Расходомер Советский патент 1985 года по МПК E21B47/10 

4

эо ;о (р

00 Изобретение относится к технике промыслово-геофизических исследований скважин. Известен расходомер, в котором защита подшипниковых опор от засоре ния абразивными частицами скважинно го флюида осуществляется стаканом, герметично посаженным своим дном на ось и заполненным средой с более высоким Удельным весом, чем удельньй скважинной жидкости с абразивньми частицами Л , Однако в этом расходомере сама турбинка в процессе спуска в исследуемьй интервал не защищена от засо рения, механическими примесями, находящимися в скважинной жидкости, а .защищен лишь подшипниковьй узел, что значительно снижает надежность работы расходомеров такого типа . (турбинные). Наиболее близким по технической сущности к изобретению является расходомер, содержащий корпус, верхний и нижний подвижный центраторы, устройство для фиксации нижнего центратора, электромагнитный привод, измерительную турбинку с раскрьгоающимися лопастями, пружину сж.атйя и подвижную распорную втулку 2j . I Недостатками известного расходомера являются отсутствие защиты само турбинки и механизма, осуществляемог раскрытие ее лопастей (пружины сжатия, подвижной втулки и т.д.) от абразивных частиц в процессе спуска расходомера по насосно-компрессорньм трубам (ИКТ) в исследуемый интервал а также ненадежность, так как расходомер содержит устройство для защи ты подшипников от абразивных частиц состоящее из нескольких узлов, что снижает надежность его значительно работы. Целью изобретения является повышение надежности раскрытия лопастей турбинки в средах с большим содержанием механических примесей. Указанная цель достигается тем, что расходомер, содержащий корпус, верхний и нижний подвижньй центраторы, фиксатор нижнего центратора, электромагнитньй привод, измерительную турбинку с раскрывающимися лопас тями, пружину сжатия и подвижную втулку, снабжен управляемым фильтрстаканом, включающим откидывающееся дно и наклонную рабочую поверхность внутри которого установлена турбинка в сложенном положении, причем фильтр-стакан связан через фиксатор и подвижньй упор с якорем электромагнита и через подвижную распорную втулку - с нижним подвижным центратором. На фиг. 1 показана общая компоновка предлагаемого расходомера, на фиг. 2 - электромагнитньй привод и узел турбинки в рабочем положении, на фиг. 3 - положение фильтр-стакана и узла его фиксации в процессе спуска по НКТ и транспортировании. I Расходомер состоит (фиг. 1) из следующих основных узлов: турбинки 1 в сборе, содержащей узел съема сигнала о частоте вращения турбинки и узел защиты подшипниковых опор от абразивных частиц электромагнитного привода 2 с фильтр-стаканом 3, нижнего продольно-подвижного центратора 4, фиксатора 5 нижнего подвижного центратора на штанге в процессе спуска по НКТ и во время исследований в эксплуатационной колонне, верхнего центратора 6, двух центральных штанг - верхней (не показана) и нижней 7 пружины 8 сжатия, приборного окончания 9, подвижной распорной втулки 10 с размещенным в ней фиксатором 11 постоянно под-пружиненным упругим кольцом 12. Электромагнитный привод (фиг. 2) состояит из следующих узлов и деталей: корпуса 13 и переходника 14, образующих внутреннюю полость, заполняемую кремнийорганической жидкостью или трансформаторным маслом, в которую помещен электромагнит 15, содержащий дополнительно подвижньй подпружиненньй упор 16, компенсатора скважинного давления, выполненного в виде порщня 17, фиксатора 18, удерживающего подвижный фильтр-стакан в надвинутом на лопасти положений (фиг. 3),пружины 8 сжатия, упирающейся одним концом в бурт переходника 19, а другим - в бурт подвижного фильтр-стакана 3. Фильтр-стакан 3 (фиг. 3) включает откидывающееся дно 20, временно зафиксированное при помощи пружинок 21, а также наклонную рабочую поверхность 22. Откидывающееся дно содержит множество сквозных отверстий малого диаметра 23, предназначенных для фильтрования скважинной жидкости. Расходомер работает следующим образом. Перед спуском в скважину и в процессе движения по НКТ лопасти турбинки в сложенном положении находятся внутри подвижного фильтр-стакана 3, зафиксированного в таком положении при помощи фиксатора 18 (фиг. 3). Фильтр-стакан, оснащенный дополнительно откидывающимся дном 20 совместно с корпусом 13, образуют таким, образом своеобразную камеру, в которой в процессе спуска по НКТ в отфильтрованной от механических примесей скважиняой жидкости размещён весь измерительный узел турбинки 1 . Верхний и нижний центраторы находятся в сложенном положении, причем нижний центратор зафиксирован временно от перемещения по центральной щтанге 7 фиксатором 5 (фиг. 1) и дополнительно предохранительньм фиксатором 11, расположенные ОДНРИ кон цом в подвижной распорной втулке 1 а другим - в.канявке 24, выполненно на центральной штанге. Один бурт этой канавки, расположенньй ближе к турбинке, вьщолнен в виде наклонной плоскости с углом 30-40 . I В процессе движения по НКТ на оп ределенной выбранной глубине срабатывают поршни центраторов, переводя тем самьм их рычаги в подпружиненно состояние, которые после выхода из НКТ занимают р абочее положение, обе печивая центрирование расходомера в эксплуатационной колонне. После этого по команде с поверхности срабатьгеает электромагнитный привод, как описано ниже, освобождая тем самым от фильтр-стакана 3 лопасти турбинки 1, которые при встрече с дном 20 отбрасывают его. Скорость вращения турбинки регистрируется на земной аппаратурой при помощи постоянного магнита и герконов. Электромагнитный привод срабатывает следующим образом. В процессе спуска по НКТ элементы привода: фиксатор 18, пружина 8 сжатия, подвижный фильтр-стакан 3, подвижный упор 16, находятся в замк нутом положении, показанном на фиг. 3 (положение устройства в процессе спуска по НКТ и транспортировании) , После выхода из НКТ по команде с поверхности электромагнитный привод срабатывает следующим образом: э лектромагнит 15 после подачи тока на него смещает толкателем 25 якоря подвижный упор 18, освобож,дая тем самьм фиксатор 18. В результате этого срабатывает пружина 8, перемещающая подвижный фильтр-стакан 3 вдоль корпуса 13, утапливая одновременно внутрь его фиксатор 18 при помощи наклонной рабочей плоскости 22, выполненной в фильтр-стакане 3. Переместившийся фильтр-стакан освобождает тем самым лопасти турбинки, которые за счет пружин 26 кручения переводятся в рабочее положение. По окончании исследований в эксплуатационной колонне расходомер через НКТ с помощью геофизического кабеля 12 (фиг. 1) поднимают на поверхность, осуществляя тем самьм одновременно складьшанке лопастей турбинки. i .. Складывание происходит следующим образом. Верхний центратор 6 (фиг. 1), предназначенный в данном случае только для центрирования и поэтому расположенный между приборнымокончанием 9 и фиксатором 5, препятствующими продольному перемещению его в рабочем положении по щтанге, соединяющей их, но установленный между ними с зазором, обеспечивающим свободное вращение вокруг нее, складывается при затаскивании в НКТ, как обычньй центратор. При дальнейшем затаскивании расходомера в НКТ при встрече с воронкой НКТ сработает устройство 5 для фиксации, освободив тем самым нижний центратор 4 (фиг,. 1) от связи .с центральной штангой 7. Нижний центратор в свою очередь при встрече с НКТ, преодолев усилие предохранительного фиксатора 11, а также усилие сжатия пружины 8 (сила упругости ее выбрана в 3-4 раза меньшей, чем у пружин центратора) в рабочем положении сначала переместится вниз по центральной щтанге до упора 26, сместив соответственно подвижную распорную втулку 10 и подвижный S фильтр-стакан 3, который закроет лопасти турбинки, а затем сложится так же, как и верхний центратор. Фиксация подвижного фильтр-стакана относительно несущей центральной штанги 7 при подъеме после закрытия лопастей турбинки осуществлена при помощи постоянно подпружиненного предохранительного фиксатора 11, ко торый при перемещении подвижной втулки 10 вместе с нижним центратором, при затаскивании в НКТ , попав своим концом в канавку 27, расположенную на штанге 7, окончательно зафиксирует его. Положительный эффект предлагаемо .расходомера достигается за счет повышения надежности раскрытия лопастей турбинки и эффективности при использовании фильтр-стакана (в совокупности с устройством для центри рования скважинных приборов) для закрытия лопастей при подъеме расходомера на поверхность. 8 В результате этого значительно упрощается конструкция скважинных дистанционно управляемых приборов вследствие неприменения электродвигателей, редукторов, ходовых винтов и т.п., используемых для управления во многих геофизических приборах, повышается надежность, появляется возможность проводить исследования в глубоких термальных (выше 4 80 С) скважинах. За базовьм объект можно принять любой дистанционно-уравляемьй расходомер турбинного типа. Однако такие расходомеры обладают возможностью засорения и заклинивания турбинки в процессе спуска по НКТ, низкой термостойкостью из-за отсутствия термостойких (выше + 80 С) и надежных электродвигателей. В настоящее время изготовлен и готовится к скважинным испытаниям макет предлагаемого расходсмера, оснащенного турбинкой со складывающимися лопастями и фильтр-стаканом.

РАСХОДОМЕР, содержащий корпус, верхний и нижний подвижный центраторы, фиксатор нижнего центратора. электромагнитный привод, измерительную турбинку с раскрьтающими лопастями, пружину сжатия и подвижную распорную втулку, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности раскрытия лопастей турбинки в средах с большим содержанием механических примесей, он снабжен управляемым фильтр-стаканом, включающим откидьшающееся дно и наклонную рабочую поверхность, внутри которого установлена турбинка в сложенном положении, причем фильтр-стакан связан через фиксатор и подвижный упор с якорем электромагнита и через подвижную втулку - с нижним подвижным центратором. (Л