Устройство для измерения расхода теплоносителя в нагнетательных скважинах Советский патент 1981 года по МПК E21B47/10 

I

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть исиользовано №1я измерения расхода влажного пара в продуктивные пласты нагнетательных скважин в процессе теплового воздействия.

Известен скважинный расходомер для горячей воды, оборудованный бесприводным автоматически раскрывающимся пакером, незаторможенной измерительной турбиной, герконным преобразователем числа оборотов в выходной импульсный сигнал и одножильным кабелем в качестве дистанционного канала связи I

Известен также скважинный расходомер, содержащий корпус, турбину, тахометрический преобразователь, включающий закрепленный на валу эурбины постоянный магнит и размещенный в корпусе сердечник с обмот-. кой, и вторичный преобразователь 2.

Недостатками устройств является невозможность их использования для измерения расхода влажного пара. Это обьясняется тем, что о бьем влажного пара существенно зависит от степени сухости пара, которая, в свою

очередь, зависит от скважинных условий по температуре и давлению.

Поэтому, полученный из одного и того же количества жидкости (воды) обьем пара может в процессе прохождения по разным участ5 кам ствола скважины существенно (в сотни раз) менять свою величину, причем эти изменения намного перекрывают возможности скоростного тахометрического преобразователя расхода по ширине (перекрытию) диапазона.

Основываясь на полученных на поверхности сведениях об устьевом расходе пара при закачке его в скважину невозможно предсказать с достаточной степенью точности требуемые в намеченной точке скважины границы измеритель ного диапазона и выбрать их оптимальные величины Даже при случайном совпадении выбранных границ с величиной расхода в намечен1{ой точке измеряемый параметр из-за узости диапа зона может легко выйти за выбранные преде30лы. Это приведет к перегрузке турбины и возможности поломки прибора. Кроме того, защита от скважннных перегрузок является основополагающим требованием к скважинному расх.одомеру, предназначенному для работы в среде влажного пара.

Uejib изобретения - повьииение надежности работы устройства.

Поставлершая цель достигается тем, что в устройство введены генератор граничной частоты, схема сравнения, блок управления и исто ник постоянного тока, причем концы обмотки тахометрического преобразователя соединены со вторичным преобразователем и блоком управления, подключенном к источнику постоянного тока и выходу схемы сравнения, входы которой соединены с вторичным преобразователем и генератором граничной частоты.

На фиг. 1 показан общий вид расходомера, разрез; на фиг. 2 - электрическая схема расходомера; на фиг. 3 и 4 - узел индукционного, преобразователя в различных режимах работы.

Расходомер состоит (фиг. 1) из корпуса I, в котором на опорах 2 вращаются турбины 3 под действием потока, проходящего через входные 4 и выходные 5 окна корпуса. Для формирования потока и направления его в измерительный канал предусмотрен пакер 6.

На валу турбины 3 радиально закреплен постоянный магнит 7, взаимодействующий с катушкой преобразователя, размещенной в . герметичном отсеке корпуса 1, включающей тороидальный сердечник 8 и обмотку 9, связанной дистанционным каналом связи - кабелем 10 с аппаратурой, находящейся на поверхности (аппаратура не показана). Обмотка 9 состоит (фиг. 2) из двух одинаковых по числу витков секций П и 12, делящих катушку на две равные части, направление навивки секций противоположное (если рассматривать обе секции либо по ходу, либо протиз хода часовой стрелки), а обмотки включены последовательно. При таком вьшолнении катушки в процессе одновременного пересечения витков ее секций магнитными силовыми линиями противоположной полярности (фиг. 2 и 3), в обоих секциях наводится ЭДС одинакового знака, суммирующаяся на выходе катущки. После совершения магнитом 7 половины оборота (после изменения полярности магнита по отнощению к секциям) знак наводимой в обмотке суммарной ЭДС меняется на обратный.

Выходные концы катущки соединены через канал дистанционной связи 10 со вторичной аппаратурой, включающей электронный преоб разователь 13, генератор 14 граничной частоты, схему 15 сравнения, блок 16 управления и источник 17 питания постоянного тока, причем связь с преобразователем 13 осуществлена через разделительную емкость с Устройство работает следующим образом.

При поступлении контролируемого поижа , в измерительный канал, турбина 3 начинает вращаться с пропорциональной объемному расходу скоростью. Аналогично вращается расположенный на одном валу с турбиной магнит 7. При пересечении магнитными силовыми линиями витков секций в катушке наводится суммарная ЭДС. При изменении полюсов в процессе вращения магнита (фиг. 2 и 3)

суммарная ЭДС меняет знак на обратный.

Следовательно, в течение половины оборота суммарная ЭДС имеет один знак, в течение другого - противоположный. Полученное таким образом переменное напряжение, частота которого пропорциональна расходу, поступает по каналу 10 в электронный преобразователь 13, где фиксируется. Кроме того, этот же сигнал поступает одновременно с вырабатываемой генератором 14 граничной частотой на схему 15 сравнения. При предельном росте числа оборотов турбины поступающие в схему частоты сближаются и после их совпадения схема выдает импульс, по команде которого блок 16 управления подключает источ ник 17 постоянного напряжения к катущке 9. Находящаяся под постоянным напряжением катушка преобразователя приобретает ярко выраженные свойства электромагнита, полюса которого (фиг. 4) расположены в местах стыкования секций. В показанном на фиг. 4 положении магнитное поле катушки начинает препятствовать дальнейшему вращению магни та. При достижении напряжением подпитки определенной величины магнит 7 полностью теряет подвижность (при любых возможных

5 расходах среды).

Эффект от внедрения предлагаемого технического решения заключается в расширении области применения скоростного тахометри0 ческого преобразователя расхода.

Наличие информации о расходе влажного пара в продуктивные пласты нагнетательных скважин в процессе теплового воздействия позволяет оптимизировать режим воздействия 5 целью повышения нефтеотдачи.

Формула изобретения

Устройство для измерения расхода теплоносителя в нагнетательных скважинах, содержащее корпус, турбину, тахометрический преобразователь, включающий закрепленный на валу турбины постоянный магнит и размещенный в корпусе сердечник с обмоткой, и вторичный преобразователь, отличаю я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него введет. ге,нератор граничной частоты, схема срлниения. ,. блок управления и источник постоянного тока, причем концы обмотки тахометрического преобразователя соединены с вторичным преобразователем и блоком управления, подключён ным к источнику постоянного тока и выходу схемы сравнения, входы которой соединеНЬ1 с вторичным преобразователем и генератором граничной частоты. 5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Петров А. И., Бар-Слива В. И. Терек-3-скважинный расходомер для горячей воды. Нефтяник, , 1979, с. I&-I9. 2. Авторское свидетельство СССР № 514947, кл. Е 21 В 47/10, 1974 (прототип).

Фиг.