Скважинный расходомер Советский патент 1985 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к промысло вым исследованиям, а именно к измерению расхода флюидов в нефтяных и нагнетательных скважинах. Цель изобретения - обеспечение одновременного измерения дифференциального и абсолютного расхода флю ида. На фиг.1 показан обощй вид предлагаемый расходомер; а на фиг. 2 возможный вариант конструкции преоб разователя (датчика) взаимного крут щего момента оппозитных крыльчаток в электрический сигнал. Скважинный расходсжер предлагаемого типа включает иесупдай корпус трубчатой формы, полый вап 2,. имеющий возможность свободного вращения относительно корпуса 1 и несущий жестко закрепленные йа нем крыльчат ки 3 и 4, идентичные по форме и раз мерам, но с противоположными направлениями закрутки лопастей, размещенный мезеду ними измерительный преобразователь 5, обеспечивающий преобразование в электрический сигнал взаимного крутящего момента оппозитных крыпьчатбк 3 и 4 и скорости вращения (или крутящего момента у вала 2 относительно корпуса. 1, а также рессоры 6, обеспечивающие центрирование расходомера относительно обсадно|} колонны 7 или стенок скдажи ы. Схеня,телеметрии, каротажный кабель и поверхностная регистриру1 4ая аппаратура не показаны. Возможньй вариант конструкции измерительного преобразователя 5 включает кожух, верхняя часть 8 которого жестко соединена с верхней частью вала 2, а яижняй 9 - соответственно с иихшей частью того же вала 2; соединяющий части 8 и 9 кожуха упругий элемент 10, выполненный, например, в виде ленточной спи ральной пружины, имеющей высокую жесткость в осевом (вертикальном) н правлении и относительно малую крутильную жесткость в горизонтальной плоскости; горнзонтальт 1е фигурные металлические пластины И и 12, первая из которых жестко соединена .верхней частыо 8 кожуха, а вторая с его нижней частью 9, образую1ф1е конденсаторш датчик угла поворота верхней час.ти 8 корпуса относительн нижней 9; высокочастотный трансформ тор, .образованный первичной обмоткой 13, которая гибкими проводниками I4 и 15 соединена с пластинами 11 и 12 и механически жестко связан с нижней частью кожуха 9, и вторичной, обмоткой 16, которая механически жёстко связана с несущим корпусом 1, а электрически - с одним из входо1Ё схемы телеметрии, размещенной в несущем корпусе 1; кроме того, имеются индуктивный приемный датчик 17, механически жестко связанный с Несущим корпусом I, а электрически соединенный с другим входом схемы телеметрии, и один или несколько постоянных магнитов 18, закрепленных в обойме, жестко свлэанной механически с верхней частью 9 кожуха. Зазор между верхней 8 и нижней 9 частями кожуха измерительного преобразователя 5 закрыт эластичной мембраной (не показана), а его внутренняя полость заполнена диэлектрической жидкостью, например маслом, что исключает проникновение скважинного флюида внутрь измерительного преобразователя 5. Элементы 10 - 12 образуют датчшс взаимного крутящего момента крыльчаток 3 и 4, элементы 13 - 16 обеспечивают передачу информации с вра1цающегося измерительного преобразователя 5 на схему телеметрии в неподвижном несущем корпусе I, а элемен ты 17 и 18 образуют датчик скорости вращения вала 2 с крыльчатками 3 и 4 относительно несущего корпуса 1. Скважинный расходомер действует следующим образом. Поток фл1бида, проходяощй через крыльчатки 3 и 4, сообщает им противоположно направленные моменты вращения, что приводит к деформации fскручиванию или раскручиванию) упругого элемента 10 и измененшо взаимного положения фигурных пластин П и 12, т.е. к измененшо емкости образованного этими пластинами конденсатора, которая через высокочастотный трансформатор, образованный катушками 13 и 16, определяет параметры сигнала, формируемого схемой телеметрии например, частоту или амплитуду высокочастотного гармонического сигнала) , которые благодаря этому будут одно- зиачно связаны с, общим (абсолютным) расходом флюида; при этом, если количество флюида, проходящего через каждую из крыльчаток

3 и 4, одинаково, т.е. приток или поглощение (флшзда на интервале разноса крыльчаток 3 и 4 отсутствуют, то суммарный вращающий момент на валу 3 будет равен нулю и вал 2 останется в покое, если же на базе разноса крыльчаток 3 и 4 расход флюида иэмеиится, т.е. будет иметь место приток или поглощение флюида, то вр4цак 1. момент, сообщаемый валу крыльчатками 3 и 4, будет пропорционален разности расходов флюида, проходящего через них, и вал 2 врацается с пропорциогг нальной этому юменту скоростью, . а постоянный магнит 18 наводит в индуктивном датчике 17 импульсы напряжения, частота следования которых пропорциональна разности РАСХОДО фпюцда, проходящего крыльчатки 3 и 4 (знак разности расходов легко определяется (ыки приет - использованием трех несиммет ...

рично расположенных магнитов 18 и т.п. приемами).

Таким образом, предпагаемь расходомер, в оТличие. от известньпс,позволет одновременно при помощи одного чувсвительного элемента измерять как абсолютнь1й, так и дифференциальный расход флюида. При этом использова нне свободно вращающегося дифференциального датчика обеспечнвает высокую чувствительность дифференциальных измерений, а использование моментного датчика абсолютного расхода широкий диапазон измерений. Использование одного чувствительного элемента облегчает сопоставление масятабов диаграмм абсолютного и дифференциального расходов.

Возможно использование и других TtmoB датчиков, (преобразователей) Hanpimep тензометрических,тахометрических и т.п.

СКВАЖИННЫЙ РАСХОДОМЕР, включающий вал с жестко заКреплеиньачи на нем двумя спирально-лопастными крыльчатками с противоположно направленными лопастями и преобразователь скорости вращения вала, отличающийся тем, что, с целью обеспечения одновременного измерения дифференциального и абсолютного расхода флюида, он снабжен измерителем крутящего момента, установленным на валу между крыльчатками. (Л