Глубинный манометр Советский патент 1988 года по МПК G01L19/08 

I Изобретение относится к устрой- |ствам для измерения давления и может найти применение при измерении пластового давления нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения - повьшение точности измерений.

На фиг. 1 показан глубинньй манометр, продольный разрез; на фиг. 2 - запорное устройство в закрытом виде.

Упругий чувствительный элемент 1 манометра, выполненньй в виде трубчатой (геликоидальной) пружины, связан одним концом через разделитель 2 с полостью измеряемого давления, а другим - с подпружиненным пером 3 бл ка регистрации. Перо 3 прижато к диаграммному бланку, закрепленному в свернутом виде в барабане 4 записи. Барабан через гайку 5 и ходовой винт 6 кинематически связан с часовым приводом 7, в связи с чем вращательное движение вала 8 часового привода преобразуется в поступательное перемещение барабана 4. Механизм запуска часового .приводу, взаимдействующий с пусковой кнопкой 9, выполнен в виде направляющего стакана 10 установленного внутри трубчатой пружины 1 и соосно с ней и жестко соединенного с корпусом прибора. В стакане 10 смонтиров.аны пружина 11 и толкатель 12, имеющий фиксатор .13, который входит в Г-образную про- резь образованную поперечной 14 и продольной 15 прорезями стакана 10. Концы пружины 11 жестко соединены соответственно с дном стакана 10 и .внутренним торцом Толкателя 12, который имеет предварительные круговое и осевое поджатия. При этом фиксатор 13, расположенный в поперечной , прорези 14, ;1рижимается усилием поджа- .тия пружины 11 к регулируемому ограничителю 16 хода, соединному с трубчатой пружиной 1. Часовой привод 7 повернут к измерительной части прибора и блоку регистрации тыльной стороной, оборудованной пусковой кнопкой 9. Выводной вал 8 отцентрирован относительно корпуса 17 прибора при помощи втулки 18 и гнезда в корпусе 17 и застопорен по отношению к корпусу 17 от проворота. Корпус часового привода 7 неподвижно закреплен во внутренней полости ходового винта 6, выполненного трубчатым. Винт взаимодействует на0

5

0

5

0

5

0

0

5

ружной винтовой поверхностью с ;:ходо- вой гайкой 5 и через нее с барабаном 4 записи, который ддя защиты от проворота снабжен штифтом 19, сколь- зящим в процессе перемещения барабана записи по продольной прорези направляющей втулки 20.

В полости выступающего за тыльную часть часового привода конца ходового винта расположёны подшипники 21 кругового перемещения, соединяющие с ходовым винтом рабочий конец направляющего стакана 10. На направляющем стакане 10 закреплена также втулка 22, имеющая возможность враще- ния относительно стакана и отцентрированная относительно него. Втулка 22 связана с рабочим концом трубчатой пружины 1 и без искажений позволяет передавать угловое перемещение пружины закрепленным на втулке перу 3 и регулируемому ограничителю 16 хода. Дополнительно эластичному разделителю 2 установлен эластичный разделитель 23. Разделитель 2 имеет наружный сетчатый упор 24 со стороны ра зделителя 23. Полость последнего заполнена нейтральной жидкостью под атмосферным давлением. Полость разделителя 2 и сообщающаяся с ней полость трубчатой пружины 1 заполнены нейтральным газом под давлением, превышающим атмосферное с Этим же газом и под тем же давлением заполнена внутренняя камера корпуса 17 прибора, охватывающая трубчатую пружину 1 снаружи.. Для уравнивания давления газа с внутренней и наружной сторон трубчатой пружины 1 служит уравнительный канал 25 с запорным устройством 26. Прибор снабжен также штуцером 27 для закачки газа вовнутрь.

Запорное устройство 26 выполнено в виде двухступенчатого плунжера, срабатывающего от переп&да, возникающе - го при приближении Hapji cHoro давления измеряемой среды к величине давления газа в камере прибора. Ступень 26 плунжера большего диаметра уплот нена при помощи кольцевого эластичного уплотнения 28 в двухступенчатом канале 31 с возможностью осевого перемещения. Ступень 26контактирует с измеряемой средой через отверстие 32, а ступень 29 контактирует через уравнительный канал 25 с газовой средой, которой наполнена камера прибора. Ступень 29 играет такт же роль запорной части, так как в уплотненном положении (фиг.2) пере- крьшает уравнительный канал 25. Этому способствует наличие двух эластичных уплотнительных колец 30, расположенньпс с двух JCTOPOH и охватывающих участок канала 25, соединяющий часть 31 канала 25 с полостью разделителя 23.

Манометр работает следующим образом.

В процессе спуска прибора в сквап жину одновременно с глубиной рас- тет наружное давление, которое благодаря поступлению наружной среды через отверстия в корпусе воздействует на разделитель 23. От разделителя 2 давление передается упруго- му чувствительному элементу давления (трубчатой пружине 1), который раскручивается на пропорциональный давлению угол, перемещая втулку 22 и размещенные на ней перо 3 и регули- руемый ограничитель 16 хода. Последний перемещает вдоль поперечной про- рези 14 стакана 10 фиксатор 13 до его совмещения с продольной прорезью

15. После расфиксации фиксатора 13

толкатель 12 ударяет под действием пружины 11 по пусковой кнопке 9 часового привода 7, освобождая колесо осциллятора от торможения и придавая ему первоначальный ходовой им- 35 пульс. Запущенный часовой привод 7 начинает вращать выводной вал 8, но из-за заторможенности выводного вала 8 при помощи втулки в гнезде корпуса 17 вращение передается корпусу часо- до вого привода. Одновременно с корпусом 7 вращается трубчатый ходовой винт б, преобразуя свое угловое перемещение в поступательное перемещение гайки 5 и барабана 4 записи. 45 С этого момента запись измеряемого параметра осуществляется во времени. Так как угловое положение ограничителя 16 хода относительно втулки 22 поддается регулировке, производится Q настройка момента срабатывания меха- . низма запуска. ..

Перед началом измерений камеру прибора наполняют нейтральным газом под наперед заданным давлением через штуцер 27. Плунжер 26 под действием 55 . давления газа пер-змещается в крайнее правое положение (фнг.1), .открывая уравнительньй канал 25. При-ато

Q

5 0 5

0

5 о 5 Q

5 .

на внутреннюю и наружную поверхности трубчатой пружины 1, а также на внутреннюю поверхность эластичного разделителя 2 действует одинаковое избыточное давление газа, под действием которого уравновешенная пружина 1 находится в покое, а разделитель 23 предохраняется от разрушения, плотно прилегая к разгружающему его от растягивающего усилия наружному сет- . чатому упору 24. В процессе спуска скважинное давление воздействует на эластичный разделитель 23 и через заполняющую его нейтральную жидкость, проса чиваюпдгюся через отверстия в сетчатом упоре 24, на эластичный разделитель 2. Однако до достижения наружным давлением величины наперед заданного избыточного дадпения газа в приборе разделитель 2 не реагирует на это воздействие.

Нарастающее по мере погружения прибора в скважину давление воздействует одновременно с разделителем 23 на торец ступени 26 плунжера. Так как внутреннее давление газа при этом воздействует на торец ступени 29 мень- |Шей площади, то плунжер под действием раз.ности давлений перемещается в крайнее левое положение (фиг.2) еще до того, как наружное давление сравнится с внутренним, т.е. дифференциальный клапан закроется при приближении наружного давления к величине внутреннего еще до начала реагирования разделителя 2 на воздействие наружного давления. После закрытия запорного устройстваи превышения наружным давлением внутренне- го давления газа в приборе разделитель 2 начинает сжимать газ во внутренней полости трубчатой пружины 1, отделенной клапаном от остальной части заполняющего прибор газа, передавая внутренней поверхности пружины избыточное давление наружной среды.

Таким образом, разворот пружины 1 Хвтулки .22, пера 3 и упора 24) начнется только после того, как закроется клапан и давление наружной среды превысит наперед заданную величину давления газа в приборе.

Если момент срабатывания механизма запуска часового привода совместить с началом движения трубчатой пружины 1 (пера 3), измерение и запи4ь иэмеряемого параметра во времени начнутся практически одновременно после достижения прибором опреденен- Koti наперёд заданной глубины в сква- жи1е Использование различных значений избыточного давления при заполнении прибора газом позволяет смещать верхнюю границу его измерительного диапазона в широких пределах, в свя- зи с чем прибор приобретает возмож- нос;ть измерять давление, значительно пре.восходящее предельные возможности трэ бчатой пружины.

Автоматическое закрывание запор- ным устройством уравнительного ка- Hajta в скважине непосредственно перед началом измерений позволяет мак- cи raльнo приблизить момент перекрыти уравнительного канала к началу изме- рений, что позволяет максимально сох рш:ить предызмерительное равенство даиления газа снаружи и внутри труб- чат -ой пружины.

Кроме того, автоматическое пере- Кр11тие канала, наступающее при приб- лшсении наружного давления к внутрен , разделяет камеры прибора прак тш:ески уже при отсутствии разницы , давлений между внутренней и нар жной средами, в связи с чем протечки газа через кольцевые эластичные уплотнения минимальны (исчезает причина протечек - перепад давления).

Формула изобретения

Глубинный манометр, содержащий корпус, приемную полость, камеру, в которой размещен полый чувствительный элемент, гибкий разделитель, отделяющий приемную полость от полости чувствительного злемента, и регистратор, соединенный с чувствительным элементом, отличающийся Тем, что, с целью повышения точности, в нем камера снабжена заправочным штуцером и соединена с полостью чувствительного элемента каналом с запорным устройством, причем камера и

рабочая полость чувствительного зле- мента заполнены газом под давлением, а разделитель снабжен сетчатым упором, размещенным в приемной полости, при этом запорное устройство выполнено в виде двухступенчатого плунжера, большая ступень которого размещена в-камере, сообщенной с измеряемой средой, а малая ступень размещена в канале с возможностью его перекрытия.

Изобретение м.б. использовано при измерении пластового давления нефтяных и газовьк скважин и позволяет повысить точность этих измерений. В камере корпуса 17 размещен полый чувствительный элемент 1, связан- ный с подпружиненньм пером 3 блока регистрации. Уравнивание давления газа с внутренней и наружной сторон чувствительного элемента 1 осуществляется посредством канала 25 с запор ным устр-вом 26, выполненным в виде двухступенчатого плунжера. Большая его ступень контактирует через отверстие 32 с измеряемой средой, а малая ступень 29 в утопленном положении перекрывает канал 25. Перед началом измерений камеру корпуса 17 заполняют через штуцер 27 нейтральным газом под заданньм давлением, i жинное давление воздействует на эластичный разделитель 23 и через заполняющую его нейтр альную жидкость,, просачивающуюся через сетчатый упор 24, - на эластичный разделитель 2. 2 ил. f8 27 (Л 25 гъ фиг.

f5

SO г9 30

I Lj

26

Cf}UZ.2