Устройство для измерения уровня раздела двух жидкостей с различными плотностями в подземном резервуаре Советский патент 1993 года по МПК E21B47/04 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано как при сооружении и эксплуатации подземных резервуаров, так и при добыче солей методом подземного растворения через скважины с применением жидких нерастворителей для управления процессом формообразования подземных камер. :

Целью изобретения является повышение точности и эффективности работы устройства.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 -диаграмма регистрации перепада давлений в процессе измерения.

Для осуществления поставленной цели подземный резервуар 1, заполненный хранимым продуктом 2 и рассолом 3, оборудуется устройством для измерения уровня

раздела двух жидкостей с различными плотностями, которое включает установленную внутри подвесной колонны 4 измерительную трубку 5 малого диаметра, имеющую изогнутый нижний конец, оппозитно которому расположен направляющий элемент 6. На нижнем конце измерительной трубки 5 установлен ролик 7. На поверхности измерительная трубка 5 подключена к насосу-нагнетателю 8, позволяющему нагнетать продукт 2 из межтрубья обсадной 9 и подвесной 4 колонн в измерительную трубку 5. Возникающий при этом перепад давления фиксируется самопишущим дифманометром 10 с выравнивающим вентилем 11. Количество перекачанного при этом продукта измеряется счетчиком-расходомером 12. Работа этих приборов регламентируется

00

о

ю

о о

программатором 13 через привод 14 насоса-нагнетателя 8.

Работа устройства в автоматическом режиме осуществляется следующим образом.

В исходный момент измерительного цикла (момент времени to на диаграмме регистрации перепада давлений фиг. 2) выравнивающий вентиль 11 при дифманометре 10 открыт. Под действием избыточного давления рассол 3 поступает в нижний конец измерительной трубки 5 и поднимается до уровня, соответствующего его уровню в резервуаре 1. Излишний продукт в измерительной трубке 5 под действием избыточного давления, созданного столбом рассола 3 в полости подвесной колонны 4, вытесняется через выравнивающий вентиль 11 в межтрубье между обсадной 9 и подвесной 4 колоннами. В этот период времени (tcrti)fanr. 2) дифманометр 10 регистрирует отсутствие перепада давления между меж- трубьем и измерительной трубкой 5.

В момент времени ti программатор 13 закрывает выравнивающий вентиль 11, дает команду на привод 14 для спуска насоса 8 и производит сброс показаний счетчика-расходомера 12. Начинается нагнетание продукта в измерительную трубку 5 (период времени ti-t2, фиг. 2). Нагнетание продукта в измерительную трубку 5 сопровождается понижением уровня границы раздела продукт-рассол в этой трубке и, как следствие, возникновением и ростом перепада давления между межтрубьем и измерительной трубкой 5, что фиксируется дифманометром . 10 (наклонный интервал на диаграмме в период времени ti-t2). Как только вытеснение рассола 3 из измерительной трубки 5 завершится полностью (момент времени t2, фиг. 2), прирост перепада давления на диаграмме дифманометра 10 прекращается, а избыточное количество продукта 2 начинает барботировать через рассол 3. При этом капли продукта 2 (фиг, 1) наминают всплывать через слой рассола 3 к хранящемуся в подземном резервуаре 1 продукту 2. Такой ход всплывания продукта 2 обеспечивается наличием направляющего элемента 6, с помощью которого изогнутый конец измерительной трубки 5 отводится за пределы подвесной колонны 4.

В момент времени t2 (прекращение роста перепада давления) со шкалы счетчика- расходомера 12 считывается объем U продукта 2, закачанного в интервал времени ti-tz. Так как сечение S измерительной трубки 5 известно и постоянно по всей ее длине, то можно вычислить

ь -U

где h - высота границы раздела продукт- рассол в подземном резервуаре относительно нижнего конца измерительной трубки, т.е. уровень.

Шкала расходомера градуируется в единицах высоты уровня так как приведенную выше формулу можно записать в виде

1

где - - коэффициент или единица новой

шкалы счетчика-расходомера 12.

В некоторый момент времени т.з программатор 13 вновь открывает выравнивающий вентиль 11 и отключает насос-нагнетатель 8. При избыточном давлении столба рассола 3 из резервуара 1

через нижний конец измерительной трубки 5 в нее вновь начинает поступать рассол 3. вытесняя тем самым через выравнивающий вентиль 11 избыток продукта. Перепад давления, фиксируемый дифманометром 10,

начинает уменьшаться (интервал времени ). Наконец, в момент времени м уровень раздела продукт-рассол в измерительной трубке 5 устанавливается на той же высоте, что и в подземком резервуаре 1 - перепад

давлений на оголовке скважины, измеряемый дифманом етром 10, становится равным 0й. Измерительный цикл завершен.

Работа устройства возможна также и в ручном режиме.

Использование устройства дает возможность исключить дорогостоящие геофи- . зические измерения, связанные с частыми вызовами геофизического отряда для производства работ по отбивке контакта рассол-продукт при тарировочных и других работах в процессе закачки и откачки про- дукта.

Предлагаемое устройство может быть смонтировано на подземном резервуаре на

любой стадии его эксплуатации, так как спуск измерительной трубки осуществляется внутри подвесной колонны, заполненной рассолом. Поэтому на оголовке подвесной колонны нет избыточного давления, что позволяет беспрепятственно проводить операции по установке измерительной трубки и другой аппаратуры, не нарушая при этом режима хранения.

Увеличение точности измерения достигается тем, что измерение уровня производится через объем закачанного в измерительную трубку продукта.

В устройстве-прототипе определение уровня производится по измерениям величин перепадов давления, которые зависят

от плотности закачиваемого в измерительную трубку продукта. Этот параметр может иметь некоторые различия по высоте подземного резервуара, что, несомненно, сказывается на точности определения уровня этим устройством.

В предлагаемом устройстве при определениях по объему это влияние устраняется, изменение объема из-за возможной разницы температур не успевает сказаться на результатах вследствие краткости цикла измерения.

Формула изобретения Устройство для измерения уровня раздела двух жидкостей с различными плотностями в подземном резервуаре, включающее расположенными на поверхности нагнетающий насос с приводом, измеритель перепада давлений, соединенный с программатором, и опущенную в скважину одним концом ниже уровня раздела жидкостей измерительную трубку, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения точности и эффективности в работе устройства, оно снабжено счетчиком-расходомером, направляющим элементом и роликом, измерительная трубка выполнена с посто0 янным диаметром по всей ее длине, а конец измерительной трубки, опущенный ниже уровня раздела жидкостей, изогнут и на нем расположен ролик, а направляющий элемент установлен на измерительной трубке

оплозитно изогнутому концу, при этом счетчик-расходомер расположен на поверхности и соединен с измерительной трубкой, нагнетающим насосом и программатором.

to it

is

Фиг. 2

Использование: при сооружении и эксплуатации подземного резервуара, а также при добыче полезных ископаемых методом подземного растворения солей. Сущность изобретения: устройство содержит измерительную трубку, установленную внутри подвесной колонны подземного резервуара. Нижний конец трубки изогнут и снабжен роликом. Оппозитно нижнему концу трубки размещен направляющий элемент.. Верхний конец трубки подключен к насосу-нагнетателю. Перепад давлений фиксируется дифманометром, а количество перекачиваемого в резервуар продукта измеряется счетчиком-расходомером. Работа приборов регламентируется программатором. 2 ил,