Скважинный расходомер Советский патент 1993 года по МПК G01F1/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения скорости и направления подземного потока воды в скважинах, и может быть использовано в гидрогеологии, инженерной геологии и гидрологии.

Целью изобретения является расширение возможностей известного расходомера путем использования его для измерения не только горизонтального потока, но и вертикального.

На фиг. 1 изображен предлагаемый скважинный расходомер при измерении вертикального потока воды; на фиг. 2 - то же, при измерении горизонтального потока воды; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 6 - электрическая схема расходомера.

Скважинный расходомер содержит цилиндрический корпус 1с верхней 2 и нижней 3 перфорированными крышками и грузом 4. Корпус имеет окна А и В для прохода вертикального потока жидкости (воды) и окна С и Д для прохода горизонтального потока. Окна С и Д снабжены съемным водонепроницаемым круговым экраном 5. В корпусе расположена Z-образная перегородка, имеющая горизонтальные участки в виде полудисков: верхних 6 и 7 и нижних 8 и 9, и вертикальный участок 10 (фиг. 1). Полудиски своими криволинейными линиями контактируют с корпусом. При этом окна А и В для прохода вертикального потока воды образуются между диаметральными линиями полудисков и корпусом (фиг. 3 и 4). Съемные полудиски 6 и 9 служат водонепроницаемыми экранами соответственно для окон А и В (фиг. 2).

На вертикальном участке перегородки в ее проеме 11 установлена поворотная вертикальная заслонка 12 на оси 13, на которой закреплен диск 14 с приклеенной к его наружной поверхности пластиной 15 из пермаллоя. На вертикальном участке перегородки также закреплен датчик-преобразователь 16с каротажным кабелем 17.. Заслонка имеет дробину 18. К перегородке прикреплены ограничители 19 поворота заслонки с амортизаторами 20.

(Л

С

00 Сл

чэ о

Сл

Верхняя крышка 2 через шарнир Гука21 оединена с трубой 22, внутри которой проодит кабель от датчика 16 на пульт регистрации. Выше шарнира 21 на трубе укреплен перфорированный опорный диск 23, а внутри трубы - муфта 24 с фиксатором 25,- указывающим направление горизонтального створа окон С и Д. Благодаря диску 28, который опирается в работе на стенку ствола скважины, а также шарниру 21 и грузу 4, корпус расходомера занимает в скважине вертикальное положение.

Жестко посаженная метка 26 на кабеле задерживается в муфте 24, а последняя фиксируется в трубе таким образом, чтобы кабель, расположенный ниже ее, был несколько ослаблен, что позволяет корпусу через звенья: диск 23 - шарнир 21 - груз 4 занять вертикальное положение.

Ось заслонки имеет центрированные керники 27 (фиг. 5), которыми она, опираясь на кварцевые подпятники 28, свободно под- ве/шена, и таким образом под действием своего веса и утяжеления в виде дробины 18 заслонка также занимает исходное вертикальное положение. При этом пермаллое- вая пластина 15 занимает такое положение по отношению к незамкнутому Ш-образно- му;магнитопроводу датчика 16 (фиг. 6), что в измерительной диагонали моста встречно включенных катушек Wi и Л/з результмрую-, щая ЭДС индуктивности наводимая катушкой Wa, питающейся от генератора Г. переменного тока, близка к нулю; : Работает скважинныи ра.схрдрмер следующим образом. V; . 0 ;//:; К / Wv/i- J/ -- ; : При мзмереййи вертикального/потока/ воды снимают экраны б и С окр:н А и В и;- устанавливают экран 5 на окна Си Д {фиг. Т). Корпус с датчиком-преобразователем 16, вводят в скважину на кабеле;17м фиксируют на исследуемой глубине ;/ %/. ;Ч к;с/;; - :- направлении п б:к:д в скважине/ снизу/ вверх (как указано nyrtktирными стрелками) вода через отверстия нижней, крыизки 3, а затем окно В пЪступаётв кбрпус расходомера и воздействует ндзаелЬйку 12, кото рая, поворачиваясь вместе с Ьсью /13, отклоняемся от вертикального пйлржешя

на угол, пp/dпo1pцйiэйaл.ь;ны,й/cкopocтипотока. ПЬтЬй.пронйкая вр ду; даблонкрй и проемо м 11 перегородки

щель, уетрёмляётся вверх и чёрез о к /А/и/ отверстия 6 йерхнёй крышке 2 выход йт в

в;Ь /ёк1Ти йы. ,- /:s//;/;;; / ///// // / / ; ::; /-ШЙ -

,. При бтйло ненйм заслонкй of в тШа л и изменяется /результирующая ЭД С инйукTHBHocfи катуше:к /i/t и W2 углу/ г|ЬЙб1р18т1 г1ё;рм§л/1оевой ;р ё rM&tp Hipi уетсй м и л л и во/i ьт м:етрл01м i /rt :

и

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

этсгм регистрируется и направление потока (разная полярность) благодаря включению в плечи моста диодов Dt и Da (фиг. 6).

Таким образом измеряется интенсивность и направление потока жидкости.

При направлении потока в скважине сверху вниз (фиг. 1, сплошные стрелки) вода в корпусе 1 движется в обратном направлении и отклоняет заслонку от вертикали в другую сторону, что вызывает подачу датчиком-преобразователем электрического сигнала другой полярности.

При измерении горизонтального потока окна А и В перекрывают экранами 6 и 9, а с окон С и D снимают экран 5 (фиг. 2).

Корпус с датчиком-преобразователем погружают в ствол скважины на трубе 22, устанавливают на исследуемой глубине и

ориентируют фиксатором 25 по-выбранному

аЗИМуту., ;; ;: : ;

При движении со стороны окна С ПОТОКА проходя через расходомер, отклоняет заслонку в сторону окна D и выходит в окно D (фиг. 2, пунктирные стрелки). Датчик-преоб-. разо.ватель посылает сигнал определенной полярности; Знак полярности определяется заранее отйо/сительно указателя на трубе 22, которая, поворачиваясь, ориентирует корпус в скважине по фиксированным азимутам. ; -../; ,-.,.-При прохождении потока через корпус со стороны окна D кокну С (фиг. 2, сплошные стрелки) заслонка отклоняется в противоположную сторону и с датчика-преобразователя

поступает сигнал другой полярности, что по- казывает милливольтметр пульта регистра- :ЦИ И;/ / ;///;/;- : ;/:;//;///-.;/,л,.,.- :.-, .. . ... .. -

/;:./:;/.; Тэкимрбра рм; с помощью одного расходомера измеряется горизонтальный или вертикальный поток жидкости, что расширяет его возможности по сравнению с известным расходомером. : v /, ; . ф о р мул $ и з о;б р е т е н и я

(Зква кинный расходомер, содержащий цилиндрический корпус с крышкой, перфорированном днищем и боковой стенкой с двумя/диаметрально расположенными ок- нами и датчик-преобразователь, установленный внутри цилиндрического корпуса от л и ч а ю щ и и с я. тем, что, с Целью расширения эксплуатационных свойств при измерениях расхода как гори- зойтальных, так и верт кадьных потоков в скважине, в него введеныХ-образная перегородка с горизонтальными участками в ви- /;07нёпЬдвижных полудисков и проемом в вертикальном участке перегородки, верх- нйй и нижний подвижные полудиски и съем- Ные водонепроницаемые экраны, датчйк-преобразЬватёль выполнен в виде

поворотной заслонки, при этом поворотная заслонка установлена на горизонтальной оси и размещена в проеме вертикального участка перегородки, неподвижные полудиски ориентированы в сторону соответствующих окон в боковой стенке, с которой сопряжены неподвижные и подвижные полудиски, высота вертикального участка перегородки превышает соответствующий размер окон в боковой стенке и меньше расстояния между крышкой и днищем корпуса. крышка цилиндрического корпуса выполнена перфорированной, а водонепроницаемые экранысопряжены с соответствующими окнами в боковой стенке.

А-А

б-О

Использование: в гидрогеологии. Сущность изобретения: в корпусе с двумя боковыми окйами и по одну отверстию в днище и крышке установлена Z образная перегородка. На вертикальном участке перегородки выполнен проем, в котором размещена поворотная заслонка в качестве датчика преобразователя, 2- образная перегородка имеет горизонтальные участки в виде полудисков, которые вместе с поворотными полудисками способны закрыть горизонтальное сечение корпуса. Боковые окна снабжены съемными водонепроницаемыми экранами, б ил.

риг s

б- В

(pur. 5