Устройство для измерения расхода в скважине Советский патент 1986 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к измерительным приборам расхода и может найти применение в нефтяной промышлен- :ности для измерения расхода и дебита высокотемпературных сред.

Цель изобретения - повьппение надежности работы устройства.

На фиг, 1 показан расходомер, общий вид в разрезе; на фиг. 2 и 3 - узел геркона, подготовленный для работы устройства в качестве расходомера и дебитомера соответственно на фиг. 4 - устройство, подготовленное для спуска в качестве дебитомера, общий вид.

Устройство для измерения расхода , среды, поступающей в скважину (фиг.1), состоит из корпуса 1, в котором имеется герметичный отсек 2 и измерительный канал 3. Для направления потока через измерительный канал 3 служит пакер 4. В герметичном отсеке 2 находятся электромагнит 5, якорь 6 с пружиной 7 и фиксатором 8 (фиг. 1 и 2), геркои 9, один конец которого через обмотку электромагнита 10 подключён к одной жиле кабеля 11, а другой Контакт геркона 9 подключен к корпусу 1 либо ко второй жиле кабеля. Параллельно геркону 9 включен резистор 12. Фиксатор 8 (фиг. 2) удерживает постоянный магнит 13 в специальном гнезде 14 на таком расстоянии от геркона 9, чтобы его магнитное поле не влияло на работу герконового преобразователя скорости вращения тур- бинки в частоту в процессе измерения. Магнит 13 прижат к фиксатору 8 пружиной 15. Жесткость пружины 7 выбирается такой, чтобы при спуске устройства в скважину, ударах и вибрациях фиксатор 8 удерживал в устойчивом положении магнит 13 в гнезде 14 и препятствовал перемещению его вниз. В измерительном канале 3 (фиг.1) на валу 16 установлена турбинка 17. На валу 16 в верхней его части эксцентрично укреплен постоянный магнит 18. Измеряемая среда в измерительный

12327912

осуществляющая направление измеряемого потока среды в измерительный канал 3. Кольцо 23 подпружинено вверх пружиной 26 сжатия, но удерживается

5 от перемещения вверх шариками 27, Между шариками 27 находится якорь 28 электромагнита 5, Якорь 28 в верхнем положении удерживается пружиной 29, причем его утолщенная часть разводит

10 шарики 27 наружу так, что расстояние между наиболее выступающими точками шариков больше внутреннего диаметра кольца 23.

Для ограничения перемещения колец

5 22 и 23 вверх (фиг. 1 и 4) на корпусе 1 устанавливаются ограничительные кольца 30.

Устройство работает следующим образом.

20 При спуске устройства в скважину в качестве расходомера (фиг. 1) пакер 4 устанавливают в раскрытое состояние. Для этого, установив предварительно якорь 28 электромагнита 5 в

25 нижнее положение, сжимая пружину 26, перемещаю Т Кольцо 23 пакера 4 вниз. Когда кольцо 23 пройдет шарики 27, якорь 28 отпускают, последний под действием пружины 29 подымается вверх

30 и раздвигает шарики, 27, которые и будут теперь удерживать кольцо 23 от перемещения вверх на протяжении всего цикла измерения расхода. Магнит 13 (фиг. 2) устанавливается в верхнее

2 отделение гнезда 14, где удерживается фиксатором 8.

В процессе измерения измеряемая среда направляется оболочкой 25 (фиг. 1) пакера 4 через окна 19 в мерительный канал 3. Проходя через него,среда вращает турбинку 17, она вращает вал 16 с магнитом 18. Магнит, проходя близ геркона 9, осуществляет коммутацию его контактов. Частота г 1утации контактов геркона пропорциональна расходу среды, передается по кабелю 11 на поверхность.

В процессе измерения при спуске устройства пакер 4 прижимает оболоч- канал 3 входит через верхние 19 и вы- 50 у 25 к стенке скважины пружиной 21 ходит через нижние окна 20.и тем самым обеспечивает пакерование

скважины. После процесса измерения, которьв осуществляется при спуске устройства на забой скважины, необходимо произвести его подъем. Для , этого следует произвести складывание

Пакер 4 находится постоянно в раскрытом состоянии под действием пружины 21 сжатия, один конец которой упирается в корпус 1, а второй - в кольцо 22. К кольцам 22 и 23 прикреплен каркас из тяг 24. Б нижней части пакера 4 установлена оболочка 25,

55

пакера,. С поверхности по кабелю 11 на устройство управления подается сигпакера,. С поверхности по кабелю 11 на устройство управления подается сигнал. В самом низу скважины расход чаще всего paseft нулю. Поэтому контакт геркона 9 в зависимости от положения турбинки 17 находятся либо в замкнутом либо и разомкнутом состояниях. Под действием сигнала по жиле кабеля 11, обмотке 10 электромагнита 5, резистору 12 (если контакты геркона разомкнуты) и корпусу устройства потечет ток. К электромагниту 5, преодолевая силу пружины 7, притянется якорь 6. Последний перемещает фиксатор 8 так, что постоянный магнит 13 под действием пружины 15 (или под действием сил тяжести) опускается в нижнее отделение гнезда 14. Магнитное поле магнита 13 замыкает контакты геркона 9, последний шунтирует резистор 12. В результате этого в цепи повышается ,ток, электромагнитная сила электромагнита 5 увеличивается. Якорь 28, преодолевая силу пружины 29, втягивается. При этом часть с малым диаметром устанавливается напротив шариков 27, так как кольцо 23 упирается в шарики 27, то под действием составляющей силы действия пружины 26 на ша- .рик 27 через кольцо 23 шарики уходят к центру корпуса 1. При этом суммарное расстояние, занятое шариками и тонким диаметром якоря, становится меньше внутреннего диаметра кольца 23. Под действием пружины 26 кольцо 23 перемещается вверх. Следовательно и пакер перемещается вверх до тех пор, пока кольцо 22 не остановится ограничительным кольцо 30. Кольцо 22 останавливается, а кольцо 23 продолжает двигаться под действием пружины 26 До тех пор, пока тяги 24 паке- ра не вьтрямлятся,натянутся и не скла дут оболочку 25. После этого сигнал управления снимается. Электромагнит обесточивается, якорь 28 под действием пружин 29 занимает свое первоначальное положение. Можно подобрать так размеры пакера, кольца и пружины, что после перемещения кольца 23 в верхнее положение шарики 27 разойдутся под расклинивающим действием якоря 28 и ограничат перемещение кольца 23 вниз при подъеме устройства вверх Это предотвратит случайное открытие пакера при подъеме устройства.

Предлагаемое устройство можно использовать и в качестве дебитомера (фиг. 4). При этом пакер устанавливается так, чтобы оболочка 25 при раскрытии пакера 4 направляла измеря /91

емую среду в окна 20, т.е. пакер поворачивается по отношению к положению, показанному на фиг. 1, на 180 Кольцо 23 размещено внизу, а кольцо 22 5 вверху. Фиксирующие кольца 30 ограничивают перемещение колец 23 и 22 пакера 4 вверх и вниз соответственно. Пружина 26 действует на кольцо 22 сверху вниз, т.е. при срабатывании 10 механизма управления пакером пружина 26 осуществляет раскрытие пакера 4. Постоянный магнит 13 (фиг. 3) с пружиной 15 устанавливается в нижнее отделение гнезда 14 и удерживается в 15 таком положении фиксатором 8.

Устройство подготавливают к спуску так, как показано на фиг. 4. Кольцо 22, находящееся в максимально верхнем положении, зафиксировано шарика- 20 ми 27, пакер 4 находится в сложенном состоянии. Устройство спускают на забой. При достижении устройством забоя подается с поверхности сигнал на открытие пакера. Геркон замкнут, тог- 5 да под действием магнитного потока, создаваемого электромагнитом 5, якорь 28, а следовательно, и шарики 27 втянутся. Пружина 26 перемещает кольцо 22 вниз. Пакер под действием двух Q встречных сжимающихся пружин 21 и 26 раскрывается. Так как жесткость пружины 26 механизма управления превышает жесткость пружины.21 пакера 4, то после раскрытия пакера 4 и. прижатия тяг 24 к стенкам колонны пакер 5 продолжает перемещаться вниз относительно корпуса 1, сжимая пружину 21 до соприкосновения кольца 22 с верхним ограничительным кольцом 30. Подается второй сигнал, якорь 6 при- 0 тягивается к электромагниту 5 и перемещает фиксатор 8 (фиг. 3). Постоянный магнит 13 пружиной 15 перемещается в верхнее отделение гнезда 14 и так удерживается либо пружиной 15, 5 либо фиксатором 8 после снятия сигнала управления. Контакты геркона 9 раз мыкаются (если против него не стоит магнит 13), т.е. преобразователь готов к измерению. В устройстве, 0 используемом в качестве дебитомера, резистор 12 не обязателен. После снятия сигнала управления шарики 27 вьщ- вигаются и ограничивают перемещение кольца 22 пакера 4 вверх. 5

Надежность работы устройства повышается за счет уменьшения износа пакера.

Фиг.1

Фиг. 2

Фиг.Ь

23 2f

Редактор A. Шишкина

Заказ 2746/32Тираж 548Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг, 4

Составитель В. Булыгин

Техред М.Ходанич Корректор А. Ференц