Скважинный термометр сопротивления Советский патент 1989 года по МПК E21B47/06 

Фие. 2

Изобретение относится к измерению емпературы с помощью резистивных армопреобразователей и может быть спользовано для измерения темпера- турного поля в скважинах.

Цель изобретения - снижение инерционности и повьшение чувствительности скважинного термометра сопротивления.

На фиг. 1 показан скважинньй термометр сопротивления; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Сквазшнньй термометр сопротивления содержит установленный в опорах 1 15 вращающийся полый цилиндрический корпус 2, вьшолненный из изоляционного и гидрофобного материала диэлектрика, ПРИВОД цилиндрического каркаса (не показан), термоэлемент 3, выпол- 20 ненный в виде слоя и нанесенньга на сектор каркаса 2, корпус 4, выполненный из диэлектрика в форме сектора, охватывающего часть каркаса 2, защитную оболочку в виде электроизо- 25 ляционной ферромагнитной жидкости 5, расположенной со стороны каркаса 2 в полости корпуса 4; магнит 6 (например электромагнит, постоянный магнит), установленный в корпусе 4 для удержа-30 ния жидкости 5,. заслонки 7, закреплен- ные на корпусе 4 и установленные вдоль полого цилиндрического- каркаса 2 для снятия с поверхности его механических частиц из потока сква- 35 жинной жидкости, выводы 8 для снятия сигнала с термоэлемента 3. Термоэлемент может быть выполнен, например, из платины. ,40

Работа скважинного термометра сопротивления заключается в следующем.

Для измерения распределения температуры по стволу скважины термометр на кабеле опускают в скважину, вклю- 45 чают привод (не показан) каркаса 2, установленного в опорах 1. Скважин- ная жидкость омьшает выступаюп ую из корпуса 4 часть каркаса .2. При вращении каркаса 2 термоэлемент 3, выйдя из сектора корпуса 4, через . непосредственньй контакт со скважин- ной жидкостью воспринимает-ее тем- пературу. Нанесенный на поверхность сектора цилиндра термоэлемент по- .55 зволяет на несколько порядков увеличить контактирующую поверхность, а также уменьшить его толщину. Так ой термоэлемент создает условия для интенсивного теплообмена. Теплообмен происходит практически мгновенно.

При дальнейшем вращении каркаса 2, минуя заслонку 7, которая ани1«1ат ет с поверхности каркаса 2 частицы механического и органического происхождения, которые могут присутст-;- вовать в потоке скважинной жидкости, термоэлемент входит в корпус 4 в полость электроизоляционной ферромагнитной жидкости 5, где происходит электроизолягщя термоэлемента.

Ферромагнитная жидкость 5, удерживаемая магнитом б, выполняет одновременно с функцией электроизоляции, функцию уплотнительного элемента. Гидрофобный материал каркаса 2 по- .зволяет не смачиваться его поверхности, что обеспечивает надежную электроизоляцию 3 и уплотнение зоны корпуса 4.

Материал каркаса 2, как и жидкость 5, подобраны с низкой теплопроводностью, что предотвращает интенсивный теплообмен между ними и термоэлементом. С выводов 8 снимают сопротивление с термоэлемента, которое передается ПО линии связи (кабелю) на поверхность земли. Измерение со- противления производится циклически, с частотой, зависящей от угловой скорости вращения цилиндра.

Скважинньй термометр сопротивлени имеет низкую инерционность и высокую чувствииельность, обусловленную непосредственным контактом термоэлемента с потоком скважинной жидкости. Малая инерционность-и высокая чувствительность дают возможность отразить реальную картину теплового поля в скважине.

Вьтолнение термоэлемента в виде слоя, нанесенного на поверхности цилиндра, увеличивает его контактную площадь. Возможность увеличения площади слоя термоэлемента позволяет у- уменьшить его толщину. Непосредственный контакт слоя термоэлемента со скважинной жидкостью увеличивает интенсивность теплообмена. Замер сопротивления термоэлемента, зависящего от температуры, производится в полости корпуса в среде электроизоляционной жидкости с низким коэффициентом теплопроводности, обеспечивающей как электроизоляцию, так и герметичность полости.

В известном устройстве к изоляции и защитной оболочке термоэлемента предъявляются два противоречивых требования: во-первых, толщину изоля ции и защитной оболочки необходимо увеличить для повьпления надежности защиты термоэлемента; во-вторых, толщину изоляции и защитной оболочки необходимо уменьшить для увеличения интенсивности теплообмена между сква жинной жидкостью и термоэлементом. Уменьшение же толщины изоляции, и защитной оболочки приводит к снижению надежности защиты термоэлемента.

В предложенном изобретении разрешение технического противоречия производится путем разделения процесса измерения температуры на две фазы: первая - вывод термоэлемента в поток скважинной жидкости для непосредственного контакта термоэлемента со ,средой, вторая -ввод термоэлемента под изоляцию в зону ферромагнитной электроизоляционной жидкости с низ- КИМ коэффициентом теплопроводности и замер его сопротивления. Следовательно, в момент контакта термоэлемента со скважинной жидкостью изоляции и защитной оболочки нет, а в мо- мент замера сопротивления термоэлемета она есть.

Проанализируем уменьшение инерционности термометра по формуле

- j - S -j9

где - - удельная теплоемкость термоэлемента;

ц - удельная плотность материала термоэлемента;

S - площадь поперечного сечения термоэлемента5

Ь - коэффициент теплопроводности

между термоэлементом и пото- ком скважинной жидкости;

6

Q - длина периметра сечения чувствительного элемента; ТГ - инерционность.

Нанесение слоя термоэлемента на сектор полого каркаса позволяет уменьшить площадь поперечного сечения ЗэИ одновременно увапичить Q. Коэффициент I i увеличен до максимального значения благодаря непосредственному контакту термоэлемента со скважинной жидкостью. Все три состав ляющие cnoco6cTBjTOT уменьшению инер ционности термометра.

Кроме того, вpaщeшie термоэлемента относительно потока скважинной жикости способствует увеличению интенсивности теплообмена, что также уменьшает величину инерционности.

Формула изобретения

Скважинный термометр сопротивления, включающий корпус, термоэлемент запщтную оболочку и полый цилиндрический каркас, отлич ающий- с я тем, что, с целью снижения инерционности и повьш1ения ч тзстви- тельности, он снабжен установленным в корпусе магнитом и закрепленными на корпусе вдоль полого далиндричес- кого каркаса заслонками, причем корпус выполнен в виде сектора с внутренней полостью, охватывающего часть установленного в опорах и выполненного из диэлектрика вращающегося полого цилиндрического каркаса, на сектор поверхности которого нанесен выполненный в В1аде слоя термоэлемент, ,а защитная оболочка выполнена из электроизоляционной ферромагнитной жидкости, размещенной в полости корпуса в зоне действия магнита,

2 ii

-1

22H Suube2ifcib H jC(

,,мб

jCxSooC vSfXX/VVxjLX

Pf

v:

LA/VX A/S V|

:

«,,мб

Pf

5 e

Изобретение относится к измерительной технике и м.б. использовано для измерения т-рного поля в скважинах. Цель - снижение инерционности и повьшение чувствительности. Т-р содержит корпус 4, термоэлемент (ТЭ) 3, защитную оболочку в виде электроизоляционной ферромагнитной жидкости, полый цилиндрический каркас (К) 2., 2 , L± Т-р имеет установленньй в корпусе 4 магнит 6 и закрепленные на корпусе 4 вдоль К 2 заслонки 7. Коряус 4 вьшолнеи в виде сектора с внутренней полостью, охватывающего часть установленного в опорах и выполненного из диэлектрика вращающегося полого К 2. На сектор поверхности последнего нанесен выполненный в виде слоя ТЭ 3. Ферромагнитная жидкость размещена в корпусе 4 в зоне действия магнита 6. Нанесение апоя термоэлемента на сектор К 2 позволяет уменьшить площадь поперечного . сечения ТЭ 3 и одновременно увеличить длину периметра сечения чувствительного элемента. Коэффициент теплопроводности увеличен до максимального значения благодаря непосредственному контакту ТЭ 3 со скважин- ной жидкостью. Вращение ТЭ 3 относиг тельно потока скважинкой жидкости способствует увеличению интенсивности теплообмена. 2 ил. « О5 со

COwe. r