Скважинный расходомер Советский патент 1992 года по МПК E21B47/10 

№ t

Использование в нефтяной промышленности для гидродинамических исследований скважин. Сущность изобретения: расходомер содержит корпус, хвостовик со штоком, турбинку, подпятники, втулки, установленные на корпусе и хвостовике с возможностью возвратно-поступательного движения, двуплечие и одноплечие тяги, пружину, закрылки, узел регистрации числа оборотов. В расходомере длина двуплечих и одноплечих тяг подобрана по формуле таким образом, что корпус и хвостовик, на которых расположены подпятники турбин- ки, сохраняют свое положение относительно друг друга постоянным во всем диапазоне от закрытого состояния до открытого состояния расходомера 2 ил.

Изобретение относится к аппаратуре для геофизических и гидродинамических исследований скважин и может быть использовано в нефтяной промышленности при исследовании действующих скважин.

Известен скважинный расходомер, содержащий пакер, электродвигатель, редуктор, турбинку, установленную в корпусе в подпятниках,

Недостатком является сложность конструкции и низкая надежность работы.

Известен скважинный расходомер, содержащий пружинные пластины, которые с одной стороны шарнирно связаны с корпусом, а с другой - с хвостовиком, в полости которого расположена пружина, связывающая его через струну с корпусом. На струну посажена на гильзу турбинка, выполненная

из эластичного материапа, число оборотов которой регистрируется узлом регистрации числа оборотов.

Недостатком расходомера является низкая чувствительность, обусловленная большим моментом трения турбинки на струне.

В качестве прототипа принят скважинный расходомер, содержащий выполненную из эластичного материала турбинку, установленную в полости поджатой пружиной системы двуплечих и одноплечих тяг, связывающей корпус с хвостовиком и закрепленной на них шарнирно, закрылки, размещенные на двуплечих тягах, расположенные на корпусе и хвостовике ограничители хода, в полости которых размещены подпятники с возможностью возвратно-поvjСЬ

Ю N VI

ступательного движения относительно друг друга, упоры, закрепленные на концах оси турбинки.

Недостатком расходомера является низкая надежность, объясняемая тем, что расходомер имеет единственное положение, при котором обеспечивается его работа, и любое соприкосновение системы тяг с обсадной колонной, вибрация при протяжке могут привести к выходу прибора из рабочего положения.

Целью изобретения является повышение надежности работы расходомера за счет сохранения расстояния между корпусом и хвостовиком постоянным при любых угловых положениях системы двуплечих и одноплечих тяг.

Поставленная цель достигается тем, что в расходомере, содержащем корпус, эластичную турбинку, хвостовик, втулки, соответственно установленные на корпусе и хвостовике с возможностью возвратно-поступательного движения, двуплечие и одноплечие тяги, пружину, закрылки, узел регистрации числа оборотов турбинки, в отличие от прототипа, хвостовик выполнен со штоком, установленная на хвостовике втулка выполнена с кольцевым выступом на внутренней поверхности, а пружина установлена внутри втулки с возможностью взаимодействия с выступом и со штоком, причем величину тяг и углов наклона их к оси расходомера устанавливают из следующего выражения: где:

DF - расстояние между корпусом и хвостовиком в м;

АВ - длина двуплечей тяги, соединенной с корпусом, в м;

СВ - расстояние между центром соединения двуплечих тяг и центром соединения одноплечей тяги с двуплечей, соединенных с хвостовиком, в м;

CD - длина одноплечей тяги, соединенной с хвостовиков, м;

AF - расстояние между прямыми, параллельными оси расходомера, одна из которых проходит через центр соединения тяги с корпусом, а другая через центр соединения одноплечей тяги с хвостовиком, в м;

р - угол поворота тяги АВ.

Путем подбора длин тяг и углов наклона их к геометрической оси расходомера, расстояние между двумя точками, одна из которых расположена на хвостовике, а другая на корпусе, обеспечивается постоянным во всем диапазоне изменения угла расходомера. Таким образом при раскрытии расходомера, корпус сохраняет свое положение

относительно хвостовика. На корпусе и хвостовике расположены опоры, следовательно, межопорное расстояние сохраняется постоянным в процессе раскрытия и закрытия расходомера. Повышение надежности

работы достигается за счет расширения диапазона работоспособности расходомера.

На фиг. 1 показан общий вид расходомера; на фиг. 2 показана кинематическая схема расходомера.

Скважинный расходомер содержит корпус 1 (см. фиг. 1), хвостовик 2, связанный с корпусом 1 посредством поджатых пружиной 3 шарнирно закрепленных между собой двуплечих 4 и одноплечих 5 тяг. На двуплечих тягах со стороны их крепления к корпусу закреплены закрылки 6. Одни концы - верхних двуплечих тяг 4 шарнирно соединены с корпусом 1. Другие концы двуплечих тяг 4 - нижних, шарнирно соединены с втулкой 7

хвостовика 2. Одни концы верхних одноплечих тяг связаны со втулкой 8, а нижних - с хвостовиком 2. Пружина 3 поджимается штоком 9, продетым через пружину 3 и ввернутым в хвостовик 2. Втулка 7 охватывает

хвостовик 2, пружину 3 и шток 9 и имеет возможность возвратно-поступательногс движения относительно них. На втулке 7 вс внутренней полости в верхней ее части вы полней выступ К, взаимодействующий с

пружиной 3. Один подпятник 10 установлен на корпусе, другой - на хвостовике 2. Е полости центратора, образованного двупле чими тягами 4 и одноплечими тягами 5, ус тановлена выполненная из эластичногс

материала турбинка 11. На корпус 1 уста новлен узел 12 регистрации числа обороте турбинки 11.

На кинематической схеме (фиг. 2); А, В, С, D, Е - шарниры;

АВ - длина двуплечей тяги, соединен ной с корпусом, в м (расстояние между цен тром шарнира А и В);

СВ - длина верхнего плеча нижней дву плечей тяги в м;

BE - длина двуплечей тяги, соединен ной с хвостовиком, в м;

CD - длина одноплечей тяги, соединен ной с хвостовиком, в м;

AF- расстояние между прямыми, парал

лельными оси расходомера, одна из кото рых проходит через центр соединени двуплечей тяги с корпусом, а другая чере центр соединения одноплечей тяги с хвосте виком,в м;

р -угол наклона к геометрической оси расходомера тяги АВ.

Работа устройства заключается в следующем.

Перед спуском прибора в скважину, турбинку 11 сминают и прикрывают закрылками 6. Закрылки 6 удерживают турбинку 11 в сложенном состоянии и предохраняют ее в процессе спуска по колонне насосно-ком- прессорных труб. При выходе из насосно- компрессорных труб двуплечие 4 и одноплечие тяги раскрываются под действием пружины 3, которая, воздействуя на выступ К во внутренней полости втулки 7, перемещает ее относительно хвостовика 2 и штока 9. После раскрытия системы тяг, представляющий собой центратор, эластичная турбинка 11 за счет сил упругой дефор- мации раскрывается и начинает под действием потока скважинной жидкости вращение в опорах 11. Регистрация числа оборотов турбинки 11 производится с помощью узла регистрации 12, по которым судят о расходе скважинной жидкости.

Путем подбора на ЭВМ величин тяг и значения AF обеспечивается величина DF постоянной в пределах изменения угла поворота р ведущей тяги, благодаря чему выполняется условие сохранения величины межопорного расстояния с учетом допустимых предельных отклонений по СТ СЭВ 144-75,

Одним из вариантов длин тяг расходомера для эксплуатационной колонны с условием диаметром 146,1 мм может быть следующий:

,23 м;

,072 м;

,165м;

,05515м;

,002 м; р 0-14°

В расходомере, обеспечив величину длин тяг, которые удовлетворяют соотношению:

DF A&cosq + Cb-iM

(ABsintf 2

ГвГТ

CD-i

достигается выполнение условия сохранения величины межопорного расстояния постоянным. Как в раскрытом состоянии, так и в сложенном состоянии и в других промежуточных положениях, расстояние между опорами остается постоянным. Межопор0

5

0

5

0

ное расстояние не зависит от угла наклона рычагов, следовательно, система двуплечих и одноплечих тяг может соприкасаться со стенками обсадной колонны, обеспечивая центрацию прибора в стволе обсадной колонны. Система двуплечих и одноплечих тяг выполняет не только функцию удержания опор на строго определенном расстоянии, но и функцию центратора, т.е. обеспечивает удержание расходомера в центре сечения обсадной колонны.

Формула изобретения Скважинный расходомер, содержащий корпус, эластичную турбинку, хвостовик, втулки, соответственно установленные на корпусе и хвостовике с возможностью возвратно-поступательного движения, двуплечие и одноплечие тяги, пружину, закрылки, узел регистрации числа оборотов турбинки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет сохранения расстояния между корпусом и хвостовиком постоянным при любых угловых положениях системы двуплечих и одноплечих тяг, хвостовик выполнен со штоком, втулка, установленная на хвостовике, выполнена с кольцевым выступом на внутренней поверхности, а пружина установлена внутри втулки с возможностью взаимодействия с выступом и со штоком, причем величину длин тяг и углов наклона их к оси расходомера устанавливают из следующего выражения:

DF-A&cos4 - CB-J(ABsmtp

V | /AF A6 -C6-- Јf

-CD-,/I- -J-L.I

V CDI

где DF - расстояние между корпусом и хвостовиком, м;

АВ - длина двуплечей тяги, соединенной с корпусом, м;

СВ - расстояние между центром соединения одноплечей тяги с двуплечей, соединенных с хвостовиком, м; CD - длина одноплечей тяги, соединенной с хвостовиком, м;

AF- расстояние между прямыми, параллельными оси расходомера, одна из которых проходит через центр соединения двуплечей тяги с корпусом, а другая через центр соединения двуплечей тяги с корпусом, а другая через центр соединения одноплечей тяги хвостовиком, м;

BE - длина двуплечей тяги, соединен- ной с хвостовиком, м;

р - угол поворота тяги АВ.

S