Устройство для измерения температуры в скважине Советский патент 1980 года по МПК E21B47/06 

1

Данное изобретение относится к, нефтяной промышленности и может быть использовано в приборах, предназначенных для термодинамических исследований высокотемпературных нефтяных, газовых и нагнетательных скважин.

Известно устройство для измерения температуры в скважине, содержащее чувствительный элемент, включающий пакет из двух многовитковых биметаллических пружин, расположенных одна в другой, с креплением начала внешней пружины и корпусу прибора, а конца внутренней - к оси пишущего узла 1.

Указанное устройство обладает следующими недостатками:

1. Низкой чувствительностью в широком диапазоне температур (20-300° С), из-за чего данным прибором нельзя фиксировать малые колебания температур по стволу скважины и в призабойной зоне (например, при терморасходометрии и при снятии кривых восстановления температуры). Но проведение таких термодинамических исследований необходимо, так как по этим изменениям температур можно определять параметры пласта и выделять работающие или поглош,ающие пропластки по всей мощности коллектора. В настоящее время для этого применяют дистанционные термометры, но в скважинах с температурой не выше 150С. В скважинах, где температура выше 150°С (в глубоких и где происходит нагнетание пара) таких измерений не производится.

2.Низкой разрешающей способностью, составляющей около 0,2 мм бланка на 1°С.

3.Низкой точностью измерений из-за возникновения остаточных деформаций в

10 биметаллических пружинах (при темпсратуpax выше 200°С). Это происходит вследствие жесткого крепления конца пружины к корпусу прибора.

Целью данного изобретения является повышение разрешающей способности.

5 Указанная цель достигается тем, что чувствительный элемент снабжен дополнительной пружиной, которая установлена снаружи пакета и одним своим конном соединена со свободным концом внешней пру20 жины, а другим - с корпусом.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема описываемого устройства; на фиг. 2 разрез А-А фиг. f на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 1 . Ус1ройство состоит из цилиндрического корпуса 1, состоящего из нескольких частей, соединенных между собой, при помощи ножевых уплотнений и медных прокладок 2. Чувствительный элемент включает первую (внутреннюю) 3, вторую (среднюю) 4 и третью (внешнюю) 5 многовитковые биметаллические пружины, объединенные в один пакет. Верхний конец первой пружины соединен с втулкой 6 с наружными пазами, а нижний конец через кольцо 7 прикреплен к началу второй пружины. Конец второй ;пружины через упорное .кольцо 8 соединен с началом третьей пружины, конец которой укреплен на втулке 9 с внутренними пазами. Втулка 9 соединяется с муфтой 10, снабженной продольными пазами, которая может свободно перемещаться (при раскручивании пакета) в. осевом направлении в ответных пазах кольца 11, вставленного в корпус прибора. Для уменьщения трения кольцо 7 и упорное кольцо 8 опираются на втулки 6 и 9 через фторопластовые прокладки 12 и 13. К верхней втулке 6 присоединяется с помощью скобы 14 допол: нителыюй такой же пакет 15. Таких однотипных пакетов может быть несколько. Верхняя втулка 6 последнего дополнительного пакета 5 прикреплена к промежуточной втулке 16, зафиксированной щтифтом 17 ,к оси 18, которая служит для передачи вращательного движения на гшщущий узел 19. Отверстия под щтифт 17 расположены в оси 18 таким образом, чтобы втулка 16 могла передвигаться вдоль оси для крепления выбранного количества пакетов. Для уменьщения трения ось 18 перемещается во фторопластовых втулках 20 и 21, причем нижняя втулка 22 укреплена в кольце 23, вставленного в корпус прибора. Перо, укрепленное на пищущем узле 19, записывает изменение температуры на бланке, установленном на внутренней поверхности барабана 24. Для снижения инерционности термометра чувствительный элемент залит силиконовой жидкостью, кипящей при температуре 320°С (на схематическом чертеже не показано устройство компенсации увеличения объема жидкости в закрытом сосуде с повышением температуры, так как оно не связано с темой данного предложения). Устройство работает следующим образом. Измеряемая тегстггература воздействует на чувствительный элемент, состояц.1ий из одного или из нескольких пакетов биметаллических пружин, верхний конец которого (с укрепленным на нем пишущим узлом) раскручивается на угол, пропорциональный имеющейся температуре. Причем угол поворота, полученный на каждом пакете,суммируется с углами поворота других пакетов. По величине суммарного угла поворота, регистрируемого пищущей иглой на бланке, определяют величины изменения температуры во времени. Один пакет рассчитывается таким образом, чтобы при максимальной температуре (300°С) угол поворота составлял 360°. Конструктивно он получается очень компактным (при габаритном диаметре 25 мм его длина не превыщает 100 мм). В этом случае разрешающая способность одного пакета, так же как и существующего, составляет 0,2 мм бланка на ГС. Для измерений температур по стволу скважины (например, при паротепловой обработке пласта) такая чувствительность и разрешающая способность вполне удовлетворительна. Но при необходимости замеров малых колебаний температур (например, при расходометрии или при снятии кривых восстановления температуры, т. е. исследования процессов, происходящих в призабойной зоне, где величина изменений .может составлять десятые доли градуса) такая чувствительность недостаточна. Поэтому составляется батарея на одинаковых, пocлeдoвateльнo соединенных, пакетов. В этом случае разрещающую способность прибора можно довести до 1,9-1,5 мм в ГС, что уже позволит с большой степенью достоверности фиксировать незначительные колебания температур в любом их диапазоне. Формула изобретения 1.Устройство для измерения температуры в скважине, содержащее корпус, чувствительный элемент, выполненный в виде пакета с расположенными друг в друге многовитковыми биметаллическими пружинами, один конец внутренней из которых связан с одним из концов внешней пружины, а.другойс осью пишущего узла, отличающееся тем, что, с целью повыщения разрешающей способности, чувствительный элемент снабжен догюлнительной пружиной, которая установлена снаружи пакета и одним своим концом соединена со свободным концом внешней пружины, а другим - с корпусом. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что чувствительный элемент имеет ц менее двух последовательно соединенных между собой с дополнительной пружиной. Исто чники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 327321, кл. Е 21 В 47/06, 1972.