Устройство для определения уровня границы раздела сред Советский патент 1992 года по МПК G01F23/24 

Изобретение относится к устройствам контроля положения границ раздела сред, например, в гидрогеологических скважинах при измерении толщины слоя нефтепродуктов на поверхности подземных вод.

Известен двухпредельный сигнализатор уровня электролита, содержащий два электрода, один из которых является анодом, другой катодом по отношению к металлу корпуса. Электроды соединены между собой общим изолированным проводом. В зависимости от того каков уровень электролита срабатывает тот или другой электрод, при этом меняются показания регистрирующего прибора.

Этот сигнализатор позволяет выявить изменения положения границы электролит- воздух, но не может быть использован для определения положения границы воздух- нефть.

Известен датчик контроля границы раздела сред, содержащий два измерительных и один общий электроды, выполненные со- otBCTCTBeHHO из двух различных материалов с большим градиентом потенциала двойного электрического слоя между ними по отношению к компонентам контролируемой среды, ограниченную изоляционной перфорированной прокладкой обойму, в которую заключены один измерительный электрод, половина поверхности общего, имеется пространство между ними и электрическая измерительная схема. С помощью этого датчика, фиксируется электрический сигнал, возникающий в цепи между электродами и определяется граница раздела сред - капроновой крошки в воде.

Известен также датчик контроля уровня границы раздела вода - нефть, содержащий электрод в виде соединенного с измерительным прибором стержня со стаканом, наполненным водой, изоляторы стержня и стакана и защитный патрон.

Недостатком этого датчика является невозможность определения положения границы раздела трех сред.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет определения положения границ раздела трех сред.

Эта цель достигается за счет того, что в устройстве для определения уровня границы раздела сред к индикатору подключены два электрода, один из которых постоянно погружен в электропроводную жидкость, находящуюся в корпусе, который выполнен из изоляционного материала и состоит из двух частей, из которых верхняя снабжена воздуховодными коленообразными каналами, а , заполненная электропроводной жидкостью с размещенными в ней электродом выполнена с отверстиями и охвачена с зазором защитным патроном из изоляционного материала, при этом второй

электрод установлен выше первого и соосно с ним через изолятор и выполнен из металла, отличающегося электрическим потенциалом по отношению к электропроводной жидкости в корпусе от металла первого

0 электрода, а верхняя кромка защитного патрона расположена ниже нижней кромки второго электрода.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

5 Устройство содержит корпус 1 из изоляционного материала с воздуховодными коленообразными каналами 2 в верхней его части и полостью 3, образованной нижней частью 4 корпуса 1, В последнем размеще0 ны два электрода, разделенные изолятором 5, один из которых является электродом б Сравнения, другой измерительный электрод 7. Оба электрода выполнены из различных металлов, отличающихся между собой

5 электрическим потенциалом, по отношению к электропроводной жидкости в корпусе 1. Корпус 1 своей нижней частью коаксиально и жестко укреплен внутри защитного патрона 8, изготовленного из изоляционного ма0 териала и установленного с зазором 9. Верхняя кромка защитного патрона 8 расположена ниже нижней кромки электрода 6 сравнения. Защитный патрон 8 заполняется электропроводной жидкостью, которая по5 средством отверстий 10 проникает в корпус 1 таким образом, что электрод сравнения оказывается, опущенным в нее постоянно. Кроме того, показаны слой нефти 11, вода 12, находящихся в скважине, обсадная ме0 таллическая труба 13, выполняющая функцию компенсирующего электрода 14, которая с помощью электрических измерительных проводов 15 соединяется с потенциометром 16 и индикатором 17,

5 Устройство работает следующим образом.

В начальный момент прохождения границы Б воздух - нефтепродукты, уровень жидкости А внутри устройства такой же, ка0 кой установился на поверхности после заправки. В процессе спуска верхняя кромка защитного патрона постепенно погружается в слой нефтепродуктов, которые начинают поступать в зазор 9, вытесняя часть

5 электропроводной жидкости из зазора 9 в полость 3 корпуса 1. В результате уровень жидкости в полости поднимется, сравнивается с уровнем нефтяного слоя, обозначенного линией Б. В момент, когда при погружении устройства измерительный

электрод 7 достигнет уровня Б, оба электрода 7 и б окажутся погруженными в электропроводную жидкость, благодаря чему электрическая цепь замкнется, и по цепи пойдет ток, который будет зафиксирован по возникновению ЭДС индикатором 17, Положение границы двух сред воздух - нефтепродукты определяется с помощью мерных электрических проводов 15 в момент появления показаний на индикаторе 17. Уровень жидкости в корпусе 1 будет находиться на одной отметке с уровнем нефтепродуктов Б, а в зазоре 9 между корпусом и защитным патроном в этот момент будет сформирована граница раздела сред Г между нефтепро- дуктами и электропроводной жидкостью защитного патрона 8.

В процессе дальнейшего погружения устройства уровень жидкости в корпусе 1 будет подниматься, вытесняя воздух через воздуховодные коленообразные каналы 2 до тех пор, пока боковые ответвления воз- духоводных каналов не окажутся под поверхностью жидкости. Оставшийся в верхней части воздуховодных каналов воздух ежи- мается и препятствует дальнейшему проникновению жидкости во внутрь, образуя при этом в воздуховодных каналах уровень Д. При достижении верхней кромки защитного патрона 8 поверхности раздела сред В нефтепродукты - вода, в момент, когда изоляционный защитный патрон 8 погрузится ниже уровня В электрод 6 сравнения через воду образует уже другую электрическую цепь через воду с компенсационным элект- родом, в качестве которого служит метэлли- ческая обсадная труба 14. При этом показания индикатора должны измениться при соответствующем подборе пар металлов по отношению к электроду сравнения,

эти показания могут изменяться в противоположную сторону. Изменения потенциала, зафиксированное индикатором 17 на определенной длине мерных проводов 15, укажет положение второй границы раздела сред нефтепродукты - вода. В этот момент границы Гуже не существует, так как нефтепродукты 11, имеющие меньшую плотность, вытеснены из зазора 9 подземной водой 12. Так работает устройство при спуске в режиме замыкания электрических цепей.

При подъеме устройство будет работать в режиме разрыва электрических цепей. Формула изобретения Устройство для определения положения границы раздела сред, содержащее подключенные к индикатору два электрода, один из которых постоянно погружен в элек- тропроводную жидкость, находящуюся в корпусе, изолятор, защитный патрон, отл и чающееся тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей путем определения положения границ раздела трех сред, в нем корпус выполнен из изоляционного материала, состоящим из двух частей, одна из которых, - верхняя, - снабжена воздуховодными коленобразны- ми каналами, а нижняя, заполненная электропроводной жидкостью с размещенным в ней электродом, выполнена с отверстиями и обхвачена с зазором защитным патроном из изоляционного материала, при этом второй электрод установлен выше первого и соосно с ним через изолятор и выполнен из металла, отличающегося электродным потенциалом по отношению к электропроводной жидкости в корпусе от металла первого электрода, а верхняя кромка защитного патрона расположена ниже нижней кромки второго электрода.

Изобретение относится к устройствам для контроля положения раздела сред, а именно: воздух- нефтепродукты - вода, например, в гидрогеологических скважинах. Оно может найти применение при определении толщины слоя нефтепродуктов, находящихся на поверхности подземной воды. 6 Цель изобретения - получение возможно сти определенияп оЛМсенИя границы рязде ла трех сред с помшцью электрически сигналов. Цель осуществляется с помощью устройства, включающего в себя два элект рода: измерительный 7 и электрод сравнения 6. в качестве компенсационного электрода 14 используется обсадная труба. Электроды 7 и 6 расположены на одном проводе 15, разделены изолятором 5, установленным в корпусе 1, а электрод сравнения 6 опущен в Электропроводную жидкость, находящуюся в патроне 8. Корпус 1 выполнен из двух геометрически разных частей. В верхней находятся воздуховог1. ле коленообразные каналы 2, а к нижней цилиндрической 4 прикреплен изоляционный патрон 8, коаксиально расположенный по отношению к корпусу 1 и установленный с зазором 9, а в нижней части 4 корпуса 1 выполнены отверстия 10, 1 ил. 1 « (Л СП О Ч О