УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ДИАМЕТРА ТРУБЫ Российский патент 2009 года по МПК G01B7/13 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, а именно к устройствам для определения внутреннего диаметра труб, размещенных в скважине, необходимых для диагностики состояния труб в скважине и позволяющих в сочетании с данными других измерений определить остаточную толщину стенок трубы.

Уровень техники

Из уровня техники известно устройство для определения внутреннего диаметра трубы [см. патент US 4546314 публ. 08.10.1985]. Недостатки данного устройства заключаются в относительном узком интервале диаметра измеряемых труб и необходимости осуществлять не только амплитудные, но и фазовые измерения электрических сигналов, что делает измерительную часть прибора весьма сложной.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании простого способа определения внутреннего диаметра трубы, размещенной в скважине.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого технического решения, заключается в увеличении диапазона значений измеряемых диаметров с заданной погрешностью, в том числе, при влиянии таких факторов, как эксцентриситет, наличие в трубе проводящей жидкости, вариации магнитных и электрических свойств материала измеряемых труб.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что устройство для определения внутреннего диаметра трубы содержит средство приема сигнала, средство передачи сигнала, источник возбуждающих колебаний и средство регистрации и обработки сигналов, причем средство передачи сигнала выполнено в виде, по меньшей мере, одной передающей катушки, а средство приема сигнала выполнено в виде, по меньшей мере, двух приемных катушек, причем измерения проводятся на двух фиксированных частотах, а для определения внутреннего диаметра трубы используют только амплитудные значения ЭДС в, по меньшей мере, двух приемных катушках.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения витки, по меньшей мере, одной передающей катушки и, по меньшей мере, двух приемных катушек намотаны в плоскости поперечного сечения трубы.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения, по меньшей мере, одна передающая катушка и, по меньшей мере, две приемные катушки имеют одинаковый внешний диаметр.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения устройство дополнительно содержит коммутатор.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения, по меньшей мере, одна передающая катушка и, по меньшей мере, две приемные катушки расположены на одной оси, совпадающей с осью измеряемой трубы.

При проведении поиска по патентной и научно-технической информации не было обнаружено решений, содержащих всю совокупность предлагаемых признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «новизна».

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для измерения внутреннего диаметра труб.

Устройство для измерения внутреннего диаметра труб (фиг.1) включает в себя источник Т возбуждающих колебания, по меньшей мере, две кольцевые передающие катушки L1, L2, по меньшей мере, две кольцевые приемные катушки L3, L4, средство регистрации и измерения сигналов R, переключатель K, осуществляющий соединение источника Т с одной из передающих катушек. Катушки L1, L2, L3, L4 расположены на одной оси, совпадающей с осью измеряемой трубы, и имеют одинаковый внешний диаметр.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Источник Т возбуждающих колебаний формирует сигнал, состоящий из гармонических колебаний с частотами Fl, F2 (для определенности полагаем, что F2 больше, чем F1). С помощью переключателя K источник Т соединяется с одной из двух передающих катушек L1, L2 в зависимости от выбранного поддиапазона измеряемых диаметров. Средство регистрации и измерения сигналов R осуществляет выделение компонент ЭДС с частотами F1, F2 на зажимах приемных катушек L3, L4 и измерение их амплитуд. Таким образом получаются четыре значения ЭДС - U31, U32, U41, U42 для каждого поддиапазона, где первый индекс обозначает катушку, а второй - частоту.

Искомый внутренний диаметр (ID) трубы определяется по формуле и расчитанными заранее однозначными зависимостями для каждого поддиапазона диаметров:

где n и m - постоянные коэффициенты, которые расчитываются исходя из заданного интервала измеряемых диаметров и разбивки его на поддиапазоны, максимального диаметра катушек, интервалов возможных изменений магнитной проницаемости и проводимости, максимального смещения оси инструмента относительно оси трубы, максимальной проводимости жидкости, заполняющей трубу, максимальной погрешности определения внутреннего диаметра, рабочих частот.

Таким образом, определение ID производится по известному значению S - вспомогательной величины, связанной установленными расчетными соотношениями с внутренним диаметром трубы. Ошибка такого определения за счет влияния параметров материала трубы, заполняющего трубу рассола, и возможного отклонения оси катушек от оси трубы минимизирована выбором коэффициентов n и m для каждого поддиапазона измеряемых диаметров.

Предложение соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку его осуществление возможно при использовании существующих средств производства с применением известных технологий.

Использование: для определения внутреннего диаметра трубы. Сущность: заключается в том, что устройство для определения внутреннего диаметра трубы содержит средство приема сигнала, средство передачи сигнала, источник возбуждающих колебаний и средство регистрации и обработки сигналов, при этом средство передачи сигнала выполнено в виде, по меньшей мере, двух передающих катушек, а средство приема сигнала выполнено в виде, по меньшей мере, двух приемных катушек, причем измерения проводятся на двух фиксированных частотах, а для определения внутреннего диаметра трубы используют только амплитудные значения ЭДС в, по меньшей мере, двух приемных катушках. Технический результат: увеличение диапазона значений измеряемых диаметров с заданной погрешностью. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для определения внутреннего диаметра трубы, содержащее средство приема сигнала, средство передачи сигнала, источник возбуждающих колебаний и средство регистрации и обработки сигналов, отличающееся тем, что средство передачи сигнала выполнено в виде, по меньшей мере, двух передающих катушек, а средство приема сигнала выполнено в виде, по меньшей мере, двух приемных катушек, причем измерения проводятся на двух фиксированных частотах, а для определения внутреннего диаметра трубы используют только амплитудные значения ЭДС в, по меньшей мере, двух приемных катушках.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что витки, по меньшей мере, одной передающей катушки и, по меньшей мере, двух приемных катушек намотаны в плоскости поперечного сечения трубы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна передающая катушка и, по меньшей мере, две приемные катушки имеют одинаковый внешний диаметр.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит переключатель между источником возбуждающих колебаний и одной из двух передающих катушек.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна передающая катушка и, по меньшей мере, две приемные катушки расположены на одной оси, совпадающей с осью измеряемой трубы.