Скважинный прибор для измерения расхода и влажности нефти Советский патент 1983 года по МПК E21B47/10 

О1

to

СКВАЖИННЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА И ВЛАЖНОСТИ НЕФТИ, содержащий корпус, переходник с закрепленной на нем центральной втулкой, датчик влажности, включающий изолированную обкладку, измерительную турбинку с преобразователем, ось которой размещена в центральной втулке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения конструкции, изолированная обкладка выполнена в виде системы электродов, размещенных коаксиально вокруг втулки. (Л

Изобретение относится к нефтепромысловой геофизике и предназначено для исследования действующих скважин. Известен глубинный влагомер, в котором датчик влажности представляет пpoJoчный конденсатор, одной обкладкой которого служит центральный изолированный стержень (электрод), а второй корпус измерительного канала, куда с помощью пакерующего устройства направляется исследуемый поток жидкости 1 . Недостатком указанного влагомера является его низкая точность измерения, обусловленная нелинейностью его характеристики. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является скважинный прибор для измерения расхода и влажности, содержащий корпус, переходник с закрепленной на нем центральной втулкой, датчик влажности, включающий изолированную обкладку, измерительную турбину с преобразователем, ось которой размещена в центральной втулке. В известном устройстве изолированная обкладка емкостного датчика с обоих концов выполнена с уплотнительными кольцами и плотно посажена в центральные отверстия соответствующих переходников, чем обеспечивается герметизация датчика от внешней .среды. При этом на нижнем переходнике электрода установлены верхняя опора датчика расхода и магнитоуправляемый контакт, который взаимодействует с магнитом на оси турбинки. При вращении турбинки происходит периодическое размыкайие и замыкание магнитоуправляемого контакта, который подключен к электронной схеме с помощью провода, пропущенного через центральное отверстие электрода емкостг ного датчика 2. Недостатком известногоустройства является необходимость герметизации изолированной обкладки с обоих концов, что резко ограничивает выбор типа изоляционного покрытия и снижает надежность, усложняя технологию изготовления датчика в целом. Механическая связь оси турОинки с изолированной обкладкой емкостного датчика накладывает жесткие требования к посадке ее в местах уплотнения, так как незначи тельное смещение ее, которое всегда может возникнуть при приложении давления, вызывает изменение расстояния между опорами турбинки или нарущает ее центровку. Это усугубляется тем, что одновременно происходит изменение температуры исследуемой среды. Недостатками являются также заклинивание турбинки из-за накопления механических примесей на ее.магнитной системе, поскольку она не изолирована от потока и необходимость герметизации магнитоуправляемого контакта с помощью резиновых колец. Наличие коммутационного провода внутри изолированной обкладки не только усложняет его технологию изготовления, но и вызывает дополнительные помехи в измерительном генераторе при размыкании и замыкании прерывателя. Значительный объем нижнего переходника приводит к уменьшению сечения измерительного канала,что ограничивает верхний предел измерения. Этот фактор усугубляется особенно при разработке малогабаритных преобразователей диаметром 28-32 мм, острая необходимость в которых вызвана внедрением газлифтных способов добычи нефти. Цель изобретения - повыщение точности измерения и упрощения конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в скважинном приборе для измерения расхода и влажности нефти, содержащем корпус, переходник с закрепленной на нем центральной втулкой, датчик влажности, включающий изолированную обкладку, измерительную турбинку с преобразователем, ось которой размещена в центральной втулке, изолированная обкладка выполнена в виде системы электродов, размещенных вокруг втулки. На чертеже изображен скважинный прибор для измерения расхода и влажнрсти, общий вид. Прибор состоит из переходника 1, электродов 2 емкостного датчика, измерительной турбинки 3, центральной втулки 4, магнитоуправляемого контакта (геркона) 5, постоянных магнитов 6 и кожуха 7. На торце переходника 1 по окружности выполнены посадочные отверстия (например три), в каждое из которых вмонтирован электрод 2, представляющий собой металлический стержень, запресовад1ный во фторопластовую втулку с изолированным торцом. В центральной полости переходника 1 расположена верхняя опора 8, на которую установлена ось гидродинамической турбинки с постоянными магнитами 6. При этом магнитоуправляемый контакт 5 установлен в боковой полЬсти переходника 1 с противоположной стороны, т.е. со сторо,ы, защищенной от исследуемой среды корпуса 9 прибора. Измерительный узел снаружи защищен кожухом 7, который с одного конца выполнен в виде крестовины, где устанавливается регулировочный винт с опорой 10. На кожухе 7 имеются продольные окна для выхода исследуемой жидкости. Электроды (например три),размещенные вокруг центральной втулки 4, ьбразуют емкостный диэлькометрический датчик, наружной обкладкой которого является кожух 7 и центральная втулка 4. В процессе исследования скважин исследуемый поток с помощью пакерующего устройства направляется в измерительный канал, где скорость его движения преобразовывается в число оборотов турбинки, а содержание воды в нем изменяет значение емкости диэлькометрического датчика, что вызывает приращение частоты измерительного генератора, которая после сравнения с фиксированной частотой опорного генератора моделируется по амплитуде импульсами, частота которых пропорциональна числу обо- . ротов турбинки. Выходной сигнал скважинного прибора через каротажный кабель передается на наземную панель. Очевидно, что рассредоточенные по окружности эле-ктроды обеспечивают высокую дифференциацию исследуемого потока по сечению измерительного канала и при постоянном значении общей емкости Со позволяют значительно увеличить общее приращение емкостидСоби1-э uQg + йСгэ лСпэ при20 изменении влажности нефти.4С...дСлг- приращение емкости отдельных электродов). Следовательно, при этом достигается увеличение отнощения seaijJ которое характеризует коэффициент преобразования,5 датчика и предопределяет его разрещающую способность и точность С I t. ( Д С оЬш, Э II 1о -р гдеТо-частота измерительного генератора; fi- частота, обусловленная отно- 3D шением . Кроме этого, достигается высокая надежность датчика, так как электроды изолированы с одной стороны наглухо и имеют простую технологию изготовления. Расположение турбинного расходомера, на опорах, геометрическое положение которых не зависит от давления, позволяет повысить не только надежность узла, технологичность сборки, но и предупреждает компоновку всего измерительного узла, при котором магнитная система турбинки изолирована от исследуемого потока. При этом исключается влияние механических примесей на работу турбинки и отпадает необходимость герметизации магнитоуправляемого контакта, так как устанавливается он с противоположной стороны переходника (со стороны, защищенной от внещней среды), При этом не только упрощается коммутация магнитоуправляемого контактного прерывателя, но и отпадает необходимость в транзитном проводе через электрод емкостного датчика, что исключает взаимовлияние датчиков, т.е. повыщает помехустойчивость измерительного узла в динамическом режиме Экономический эффект от внедрения одного прибора составляет 1,5 тыс.руб. в год за счет повыщения достоверности и эффективности контроля за разработкой нефтяных месторождений путем охвата гидродинамическйми исследованиями скважин с повыщенной температурой и давлением на забое.