидкости в буровых скважинах.

Известен датчик скважинного расходомера, который содержит узел определения направления потока, выполненный в виде поворотной лопасти, уравновешивающую пружину, преобразо- 10 ватель расхода и направления потока, размещенный на штоке, шарнирно связанном с лопастью и выполненном с возможностью перемещения вдоль оси крыльчатки.(13.

11рименение прибора позволяет оперативно определить расход и направление потока, причем признак направ. ления формируется тахометрическим преобразователем и лопастью, а величины расхода тахометрическим преобразователем. Однако датчик скважинного расходомера обладает низкой надежностью при работе в загрязненных жидкостях, что объясняется использованием в нем в качестве чувствительного элемента крыльчатки, а также применением не изолированных от измеряемой среды преобразователей перемещения чувствительного элемента.

Известен также скважинный расходомер, содержащий корпус, подпружиненную поворотную лопасть и преобразователь угла поворота лопасти (23.

Однако известный расходомер обла- З дает низкой точностью определения расхода и направления потока, обус.ловленной влиянием угла наклона расходомера, а также низкой надежностью при работе в загрязненных средах.

Цель изобретения — повышение точ-.. ности определения расхода и направления потока путем исключения влияния угла наклона расходомера и повышения надежности работы в загрязненных сре45 дах.

Поставленная цель достигается тем, что в скважинном расходомере, содержащем корпус, подпружиненную поворотную лопасть и преобразователь 0 угла поворота лопасти, последний выполнен в виде двух идентичных камер с установленными в них реохордами, частично заполненных токопроводящей жидкостью, при этом одна камера установлена на лопасти, другая — на корпусе, а реохорды включены в дифференциальную схему измерения.

55 2

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3— принципиальная электрическая схема.

Расходомер содержит корпус 1 и поворотную лопасть 2. Корпус 1 представляет собой отрезок трубы. Лопасть

2 посредством кернов 3 шарнирно соединена с корпусом 1. В нейтральном положении лопасть уравновешивается пружиной 4. На лопасти установлена камера 5, идентичная камера 6 установлена на корпусе 1. Камеры 5 и 6 заполнены частично ртутью 7 и 8 соответственно. На поверхности камеры 5 установлен реохорд 9 (например проволочное сопротивление), а .на поверхности камеры 6 — реохорд 10. Камеры установлены так, что при нейтральном положении лопасти реохорды параллельны. Контакты 11 и 12 соприкасаются с ртутью в любом положении датчика (до критических углов).

Ртуть выполняет роль подвижного контакта и определяет сопротивление участков АВ и A„B реохордов АВС и

А В,С„ соответственно в камерах 5 и

6. Проводами 13 выполняется соответствующая коммутация элементов 9 и, 10, а также подключение к наземному прибору.

На фнг. 3 введены следующие обозна. чения: Р АЗ- сопротивление участка реохорда камеры 5; RA — сопротивление участка реохорды камеры 6;

Р„, р2, я и R< - постоянные сопротивления, ЙП- измерительный прибор.

Конструктивно элементы датчика подобраны так, что зависимость сопротивлений Р и R д > пропорциональ1 на углам поворота камер 5 и 6, а зависимость расхода прямо пропорциональна углу поворота лопасти (камера 5) на всем диапазоне изменения угла. .-Измерительная схема наземного при. бора представляет два измерительных моста, а измерительный прибор ИП определяет разность потенциалов, которая пропорциональна разности сопротивлений реохордов Р„ и йд камер 5 и 6 датчика, таким образом, представляет собой дифференциальную измерительную схему. Сопротивления

R и Р измерительных мостов являются общими, другими плечами мостов являются сопротивления первого и Рдв, второго R, и R . Разность

1 1 потенциалов между точками ас проз .11 порциональна сопротивлению реохорда камеры 5, которое в обцем сл„чае определяется следующим выражением

R(+ Rб где R< — изменение. сопротивления рео хорда, пропорционального . расходу за счет отклонения лопасти преобразователя, Р— изменение сопротивления из@ за изменения наклона корпуса датчика в скважине в точке измерения.

Разность потенциалов Ьс пропорцио нальна сопротивлению R> > реохорда

11 камеры 6, которое определяется из-. менением угла наклона корпуса датчика в точке измерения д = и ., (2)

1 1

Разность потенциалов аЬ пропорциональна разности сопротивлений Рдз и ,Р 6 и может быть записана с учетом формул (1) и (2):

Иц .- Да- 0 = . (3)

Измерительный прибор ИП, измеряющий разность потенциалов аЬ (например, с нулем посредине), направлением отклонения стрелки указывает направление потока, а угол отклонения стрелки — величину расхода.

Датчик работает следующим образом, При отсутствии потока (положение

T лопасти, фиг. 1) и вертикальном положении корпуса датчика подвижными контактами (ртутью) вводятся сопротивления реохордов Рдз и Rp,з„, которые для укаэанных условий равны.

Стрелка измерительного прибора оста.ется на нулевой отметке °

При отсутствии потока, но при наклоне скважины (корпуса прибора) изменяются сопротивления R> и Кд„0„, включенные в измерительную дифференциальную схему, однако при различных углах наклона они остаются равными.

Измерительной схемой косвенно определяется их разность и измерительный прибор показывает ноль.

При наличии потока вверх (положение Ц лопасти, фиг. 1) сопротивле-, ние R <реохорда камеры 5 определяется расходом (углом отклонения лопасти) и зависит от угла наклона прибора.

Показание измерительного прибора

ИП независимо от угла наклона датчи04255 4 параметры работы.

5

f0 I5

35 ка определяется только углом поворота лопасти относительно корпуса расхода. Направление отклонения стрелки определяется направлением потока.

При потоке вниз изменяется полярность сигнала и соответственно направление отклонения стрелки. А угол отклонения стрелки, с учетом вышеизложенного, пропорционален расходу жидкости.

Таким образом, использование двух идентичных преобразователей (один угла поворота лопасти, другой угла наклона корпуса) и включение их в дифференциальную измерительную схему позволяет исключить влияние угла наклона датчика расходомера на точность определения направления потока н расхода.

Преимущество предлагаемого датчика скважинного расходомера заключается в том, что он содержит только поворотную лопасть и изолированный преобразователь угла ее поворота, на надежной работе которых в меньшей степени отражается воздействие содержащихся в скважинной жидкости загрязняющих включений. Наличие второго идентичного преобразователя, жестко установленного на корпусе, и включение датчиков в дифференциальную измерительную схему позволяет повысить точность определения направления потока и величины расхода при различных углах наклона скважинного датчика в процессе скважинных замеров.

При работе в загрязненных жидкостях датчик сохраняет установленные

Значение дополнительного момента, воздействующего на лопасть эа счет изменения удельного веса жидкости в диапазоне.(0,04 — 0,4) г/см более чем на порядок меньше значения момента, определяющего порог чувствитель ности датчика скважинного расходомера. Начальный момент уравновешивающей пружины соизмерим с моментом порога чувствительности и на порядок превосходит дополнительный момент, воздействующий на лопасть путем изменения удельного веса жидкости. Поэтому дополнительный момент, воздействующий на лопасть путем изменения удельного веса жидкости, не вызывает поворота лопасти. Влияние удельного веса в других точках диапазона измерений оказывается сще меньше, 1104255

//©уе м агй 7ридОР Дйююгкреаюдь мрм,/иииу сЮЯи фи4. Ю

ВИИИПИ Заказ 5176/23 Тираж 565 Полписное

Фили ППП г.ужгород, ул.Проектная, 4 так как при этом возрастает усилие уравновешивающей пружины.

Для выбранной конструкции датчика Hà его метрологические характеристики может оказать влияние отклонение удельного веса жидкости от базового значения, равное а 0,9 г/см

Поэтому тарирование расходомера осуществляется для базовых растворов, отличающихся удельными весами со сту- 10 пенями йу (О, 8 — О, 9) г/см ; В реальных условиях бурения скважины такого диапазона изменения удельноговеса жидкости не. наблюдается.

Таким образом, при использовании лопасти с малым объемом в реально наблюдаемом при бурении скважины диапазоне изменение удельного веса промывочной жидкости путем изменения выталкивающего усилия практически не отражается на характеристиках предлагаемого скважинного расходомера — пороге чувствительности, чувствительности и погрешности.