Устройство для измерения давления и температуры теплоносителя в нагнетательных скважинах Советский патент 1985 года по МПК E21B47/06 

01

сд

09 4 Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для измерения давления и температуры теплоносителя в продуктивных пластах нагнетательных скважин в процессе теплового воздействия. . Известны устройства для измерения давления и температуры в скважине 1. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения давления и температуры теплоносителя в нагнетательных скважинах, содержащее глубинную часть, состоящую из гел 1коидальной пружины и омического преобразователя, и наземную часть, включающую тумблер, электрический мост и измерительный узел, и двужильный кабель, два провода которого соединяют омический преобразователь давления с наземной частью 2. Данное устройство может применяться лишь в небольшом диапазоне температур, так как с увеличением температуры увеличивается погрешность измерения давления. Она в основном зависит от двух факторов: изменения модуля упругости материала, из которого из готовлена геликоидальная пружина манометра и изменения сопротивления проволоки, из которой изготовлен омический преобразовател Градуировочная характеристика манометра с омическими преобразователем при нормальной температуре представляет собой прямую линию и в общем случае описывается уравнениемгде R сопротивление омического преобр зователя; начальное сопротивление омического преобразователя при отсутствии давления (чаше всего оно равно нулю); коэффициент наклона характеристики, постоянной для да1Шого типа манометра, но зависит от температуры, т.е. oi - f (t); Р - величина измеряемого давления. С увеличе1шем температуры уменьшается модуль упругости материала, из которого изготовлена геликоидальная пружина, и тем самым при одном и том же давлении увеличивается угол разворота геликоидальной пружины. При этом коэффициент наклона градуировочной характеристики увеличится на.величину ., . Тогда коэффициент наклона станет равным о, о(-4обД °- Ь где приращение коэффициента наклона градуировочной характеристики, вызванное изменением модуля упругости пружины; i - температура в скважине. iц - нормальное значение температуры, т.е. температуры, при которой ошмалась градуировочная характеристика манометра. С увеличением температуры одновременно увеличивается омическое сопротивление преобразователя за счет температурного коэффициента сопротивления проволоки. При зтом угол наклона градуировочной характеристики еще более увеличится, а коэффициент наклона станет ,.4,(), где uoL. приращение козффициента наклона градуировочной характеристики, вызванное температурным коэффициентом сопротивления. Отсюда видно, что при любой отличной от нормальной температуре произойдет приращение сопротивления омического преобразователя на величину (o6,c6j(. Таким образом, с увеличением температуры погрешность измерения давления повышается. В серийно выпускаемых скважинных манометрах угол разворота геликоидальной пружины при 200° С возрастает на 8%, а при 400° С на 15%. Для высокотемпературных омических преобразователей из нихрома температурный коэффициент сопротивления составляет 0,00015 это значит, что при 400° С погрешность измерения давления только из-за этих факторов может достигать 21%. Для ее исключения необходимо иметь информаадю о температуре той же области, в которой находится скважинная часть устройства. Цель изобретения - повышение точности измерений давления в скважине и расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения давлетя и температуры теплоносителя в нагнетательных скважинах, содержащее глубшшую часть, состоящую из геликоидальной пружины и омического преобразователя, и наземную часть, включающую тумблер, электрический мост и измерительный узел, и двужильный кабель, два провода которого соединяют омический преобразователь с наземной частью, провода кабеля выполнены из разных материалов и j

образуют в скважинной части термопару, а омический преобразователь включен в разрыв одного из проводов.

На фиг. 1 изображена скважинная часть устройства; на фит. 2 - принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство состоит из скважинной части, содержащей геликоидальную пружину 1, омический преобразователь 2, термопару 3, соединенной кабелем 4 с наземной частью, состоящей из резисторов моста 5-9, тумблера 10 и измерительного прибору 11.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском скважинной части устройстба в скважину балансируется мост, т.е. при положении II тумблера 10 устанавливается даижок резистора 5 в такое положение, при котором устанавливается нуль на измерительном приборе 11. Данное положение резистора 5 фиксируется и оно остается неизменным в течение всего измерения. После этого ос)тцествляют спуск скважинной части устройства в скважину. Под действием давления происходит разворот геликоидальной пружины 1, последняя производит увеличение сопротивления омического преобразователя 2. Изменение сопротивления преобразователя 2 приводит к разбалансу моста, состоящего, кроме преобразователя 2, из резисторов 5-7. В измерительной диагонали моста появляется на1557344

пряжение, которое делится делителем напряжения, состоящим иэ резисторов 8 и 9. Напряжение с резистЬра 9, пропорциональное сопротивлению омического преобразова5 теля при данной температуре скважшшой части устройства, измеряется прибором 11. Для измерения температуры тумблер 10 ставится в положение I. При этом термо. ЭДС, развиваемая термопарой 3, пропорпи10 ональная температуре в скважине, через

омический преобразователь 2 и кабель 4 подается на измерительный прибор 11.

Отличительной особенностью устройства является то, что,имея информацию о сопро15 тивпении омического преобразователя давления при данной температуре и значение температуры в скважине, по указанным формулам вычисляется сопротивление омического преобразователя при нормальной температу2Q ре, а равно и давление в скважине. Для компенсации влияния термоЭДС на показания моста при измерении давления питание моста осуществляется повыщенным напряжением. Делитель напряжения из резисторов

25 8 и 9 позволяет использовать один измерительный прибор для измерения давления и температуры.

Экономический эффект достигается за счет повыщения точности оптимизащш процесса

воздействия на пласт с целью максимизации его отдачи.

i

УСТГОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ, содержащее глубиниую часть, состоящую из геликоидальной пружины и омического преобразователя, и наземную часть, включающую тумблер, электрический мост и измерительный узел, и двужильный кабель, два провода которого соединяют омический преобразователь с наземной частью, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерений, провода кабеля выполнены из разных материалов и образуют в скважиниой части термопару, а омический преобразователь включен в разрыв одного из проводов.