Датчик скважинного расходомера Советский патент 1988 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к устройствам для определения расхода и направления потока жидкости в буровых скважинах.

Целью изобретения является повышение надежности работы датчика в загрязненных жидкостях при высоких гидростатических давлениях.

На фиг.1 изображен датчик скважин- ного расходомера; на фиг.2 - графики зависимости минимальной массы карбида кальция от гидростатического давле- : ния: 1 - теоретический; II - практический .

Датчик скважинного расходомера содержит корпус 1, установленные в нем элементы тахометрического преобразователя 2, например катушку индуктивности (или герметичный контакт - гер- кон) - неподвижный элемент и подвижный - пермалльевую пластинку (или магнит), установленный на валу крыльчатки. Крыльчатка состоит из вала 3, размещенного в опорах 4 и 5. В корпусе датчика также расположен узел газовой защиты, включающий установленные на опоры А и 5 колпаки 6 и 7 и источник газовой среды, в качестве которого использован ацетиленовый генератор. Зазоры в опорах крыльчатки регулируются с помощью винта 8, в нижней части которого установлен ацетиленовый генератор, в корпусе 9 кото рого установлены капсула JO, частично заполненная водой J1, и перфорированный патрон 12°, наполненный карбидом кальция. В верхней части корпуса ацетиленового генератора установлен фильтр 13, предупреждающий попадание возникающих в процессе реакции карбида кальция с водой пузырей в объемы колпаков опор. Объемы корпуса ацетиленового генератора ri колпаков опор сообщаются посредством сквозных осевых 14 и 15 отверстий, выполненных в валу крыльчатки и в винте для регулирования зазора в опорах соотверствен- но.

Работа датчика скважинного расходомера заключается в следующем. В конкретном примере датчика объемы корпуса ацетиленового генератора и колпа- ков опор равны 5 см каждый, а с учетом отверстий в валу крыльчатки и винте для регулирования зазоров в опорах весь воздушный объем защищаемой системы составляет 16 см. С учетом предельной предполагаемой глубины

погружения датчика скважинного расходомера, которая составляет 820 м, по графику II фиг.2 определяют минималь- ную массу карбида кальция. При взаимодействии такой массы карбида кальция с водой выделяется количество ацетилена, достаточное для заполнения им объемов колпаков опор и корпуса ацетиленового генератора при максимальном предполагаемом гидростатическом давлении. Для рассматриваемого примера максимальной предполагаемой глубине погружения датчика - 820 м (при

плотности воды равной l-JO- Kr/M)

соответствует гидростатическое давление 8,2 МПа, а минимальная, опр§делен- ная по графику II фиг.2, масса - 5,5 г. С запасом в патрон 12 засыпают 10 г карбида кальция. Патрон 12 с

карбидом кальция устанавливают в ниж- ней части регулировочного винта 8. Заполняют капсулу 10 водой 11, вставляют ее в нижнюю часть корпуса 9 и

фиксируют. При отсутствии гидростатического давления уровень воды I1 в капсуле 10 находится ниде нижней кромки патрона 12 с карбидом кальция. При этом химического воздействия кар

бида кальция с водой не происходит.

Датчик скважинного расходомера опускают в скважину, заполненную жидкостью, до глубины очерацного замера расхода. По мере опускания на датчик воздействует гидростатическое давление столба жидкости, определяемой выражением

Р

где Р - гидростатическое давление на глубине, МПа;

L - глубина погружения датчика

в скважинную жидкость, м; Р - плотность скваугинной жидкости,

q ускорение свободного падения, м/с .

Под воздействием гидростатического давления воздух в корпусе генера- тора и колпаках опор сжимается, уровень промывочной жидкости в них повы- щается. При этом положение уровней в .-них может быть оценено с использованием следующего выражения,полученного в результате очевидных преобразова- ;|ний известных соотношений: PoVo

LJL3 , S

3142373Д4

где h - расстояние от нижней кромкиго срабатывает регулятор объема аценачального объема колпакатилена в колпаках) аналогично описанопор или корпуса ацетиленово-ному циклу. Выполняют замер расхода

го генератора до положения сжидкости в скважине и т.д. При подъеуровня скважинной жидкости,ме датчика выдержки времени в точках

в нем, м;перед измерением необязательна, При

V, - начальный объем корпуса аце-измерении /асхода крыльчатка вращаеттиленового генератора илист с час.отой, пропорциональной великолпака опор, м ;10чине расхода. Возникающий при этом

о - начальное давление там же,на .ахометрическом преобразователе 2

МПа;сигнал передается по каротажному ).абеS - площадь сечения данных объе-лю на поверхностный прибор.

мов, м.При измерении расхода загрязненная По мере повышения уровня скважин- 15жидкость при различных гидростатичес- ной жидкости в корпусе 9 ацетиленово-ких давлениях не заполняет колпаки го генератора капсула 10, обладающаяопор крыльчатки, чем и достигается на- плавучестью в скважинной жидкости,дежная работа датчика, перемещается вверх. Уровень находящейся в ней воды достигает карбида 20Формула изобретения кальция, находящегося в патроне 12.

При контакте воды с карбидом кальция 1. Датчик скважинного расходомера,

происходит химическое взаимодействие,содержащий корпус, установленные в

которое описывается следующим уравне-нем преобразователь, крыльчатку с ванием:25лом, размещенным в опорах с зазором,

СаС + 2HjO , + Са(ОН) .узел газовой защиты, включающий устаВыделяющийся н процессе реакцииновленные на опоры колпаки и источацетилен поступает в корпус 9 ацетиле-ник газовой среды, и винт для регулииового генератора и далее черезрования зазора в опорах, о т л и фильтр 13 по отверстиям 15 и 14 в 30ч а ю щ и и с я тем, что, с целью

колпаки 6 и 7 опор :-рыльчатки. По ме-повыщения надежности его работы в

ре повышения давления в Kopnycj ацети-загрязненных жидкостях при высоких

ленового генератора и колпаках опоргидростатических давлениях, в качестуровень скважинной жидкости в них по-ве источника газовой среды использонижается. При перемещении уровня жид- 35 ацетиленовый генератор, капсула

кости в корпусе ацетиленового генера-с водой которого установлена в корпутора ниже патрона с карбидом кальциясе с возможностью осевого перемещехимическое взаимодействие прекращает-ния относительно патрона с карбидом

ся, прекращается выделение ацетиле-кальция и удержания на плаву, причем

на. В этом состоянии объем колпаков 40объемы корпуса ацетиленового генераопор крыльчатки полностью заполнентора и колпаков опор выполнены одиацетиленом. После этого в данной точ-наковыми и сообщены между собой. ке скважины выполняют измерения рас- 2.Датчик поп.1,отличаюхода жидкости (время выдержки датчи-щ и и с я тем, что ацетиленовый гека после его опускания перед замером 45нератор установлен в нижней части

расхода в следующей точке должно со-винта для регулирования зазора в опоставлять 1,0-1,5 мин). Затем датчикрах, а объемы корпуса генератора и

опускают ниже до следующей точки за-колпаков опор сообщены посредством вымера расхода жидкости, выдерживаютполненных в винте и в валу крыльчат1,0-J,5 мин (время, в течение которо- 50ки осевых сквозных отверстий.

т. г 14

Изобретение относится к области исследования буровых скважин. Цель изобретения - повьппение надежности работы датчика в загркзнершых жидкостях при высоких гидростатических давлениях. Датчик содержит }орпус 1, установленные в нем преобразователь 2, крыльчатку с валом 3, размещенньм в опорах 4 и 5 с зазором, узел газовой защиты, включаюший установленные на опорах 4 и 5 колпаки (К) 6 и 7, источник газовой среды и винт 8 для регулирования зазора. В качестве источника используют ацетиленовый генератор, капсула 10 с водой которого установлена в корпусе 9 с возможностью осевого перемещения относительно патрона 12 с карбидом кальция и удержания на плаву. Корпус 9 и К 6 и 7 имеют одинаковь й объем и сообщены между собой посредством осевых сквозных отверстий р винте 8 и валу 3. Под действием гидростатического давления воздух в корпусе 9 К 6 и 7 сжимается, а уровень жидкости в корпусе 9 понижается . В зтом состоянии объем К 6 и 7 полностью запол){ен ацет11леном. После зтого в данной точке скважины измеряют расход жидкости. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. // 4 ю Ой со 4 фиг 1

Ъ

4 6 д W 12 Iff. 16 гв 20 Р. МП а ruffflocmafrrtji/fc ae

с/е. 2