Плотномер Советский патент 1987 года по МПК G01N9/26 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения плотности жидких сред, и может быть использовано в нефтяной npoMiimuieHHocTH для измерения плотности буровых растворов и других неньютононских структурных жидкостей.

Цель изобретения -- повышение точности измерения плотности при неизменности параметров потока в течение времени единичного измерения за счет устранения зашламления и загазованности измерительного канала, а также исключения погрешности измерени 1, вызванной неидентичностью датчиков давления.

На чертеже схематично показан плотномер.

Плотномер содержит колонку I U- образной формы, блок 2 управления, блок 3 измерения и блок 4 регистра- 1даи.

Колонка 1 имеет участки: подводящий 5, отводящий 6 и восходящий 7, выполненный с двумя окнами 8 и 9, в первом из которых установлена эластичная диафрагма 10, прикрытая колпаком 11, а во втором установлен датчик 12 давления (например, Сапфир ) Блок 2 управления содержит связанный с колонкой 1 привод 13 поворота (например, шаговый двигатель с редуктором i- 150) , генератор 14 импульсов (например, на кварцевом резонаторе и микросхеме К176ИЕ5), делитель 15 частоты, счетчик 16 импульсов (например, на микросхемах К176 ИЕ5), коммутатор 17 шагового двигателя (например, на микросхемах К561ТМ2 и усилителя мош;ности) и формирователь 18 импульс.ов управления (например,на микросхемах К561 ТМ2 и К561 ЛАЗ).

Блок 3 измерения содержит преобра зовател 19 напряжение-частота (например, на микросхеме К1108 ГШ1) , схему И-НЕ 20 (например, на микросхеме К561 ТМ2), счетный триггер 21, двоично-десятичный реверсивный счетчик 22 (например, на микросхемах К561ИЕ14), регистр 23 с параллельным вводом и выходом информации (например, на микросхемах К561 ИР9).

Блок регистрации состоит из дешифратора 24 (например, на микросхемах К514) и мизковольтового индикатора 25 (например, КЛЦ).

Датчик 12 давления соединен с входом преобразователя 19 напряжения- частота блока 3 измерения, второй вход которого - схема И-НЕ 20 связан с формирователем 18 блока 2 управления , а выход регистра 23 блока 3 измерения связан с дешифратором 24 блока 4 регистрации.

Плотномер работает следующим образом,

В исходном положении колонка 1 находится в нижнем положении, счетчик 16 импульсов и делитель 15 частоты

блока 2 управления в состоянии О, разрешая прохождение одиночного импульса от генератора 14 через формирователь 18 на один из входов схемы И-НЕ 20 блока 3 измерения, двоичнодесятичный реверсивный счетчик 22 и счетный триггер 21 которого также в состоянии О. При этом передний фронт одиночного импульса через схему И-НЕ 20 поступает на вход счетного триггера 21, переводя его из О в 1 и, таким образом, разрешая работу двоично-десятичного счетчика 22 в режиме суммирования и запрещая запись информации в регистр 23.

Информация от датчика 12 давления, поступающая в виде напряжения постоянного тока на вход преобразователя 19 напряжение-частота блока 3 измерения, преобразованная в частоту следования импульсов, поступает на второй вход схемы И-НЕ 20 и через ее выход па счетный вход двоично-десятичного реверсивного счетчика 22, который считает (суммирует) количество поступающих импульсов за время действия одиночного импульса от генератора 14 блока 2 управления.

Одновременно импульсы от генератора 14 через делитель 15 частоты

поступают на коммутатор шагового двигателя 17 и на счетчик 16, который считает количество импульсов, поступающих на шаговый двигатель и старший разряд которого управляет направлением перемещения вала шагового двигателя.

Когда число импульсов, поступающих на шаговый двигатель, равно числу, устанавливающему старший разряд

счетчика 16 в 1, а остальные - в О, что соответствует вертикальному положению колонки 1, через формирователь 18 снова поступает импульс на вход схемы И-НЕ 20 от генератора 14,

i

передний фронт которого переводит счетный триггер 21 в П, разрешая работу двоично-десятичного счетчика 22 в режиме вычитания и запись инфор мации в регистр 23.

За время действия одиночного импульса в счетчик 22 поступает информация от датчика 12 давления, которая вычитается из записанной ранее при нахождении колонки 1 в нижнем по ложении и записывается в регистр 23, с выхода которого поступает через дешифратор 24 на индикатор 25 блока 4 регистрации.

На индикаторе 25 блока 4 регистрации индицируется значение плотности жидкости.

Таким образом, при нахождении колонки 1 в нижнем положении происходит измерение разности давлений гидростатического столба жидкости и потери давления, связанного с преодолением сопротивления движению; при нахождении колонки в верхнем положении измеряется их сумма.

Полуразность измерений соответствует плотности жидкости, которая индицируется индикатором 25 блока 4 регистрации.

При переходе колонки I из нижнего положения в верхнее происходит вымывание твердой фазы жидкости через отводящий участок 6, а скапливающиеся газы поднимаются по восходящему участку 7 и выводятся через отводящий участок 6 при нахождении колонки в нижнем положении.

Пульсации давления в жидкости, порождаемые насосом при прокачивании жидкости через колонку 1, поглощаются эластичной диафрагмой 10, которая при превьпиении давления, необходимого для подъема жидкости на высоту, равную высоте восходящего участка 7,

5

43299

растягивается, при этом сама диафрагма 1 О и заключенный между ней и колпаком 11 воздух служит амортизатором движущер1ся в колонке 1 жидкости.

Повьшение точности измерения достигается за счет устранения запшамле кия и загазованности измерительного канала, а также за счет исключения

10 погрешности измерений, вызванной регистрацией давления двумя неидентичными датчиками,

Повьщ1ение точности плотномера сократит расход дорогостоящего ба15 рита - утяжелителя бурового раствора и повысит безопасность буровых работ, так как обеспечивается более достоверное равновесие между давлением гидростатического столба бурового

20 раствора в скважине и пластовым давлением.

25

Формула изобретения

Плотномер, содержащий вертикальную колонку и-образной формы с подводящим и отводящим патрубками, датчик давления и регистратор, о т л и 0 чающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при условии неизменности параметров потока в течение времени единичного измерения за счет устранения защламления и

g загазованности измерительного канала, а также исключения погрещности измерений, вызванной неидентичностью датчиков давления, он снабжен бАоком управления, выход которого связан с

Q первым входом регистратора, второй вход которого соединен с датчиком давления, установленным между восходящим и нисходящим участками колонки, выполненной с возможностью поворота на 180.

.-S.

(

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения плотности жидких сред, и может быть использовано в нефтяной промьшшенности для измерения плотности буровых растворов и других неньютоновских структурных жидкостей. Целью изобретения является повьшение точности измерения плотности при неизменности параметров потока в течение времени единичного измерения за счет устранения зашламления и загазованности измерительного канала, а также исключения погрешности измерений, вызванной неидентичностью датчиков давления. Плотномер содержит вертикальную U-образную измерительную колонку, имеющую возможность поворота на 180°, снабженную датчиком давления, установленным между восходящим и нисходящим участками колонки, блоки управления и регистрации. О плотности среды судят по разности двух значений давления, измеренных при противоположных положениях колонки. I ил. ё (Л Од 4 СО N9 СО

/z

Редактор С.Патрушева

Составитель В.Пересадько Техред Л.Сердюкова

Заказ 4816/44

Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Корректор М.Пожо