Устройство для измерения температуры в скважине Советский патент 1992 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к скважинным термо- метрам с автономной регистрацией измеряемого параметра.

Известны конструкции скважинных термометров с автономной регистрацией изме- ряемого параметра, состоящие из термометрического блока и механизма регистрации, причем в последний входит, как правило, часовой привод, позволяющий производить запись измеряемого параметра во времени.

Недостатком таких конструкций является невозможность подбора оптимальной скорости записи измеряемого параметра во времени (или оптимального парамасштаба его записи) из-за противоречивых свойств применяемых в скважинных приборах часовых приводов. Применяемые типоразмеры привода характеризуются постоянством полного числа рабочих оборотов выводного вала или связанным с этим постоянством произведения продолжительности хода

привода на скорость вращения его выводного вала. Это означает, что при выборе часового привода, например, с увеличенной продолжительностью хода масштаб записи уменьшается. И, наоборот, при выборе привода с уменьшенной продолжительностью хода масштаб записи возрастает. Следовательно, в скважинах, требующих больших потерь времени на спуско-подъемных операциях, не возможен в принципе подбор привода с большим масштабом записи, т.е. обнаруживается явно узкое место в эксплуатационных свойствах скважинного термометра.

Известен также скеажинный термометр ТГИ-1М для работы с трубным испытателем пластов, унифицированный с аналогичным по назначению манометром МГИ-1М.

В этих приборах для экономии энергии завода часового привода на операциях спуска применен механизм задержки включения часового привода. Часовой привод включается не оператором на поверхности

сл

с

VI сл

N0

при подготовке прибора к спуску, а автоматически, в скважине, с использованием устройства гидровключения, настроенного на определенное давление. Так как в процессе спуска часовой привод застопорен и не расходует энергию завода, общее время измерительного цикла сокращается на величину периода спуска, и появляется возможность использования часового привода с меньшей продолжительностью хода и с большей скоростью вращения выводного вала. Конструктивно механизм запуска часового привода от давления оформляется как дополнительный (по отношению к манометрическому или термометрическому блокам прибора) датчик давления, механически взаимодействующий с балансным колесом часового привода. В качестве дополнительного датчика применена пружинно-поршневая пара.

Существенным недостатком известного термометра является то, что задержка момента включения часового привода осуществляется датчиком давления, а не температуры. Если для скважинного манометра это вполне естественно, позволяет при измерениях точно планировать технологический процесс и подбирать требуемый масштаб записи, то при работе с термометром зачастую приводит к грубым ошибкам. Последнее обьясняется отсутствием однозначной связи между температурой и давлением в скважине. Недостатком известного термометра является также переусложненность конструкции, связанная с наличием дополнительного датчика давления.

Цель изобретения - повышение качества работы.

Эта цель достигается тем, что механизм задержки включения часового привода выполнен сфиксатором, установленным с возможностью контактирования с втулкой, а перо закреплено на втулке.

На чертеже показано предложенное устройство, продольный разрез.

Упругий чувствительный элемент 1 термометра, выполненный в виде трубчатой (геликоидальной) пружины, связан одним концом с термобаллоном 2 и образует совместно с ним термометрический блок, за- полненныйпароконденсатом

низкокипящей жидкости, например фреона. Другим, заглушенным концом чувствительный элемент связан с подпружиненным пером 3 блока 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, что позволяет преобразовать вращательное

движение вала 8 часового привода в поступательное перемещение барабана 4.

Механизм запуска часового привода, взаимодействующий с пусковой кнопкой 9,

выполнен в виде направляющего стакана 10, установленного внутри трубчатой пружины 1 и соосно ей, жестко соединенного с корпусом прибора. В стакане 10 смонтированы пружина 11 и толкатель 12, имеющий

0 фиксатор 13. Фиксатор 13 входит в Г-образ- ную прорезь, образованную поперечной 14 и продольной 15 прорезями стакана 10. Концы пружины 11 жестко соединены, соответственно, с дном стакана 10 и внутренним

5 торцом толкателя 12, который имеет предварительные круговое и осевое поджатия. При этом фиксатор 13, расположенный в поперечной прорези 14, прижимается усилием поджатия пружины 11 к регулируемо0 му ограничителю 16, соединенному с трубчатой пружиной 1.

Отличительной особенностью конструкции прибора является то, что трубчатая пружина 1 с термобаллоном 2, образующие

5 термометрический блок, являются общим как для измерительной части прибора, так и для механизма запуска часового привода датчиком (т.е. в механизме запуска отсутствует свой самостоятельный датчик). Кроме

0 того, датчик механизма запуска является датчиком температуры, а не давления. Конструктивно это осуществлено таким обр-азом, что часовой привод 7 повернут к измерительной части и блоку регистрации

5 не выводным валом 8, а тыльной стороной, оборудованной пусковой кнопкой 9. Выводной вал 8 отцентрирован относительно корпуса 17 прибора при помощи втулки 18 и гнезда в корпусе и застопорен по отноше0 нию к корпусу 17 от проворота.

Корпус часового привода 7 неподвижно закреплен во внутренней полости ходового винта 6, выполненного трубчатым. Винт взаимодействует наружной винтовой поверх5 ностью с ходовой гайкой 5 и через нее с барабаном 4 записи, который для защиты от проворота снабжен штифтом 19, скользящим в процессе поступательного перемещения барабана записи по продольной

0 прорези направляющей втулки 20. В полости выступающего за тыльную часть часового привода конца ходового винта расположены подшипники 21 кругового перемещения, соединяющие с ходовым вин5 том рабочий конец направляющего стакана 10. На направляющем стакане 10 закреплена также (на шариках) втулка 22, имеющая возможность вращения. Втулка 22 жестко связана с рабочим концом трубчатой пружины 1 и позволяет без искажений передавать

угловое перемещение пружины закрепленным на втулке перу 3 и регулируемому ограничителю 16.

Устройство работает следующим образом.

В процессе спуска прибора в скважину одновременно с глубиной растет температура среды, которая воздействует на термо- баллон 2. При этом внутри термометрического блока возрастает давле- ние наполнителя, и упругий чувствительный элемент - геликоидальная пружина 1 - раскручивается на пропорциональный температуре угол, перемещая втулку 22 и размещенные на ней перо 3 и регулируемый ограничитель 16. Несмотря на угловое перемещение пера 3 записи измеряемого параметра во времени (и расходования энергии часового привода 7) в первоначальный момент не происходит, так как часовой привод застопорен (пусковая кнопка 9 находится в крайнем наружном положении), барабан 4 записи неподвижен. Одновременно с пером 3 перемещается регулируемый ограничитель 16, передвигая (толкая) вдоль попереч- ной прорези 14 стакана 10 фиксатор 13, поджатый закрученной и сжатой пружиной

11к ограничителю 16 и верхней кромке прорези 14.

Механизм запуска срабатывает после совмещения фиксатора 13 с продольной прорезью 15 стакана 10, так как толкатель

12расфиксируется и ударяет по пусковой кнопке 9 часового привода 7, освобождая колесо осциллятора (балансное колесо) от торможения и придавая ему первоначальный ходовой импульс. Запущенный часовой привод 7 начинает вращать выводной вал 8,

но из-за заторможенности выводного вала 8 при помощи втулки 18 в гнезде корпуса 17 вращение передается корпусу часового привода.

Одновременно с корпусом 7 вращается ходовой винт 6, преобразуя угловое перемещение гайки 5 и барабана 4 записи в посту-

нательное. С этого момента начинает расходоваться запас энергии часового привода и осуществляется запись измеряемого параметра во времени. Так как положение ограничителя 16 поддается предварительной регулировке, путем его углового перемещения относительно втулки 22 устанавливается величина температуры срабатывания механизма запуска, т.е. производится настройка механизма задержки.

Анализ конструктивных особенностей и работы устройства показывает, что обеспечение возможности контактирования фиксатора 13 механизма запуска часового привода с втулкой 22 трубчатой пружины 1 позволило использовать измерительный блок термометра для осуществления дополнительной функции - включения часового привода 7 от температуры в скважине. Избавления механизма задержки от собственного (дополнительного) датчика позволило уменьшить общее количество расположенных в цепочку элементов прибора, упростить и удешевить конструкцию, уменьшить габаритную длину. Использование для запуска часового привода датчика температуры, а не давления позволило точнее подбирать временной режим работы термометра в рамках измерительного цикла, т.е. повысить качество работ

Формула изобретения Устройство для измерения температуры в скважине, включающее часовой привод, втулку, термобаллон, регистрирующий блок с пером, механизм задержки включения часового привода, упругий чувствительный элемент в виде трубчатой пружины, на одном конце которой закреплена втулка, а на другом - термобаллон, отличающееся тем, что, с целью повышения качества работы, механизм задержки включения часового привода выполнен с фиксатором, установленным с возможностью контактирования с втулкой, а перо закреплено на втулке.

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности для измерения температуры в скважине. Сущность изобретения: устройство содержит часовой привод, втулку, термобаллон, регистрирующий блок с пером, которое закреплено на втулке, упругий чувствительный элемент в виде трубчатой пружины, на одном конце которой закреплена втулка, а на другом - термобаллон и механизм задержки включения часового привода с фиксатором, который контактирует с втулкой. 1 ил.