Устройство для измерения температуры в скважине Советский патент 1991 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям и предназначено для проведения термометрии по глубине в скважине на основе измерения интенсивности инфракрасного излучения бурового раствора в радиальном сечении скьажины.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры с обеспечением привязки по азимуту

На фиг, 1 представлено устройство, общий вид, на фиг. 2 - то же, поперечное сечение; на фиг. 3 - функциональная схема устройства.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1, в котором установлены термоприемник 2, инклинометр 3, усилитель-преобразователь 4, электродвигатель 5 с валом, контактные щетки 6 и 7 и кольца 8 и 9, экранирующий стакан 10 с продольной щелью, сферическое зеркало 11, уплотни- тельно-изоляционные рамки 12 с теплопроводящими пластинами 13, двумя теплоизоляционными перегородками 14 и 15, емкость 16, образованной стенками корпуса 1 и теплоизоляционной перегородкой 14 и заполненной термостатируемой жидкостью, цилиндрическая часть корпуса 1 выполнена со сквозными продольными прорезями, в которыхустановлены уплотни- тельно-изоляционные рамки 12 с теплопроводящими пластинами 13, стенки цилиндрической части корпуса 1 и теплоизоляционной перегородки 14 выполнены с полыми каналами 17, которые заполнены термосгатируемой жидкостью, электродвигатель 5 установлен на термоизоляционной перегородке 14, на валу электродвигателя 5 установлен экранирующий стакан 10 и сферическое зеркало 11, установленное внутри экранирующего стакана 10 и совмещенное с его продольной щелью, термоприемник 2 установлен на термоизоляционной перегородке 15, с другой стороны термоизоляционной перегородки 15 установлены инклинометр 3 и усилитель-преобразователь 4, контактные щетки 6 и 7 и кольцо 9 установлены на цилиндрическом корпусе 1 с возможностью электрического контакта с кольцом 8, установленным на экранирующем стакане 10, кольцо 8 выполнено с двумя контактами 18 и 19, один из них (18) подпружинен, а кольцо 9 выполнено с контактами

20, установленными над каждой теплопро- водящей пластиной 13.

Устройство работает следующим образом.

Тепловой поток от исследуемого бурового раствора в стволе скважины нагревает теплопроводящие пластины 13, инфракрасное изл )ение от теплопроводящих пластин 13 попадает внутрь устройства через продольную щель вращающегося экранирующего стакана 10 и фокусируется на термоприемник 2 сферическим зеркалом 11, вращающимся вместе с экранирующим стаканом 10,

При установке продольной щели экрапирующего стакана 10 напротив стенки корпуса 1 с полым каналом 17, заполненным термостатируемой жидкостью, поступление теплового излучения от исследуемого объекта на термоприемник 2 прекращается.

Температура жидкости в полых каналах 17, относительно которых измеряется температура теплопроводящих пластин 13, поддерживается постоянной за счет прокачки термостатирующей жидкости компрессором 21. Контактный термометр 22 управляет подогревателем 23, поддерживая постоянной температуру жидкости в циркуляционной системе. Таким образом, при вращении сферического зеркала 11 на термоприемнике 2 поочередно фокусируют тепловые потоки от теплопроводящих пластин 13 и преобразовываются в электрический сигнал, котооый поступает на усилитель-преобразователь4 Положение каждой геплопро- водящей пластины 13 конструктивно фиксировано относительно контакта 18 кольца 8. Поэтому для определения магнитного азимута теплоизоляционной пластины 13 достаточно измерить магнитный азимут контакта 18 кольца 8.

Измерение магнитного азимута происходит следующим образом,

При вращении экранирующего стакана 10 создается замкнутая цепь контакт 19 - кольцо 8 - щетка 6, и формирователь 24 вырабатывает импульс начала отсчета, поступающий в преобразователь 25, при этом открывается канал для передачи информации с инклинометра 3 о магнитном азимуте на наземную регистрирующую аппаратуру. Затем следует последовательно замыкание пружинящего контакта 18, жестко закрепленного над продольной щелью экранирующего стакана 10, с контактами 20, установленными над каждой теплопроводя- щей пластиной 13. При замыкании контактов 18 и 20 формирователь 26 вырабатывает импульсы, поступающие в преобразователь 25. который разрешает прохождение сигналов с термоприемника 2, усилителя А и инк- линометра 3 на регистрирующую аппаратуру.

Интенсивность ПК-излучения является функцией температуры и коэффициента излучения объекта. Считая буровой раствор, обсадную колонну или пласт горной породы однородными и вследствие этого имеющими постоянный коэффициент излучения, можно на фоне постоянной температуры термостатируемой жидкости выделить локальные тепловые поля. Использование одного термоприемника со сканирующей системой позволяет отказываться от 12-кон тактных датчиков или от специального коммутирующего блока.

Применение вращающейся оптической системы не вносит искажения в измеряемое температурное поле, а позволяет на этапе приема теплового потока получить детальные данные о фактическом распределении температур по глубине и радиусу скважины.

Формула изобретения Устройство для измерения температуры в скважине, содержащее цилиндрический корпус, в котором установлены термопри- 5 емник. инклинометр, усилитель-преобразователь, электродвигатель с валом, контактные щетки и кольца, установленные внутри цилиндрической части корпуса, о т- личающееся тем, что, с целью 0 повышения точности измерения температуры с обеспечением привязки по азимуту, оно снабжено экранирующим стаканом с продольной щелью, сферическим зеркалом, уплотнительно-изоляционными рамками с 5 теплопроводящими пластинами, двумя теплоизоляционными перегородками, емкостью, образованной стенками корпуса и теплоизоляционной перегородкой и заполненной термостатируемой жидкостью, ци0 линдрическая часть корпуса выполнена со сквозными продольными прорезями, в которых установлены уплотнительно-изоляци- онные рамки с теплопроводящими пластинами, стенки цилиндрической части

5 корпуса и одной из теплоизоляционных перегородок выполнены с полыми каналами, которые заполнены термостатируемой жидкостью, электродвигатель установлен на термоизоляционной перегородке со сторо0 ны емкости, вал электродвигателя проходит через термоизоляционную перегородку, на котором установлены экранирующий стакан и сферическое зеркало, установленное внутри экранирующего стакана и совме5 щенное с его продольной щелью, термоприемник установлен на термоизоляционной перегородке со стороны сферического зеркала, с другой стороны термоизоляционной перегородки установлены инклинометр и

0 усилитель-преобразователь, контактные щетки установлены на цилиндрическом корпусе, кольцо, установленное на экранирующем стакане, выполнено с двумя контактами, один из которых подпружинен

5 с возможностью электрического контакта с кольцом, выполненным с контактами, установленными на цилиндрическом корпусе над каждой термопроводящей пластиной.

Фаг

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и предназначено для измерения температуры бурового раствора по глубине скважины. Цель - повышение точности измерения температуры с обеспечением привязки по азимуту. Устройство содержит цилиндрический корпус 1, в котором установлены термоприемник 2, инклинометр 3, усилитель-преобразователь 4, электродвигатель 5 с валом, контактные щетки 6, 7 и кольца 8, 9, экранирующий стакан 10с продольной щелью, сферическое зеркало 11. уплотнительно-изоляционные

70