ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ СТОЯНИЯ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНАХ Советский патент 1928 года по МПК E21B47/04 

Фиг. 1, 2 и 3 чертежа поясняют принцип действия прибора; фиг. 4 изображает продольный и поперечный разрезы предлагаемого прибора.

Для пояснения действия прибора предположено, что имеется изогнутая коленообразная трубка 1, 2, 3, 4, 5 (фиг. 1). Колено 1 открыто вверху, а колено 5 вверху герметически закрыто. В нижнюю часть трубки налита ртуть, при чем воздух: заключенный в колене 5, находится под атмосферным давлением. В этом случае ртуть как в открытом колене 1, так и в закрытом 5 будет стоять на одинаковом уровне 101. Если затем вся трубка будет погружена в жидкость, то давление ее на ртуть, находящуюся в открытом колене, будет увеличиваться, вследствие чего ртуть в закрытом колене, сжимая заключенный в нем воздух, будет подниматься (фиг. 2 и 3). В колене 5 укрепляют две проволоки 7 и 8 неизолированные на протяжении 109-110, а выше - строго изолированные и соединенные с возбудителем эл. тока. В положении, изображенном на фиг. 1, концы 9 и 10 разобщены, и ток по проволокам проходить не будет. При поднятии ртути в колене 5 концы 9 и 10 будут замкнуты ртутью; поэтому через цепь 20, 9, 10, 16 может быть пропущен ток. Если в эту цепь будет включен вольтметр, то по указанию последнего можно будет знать существующее в каждый данный момент напряжение в цепи. По мере поднятия ртути в колене 5 (при увеличивающемся погружении прибора в жидкость) сопротивление цепи будет уменьшаться, так как ртуть, поднимаясь, будет замыкать все меньшие и меньшие отрезки проволоки. Это изменение напряжения будет отмечаться вольтметром, и по колебанию последнего можно будет судить о положении уровня жидкости в любой момент.

Спроектировать удобоприменимый прибор на основании выше приведенного затруднительно, главным образом, по следующим причинам: разницу между наинизшим и наивысшим положениями уровня ртути практически неудобно делать большой (иначе прибор получился бы чересчур громоздким и неудобным для употребления). Ограничивая размер прибора высотой около 1-2 метра, получится, что, даже при крайних положениях уровней ртути, включение или выключение в общую цепь длиной в несколько сотен саженей куска проволоки, длиною в 2 метра, очень трудно уловить невооруженным глазом, вследствие ничтожного колебания стрелки вольтметра. В предложенном приборе имеется в виду устранить это затруднение следующим образом: проволоки (медные), подводящие ток к прибору, взяты сравнительно большого сечения, чтобы оказываемое ими сопротивление было, по возможности, незначительно (проволоки 20 и 16 на фиг. 4). Провода эти, соответственно изолированные, входят в верхнюю часть 111 прибора и здесь соединяются с концами 2 проволок (неизолированных) весьма малого сечения, притом из материала, имеющего возможно большее сопротивление (напр., железные). Для того, чтобы сопротивление проволоки, помещающейся в приборе, по возможности увеличить, она сделана значительной длины и намотана спирально на стержень, изготовленный из непроводящего ток материала (напр., дерева и т.п.). Если диаметр стержня взят равным напр., 2 см, то полагая, что на 1 пог. см стержня будут навернуты 20 рядов проволоки, получится вся длинна проволоки, навитой на 1 пог. метр стержня равной 62.8×20=125,6 м. Принимая, что электропроводность железа в 6 раз меньше таковой меди, находят, что взятая проволока будет соответствовать 750 метрам медной проволоки. При таких условиях разница в сопротивлении провода даже при незначительных колебаниях столба ртути будет настолько ощутительна, что ее возможно будет уловить по колебанию стрелки вольтметра. Намотка прополок на стержень должна быть произведена таким образом, чтобы витки проволоки не соприкасались.

Внутри железной трубки 5 (примерный диаметр 1 дюйм и длина около 1 метра) предлагаемого прибора (фиг. 4) помещен деревянный стержень 112, на который намотана тонкая проволока (наружная трубка 4, диаметром внутри соответствует левому колену 1 трубки, изображенной на фиг. 3). Давление жидкости передается ртути через отверстия 14; ртуть из кольцевого пространства между трубками 5 и 4 через отверстия 15 попадает внутрь трубки 5 и здесь под давлением столба жидкости соответственно поднимается.

Прибор на тонком стальном канате опускается в кольцевой зазор между насосными трубами и стенками рабочей колонны. По достижении уровня жидкости (что отмечается движением стрелки включенного в цепь вольтметра или же посред. особого звонка) прибор опускается в жидкость на ту или иную глубину (напр., 25-50 саж.). Отмечают положение стрелки вольтметра при данном погружении; по мере понижения уровня показание вольтметра будет соотв. изменяться и, когда уровень жидкости упадет настолько, что столб над прибором будит близок к нулю цепь разомкнется; этот момент можно уловить по показанию стрелки вольтметра. Прибор снабжен грузом 12.

Прибор для определения уровня стояния жидкости в скважинах, опускаемый в скважину на тросе, имеющем два изолированных провода, и состоящий из двух вложенных одна в другую трубок, с налитой в нижнюю часть их ртутью, из которых большая трубка сверху закрыта и наполнена и верхней части воздухом, отличающийся применением сопротивления 7, 8 имеющего вид непроводящего ток стержня 112 с намотанной на нем спиральной тонкой неизолированной проволокой, служащего для определения глубины погружения прибора по изменению сопротивления электрической цепи, образованной проводниками 20, 16 и реостатом, и замыкаемой ртутью, находящейся в сообщающихся трубках 5 и 4, из которых последняя имеет отверстия 14 для входа жидкости скважины в прибор.