Расходомер Советский патент 1981 года по МПК G01F3/16 

1

Изобретение относится к прибо- рам для измерений расходов и вязкостей высоковязких нефтей, в частности к скважинным приборам для проведения гидродинамических и физических исследований скважин.

Известны скважинные приборы, еодержащи;е корпус с измерительным каналом, пакерующее устройство с приводом и преобразователь (для дистанционных приборов) или уз.ел регистрации показаний (для автономных приборов) . В измерительном узле в качестве чувствительного элемента в подавляющем больиданстве случаев используется аксиальная турбинка Г13.

В связи с тем, что показания турбинных объемных расходомеров сильно зависят от вязкости жидкости, для измерения расходов высокрвяэких нефтей (дс 1000 сСт) они не могут быть использованы в связи с огромной догрешностью измерений. Кроме того, в пластовых условиях весьма важно иметь информацию о вязкости жидкости. Это позволяет с одной стороны производить оценку состояния пластов и от- дельных пропластков, с другой - вводить поправку в показания расходомеров .

Наиболее близким К предлагаемому является расходомер, содержащий вертикальный измерительный канал с поог туплением контролируемой среды снизу, чувствительный элемент в виде шаров, детекторы прохождения шаров по каналу и блок преобразования и управления Г2 . .

Известный расходомер не имеет

10 достаточной точности измерения потоков с переменной вязкостью, высоковязких сред и не дает отдельной информации о вязкости среды.

Цель изобретения - повышение точ15ности измерения сред с переменной вязкостью, в том числе высоковязких сред,; и получение дополнительной информации о вязкости среды.

20

Указанная цель достигается тем, что параллельно с измерительным ка налом выполнен -дополнительный канал большего диаметра, сообщенный с измерительным каналом в верхней и ниж25ней частях, в нижней части дополнительного канала последовательно установлены два клапана, выполненные в виде соленоидов, диаметр отверстий которых равен диаметру шаров, детекторы перемещения шаров установлены

30

между измерительным и дополнительным каналами.

На фиг.1 представлен расходомер, общий вид7 на фих.. 2 - измерительный узел, в увеличенном масштабе; на фиг.З - цепочка импульсов, подаваемая с преобразователя на выходной прибор.

Расходомер состоит из корпуса 1, в котором последовательно расположены кабельная головка 2 с кабелем 3 вторичный преобразователь 4, электронный блок 5 управления, измерите.г льный узел б с входными и выходными окнами 7 и 8, пакер 9 и узел 10 привода пакера. Измерительный узел б (фиг.2) состоит из двух вертикальных цилиндрических сообщакяцихся каналов 11 и .12, разделенных перемычкой 13. Каналы 11 и 12 имеют разные диаметры. В нижней части канала 12 большего сечения установленыпоследовательно два соленоида 14 и 15 с шаpciMH 16 и 17. Диаметр шаров примерно равен диаметру.-меньшего канала 11 и много меньше диаметра канала 12. В перег лчке 13 размещены два датчика 18 и 19 положений шаров 16 и 17, причем один из датчиков 18 соединен последовательно с диодом 20. Рабочая жрдкость поступает в измерительный узел через канал 21, сообщающийся с входными окнами 7, а выходит через канал, сообщающийся с входными окнами 8. В верхней части канала 12 установлена наклонная направляющая 22, например из стальной проволоки, препятствукнцая попаданию шаров в канал 23, а в нижней части канала 11 - ограничитель 24 перемещения шара, также изготовленный из проволоки. Соленоид 15, расположенный ближе к каналу 12, снабжен байпасом 25. Оба соленЬида 14 и 15, а также датчики 18 и 19 перемещений электрически связаны с электронным блоком 5 управления, преобразовате. лем 4 и кабелем 3, по которому осуществляется питание скважинного прибора и передача импульсов с датчиков 18 и 19 на наземную аппаратуру

При работе расходомера после раскрытия пакера шары 16 и 17 в начальном положений удерживаются во вклю ченных соленоидах 14 и 15. Затем блок 5 управления выключает питание соленоида 14, при этом шар 16 попадает в канал 11 и под действием гидродинамического давления потока перемещается в канапе 11, последовательно включая датчики 18 и 19 перемещений шара 18 и 19, По времени прохождения шара Т (фиг.З) и объему канала 11 между датчиками перемещения на поверхности определяется объемный расход. Так как зазор между шаром 16 (а затем и шаром 17) и каналом 11 минимальный, то объем будет определяться с высокой точнося

тью и минимальным влиянием вязкости. В процессе прохождения шаром 16 расстояния от соленоида 14 до нижнего датчика 18 перемещения часть жидкости проходит через байпас 25 в канал 12 для ее смены в этом канале. В момент, когда шар 16 проходит датчик 18 положения, блок управления выключает соленоид 15 и с некоторым опережением включает соленоид. 14. Второй шар 17 входит в соленоид 14 и снова разобщает каналы 11 и 12.

Первый шар 16, пройдя весь канал 11 и продолжая перемещение по направляющей 22, попадает в канал 12 и затем начинает падать в.нем. По времени Тij падения шара (фиг.З) относительно датчиков 18 и 19 перемещений определяется по известной в вискозиметрии формуле Стокса вязкость жидкости J . После прохождения первым шаром нижнего датчика 18 перемещений блоком 5 управления включается соленоид 15 и шар втягивается в соленоид 15, Таким образом, оба шара вновь занимают первоначальное положение и цикл.измерений может быть повторен.

Экономический эффект от внедрения скважинного расходомера-вискозиметра определяется процессом оптимизации добычи высоковязкой, нефти, так как в настоящее время исследования в этой области вообще не проводятся. Предлагаемым прибором можно будет исследовать скважины с нефтью любой вязкости.

Кроме того. Имея информацию о вязкости, можно, зная вязкость воды и нефти в пластовых условиях, определять состояние скважин и возможность прорыва пластовой воды в ствол скважины.

Формула изобретения

Расходомер, содержащий вертикальный измерительный канал с поступлением контролируемой среды снизу,

чувствительный элемент в виде шаров, детекторы прохождения шаров по канау и блок преобразования и управ- ления, отличающийся тем,

что, с целью повышения точности измерения расхода сред с переменной вязкостью, в том числе высоковязких сред,и получения дополнительной информации о вязкости средел, параллельно с измерительным каналом выполнен дополнительный канал большего, диаметра, сообщенный с измерительным каналом в верхней и нижней частях, в нижней части дополнительного канала последовательно установлены

два клапана, выполненные в виде соленоидов, диаметр отверстий которых равен диаметру шаров, детекторы перемещения шаров установлены между измерительным и дополнительным кана- ,

лами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бар-Слива В.И. Методы и способы компенсации влияния вязкости на

показания объемных тахометрических расходомеров. - Приборы и системы управления 1975, № 4.

2. Патент США 3623365, кл. 73-209,11971 (прототип).