Устройство для измерения температуры в скважинах Советский патент 1987 года по МПК E21B47/06 

водавление. Это вызывает отрыв потока от твердой стенки панели 6 и переход его в С 5 и далее - в сильфон 9| который вместе с К 10 будет перемещаться. С повышением тем-ры материал баллона 1, имеющий больпшй коэффициент объемного расширения, чем материал корпуса 2, начинает расширяться. В результате этого объем ПЕ

1

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к технике для геофизических исследований скважин, в частности к устройствам для измерен температуры в скважинах. -

Цель изобретения - повышение надежности и точности измерения.

На чертеже изображено устройство для измерения температуры в скважинах, общий вид.

Устройство размещают над долотом в контейнере. Устройство содержит преобразователь температуры в виде струйного генератора, содержащего струйный элемент, включающий сопло 3 питания, приемное 4 и выходное 5 сопла, размещенные в углублении панели 6 и связанные между собой коммутационными каналами, и источник 1 энергии, вьтолненный в виде балло- на со сжатьтм газрм. Баллон жестко прикреплен с возможностью съема к корпусу 2. Баллон через дроссель 8 соединен с соплом 3 питания, приемное сопло 4 соединено с переменной емкостью 7, вьтолненной в виде зазора между коаксиально расположенными корпусом 2 и баллоном 1, а выходное сопло 5 подключено через сильфон 9, являющийся приводом уп- равляющего клапана 10 гидроусилителя, к каналу связи, каким является бурильная колонна, заполненная про- мьгоочной жидкостью (не показана). Отработанный из баллона газ стравли вается в приемную емкость 11.

Работа устройства основана на эффекте Коанда - свойство струи изменить направление путем прилипа- кия струй жидкости или газа к расположенной вблизи твердой стенке.

7 уменьшается, а время заполнения ее газом сократится. Частота колебаний струйного генератора пропорцио- нальнч изменению тем-ры, при этом пневмоимпульсы на нем преобразуются в механическое перемещение К 10, а импульс на его выходе, преобразуясь в электрический сигнал, р гистрирует- ся на поверхности, 1 ил.

Устройство работает следующим образом.

Поток газа из сопла 3 питания обтекает расположенную вблизи твердую стенку панели 6 ii заполняет переменную емкость 7 через отверстия приемного сопла 4. В результате заполнения газом переме нной емкости 7 перед приемным соплом 4 создается противодавление, что вызывает отрьго потока от твердой стенки панели 6 и переход этого потока в выходное сопло 5 и далее в сильфон 9, что вызывает повышение в нем давления и его перемещение, а также перемещение связанного с ним управляющего клапана 10 гидроусилителя. При этом давление в выходном сопле 5 возрастает скачкообразно и удерживается на максимальном значении до тех пор, пока противодавление в приемном сопле 4 не снизится до величины, при которой поток вновь обтекает стенку панели 6 и заполняет емкость 7. Давление в канале за выходнъм соплом меняется П-образно, а в канале за соплом 4 - пилообразно. Частота колебаний на выходе струйного генератора определяется известным уравнением

(1)

где f - частота колебаний, Гц;

с - постоянный коэффициент,.за- висяЕгщй от конструктивных особенностей генератора,

V - объем емкости 7, см . . С повышением температуры в скважине материал металлического баллона 1 начинает расширяться. Его объемное расширение характеризуется известной формулой

(l+-f5ut),

(2)

где Vp - первоначальный объем материала баллона;

|Ь - коэффициент объемного расширения материала баллона; bt - разность температур до и

после расширенияf. V - объем, занимаемый материалом баллона после нагревания.

Корпус 2 устройства и баллон 1 изготовлены из материалов с различными коэффициентами объемного рас- тирения, причем материал баллона 1 имеет коэффициент объемного расширения |Ь значительно выше, чем объемный коэффициент расширения корпуса 2.

IИзменение зазора между баллоном 1 и корпусом 2, вызванное отличием измеряемой температуры от нормальной (20 С), определяется формулой

frtg S„ ep-S„opм dн.s (б в utp-otdutj ), (3)

где 5|.,.,,„ - зазор между баллоном 1

пэмср

и корпусом 2 при измеряемой температуре; норм зазор между баллоном 1 и корпусом 2 при нормально температуре (20 С); oijijOij - коэффициенты линейного

расширения материалов соответственно корпуса 2 и баллона 1;

itjj - разность между температурой корпуса 2 в момент измерения и нормальной температурой;

itJ - разность между температурой баллона 1 в момент измерения и нормальной температурой;

- номинальный размер соединения баллона 1 и корпуса 2.

Устройство для измерения температуры имеет линейную характеристику и девиация частоты его отличается высоким значением, что повьшает точность устройства.

В результате нагревания и распш- рения материала баллона 1 объем пеВНИИПИ Заказ 870/32 Тираж 533

Произо.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2983654

ременной емкости 7 уменьшается и, следовательно, время на заполнение ее газом сокращается. Частота колебаний предлагаемого струйного генес ратора с переменной емкостью пропорциональна изменению температуры.

Серия пневматических импульсов, образующихся на струйном генераторе, посредством сильфона 9 -преобраfO зуется в механическое перемещение управляющего клапана 10 гидроусилителя. На выходе гидроусилителя по- йвляется гидравлический импульс, этот импульс поступает на поверх15 ность на вход гидравлического демпфера (не показано), где гасятся помехи от пульсаций давления, создавае- иых гидронасосами, а полезный гидравлический сигнал, несущий информа20 цию о температуре, проходит на вход теизодатчика, преобразуется в про- порциональньш электрический сигнал и усиливается тензоусилителем. Усиленный сигнал после разделительного

25 фильтра регистрируется потенциометром.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры в скважинах, включающее преобразователь температуры, связанный с каналом связи и источник энергии, отличающееся тем, что,

с целью повьшения надежности и точности измерения, преобразователь температуры вьтолнен в виде расположенного в корпусе струйного генератора, состоящего из струйного элемента, включающего- сопло.питания, приемное и выходное сопла, размещенные в углублении панели и связанные между собой коммутационными каналами, и переменной емкости, выполненной

в виде зазора между коаксиально расположенными корпусом устройства и источником.энергии в виде баллона со сжатым газом, причем баллон выполнен из материала с большим коэффициентом объемного температурного расширения, чем материал корпуса, а выход баллона через дроссель соединен с соплом питания, приемное сопло соединено с переменной емкостью, а выходное сопло подключено к кана

лу связи.

Подписное

Изобретение касается гёофизи- . ческих исследований при бурении сква жин и позволяет повысить надежность и точность измерения тем-ры. Устр-во W содержит преобразователь тем-ры в виде струйного генератора, имеющего струйный элемент с соплами (С) питания 3, приемным 4 и выходным 5, размещенными в углублении панели 6 и связанными между собой коммутационными каналами..Дроссель 8 соединяет С 3 с баллоном 1 сжатого газа, а С 4 связано с переменной емкостью (ПЕ) 7 в виде зазрра между коаксиапьно расположенными корпусами 2 и баллоном 1. При этом С 5 подключено через сильфон 9, являющийся приводом управляющего клапана (К) 10 гидроусилителя, к каналу связи, каким является бурильная колонна. Поток газа.из С 3 обтекает панель 6 и заполняется ПЕ 7 через отверстия С 4, перед которьм создается проти(Л Зг-О