Скважинный расходомер Советский патент 1982 года по МПК G01F1/10 E21B47/10 

(54) СКВАЖИННЫЙ РАСХОДОМЕР

1

Изобретение относится к области приборов для проведения гидродинамических и физических исследований скважин и предназначено для применения в нефтедобывающей промышленности.

Известны скважинные расходомеры турбинного типа, используемые при промысловых исследованиях скважин Г.

Недостатком данных приборов является существенная зависимость показаний расходомеров от вязкости жидкости при значениях ее, превыщающих 30 сПз, недостаточная надежность обусловленная введенными усложнениями.

Наиболее близким к предлагаемому является скважинный расходомер,- содержащий корпус с входными и выходными окнами, с измерительным каналом и заторможенной крыльчаткой с закрепленными в ступице лопастями, установленной в нем на струнах-растяжках, и преобразователь угла поворота крыльчатки в пропорциональный сиг-, нал 2.

В известном скважинном расходомере имеются дополнительные выходные окна, выполненные в корпусе, между заторможенной крыльчаткой и выходными окнами. Дополнительные окна закрыты плоскими пружинами, закрепленными консольно, с одной стороны.

По мере увеличения расхода и, соответственно, увеличения перепада давлений на 5 приборе, пружины отгибаются, увеличивая проходное сечение дополнительных окон и таким образом перепускают поток жидкости мимо прибора.

Однако известный расходомер не всегда 10 «удовлетворяет скважинным условиям. При наличии шероховатостей-, выступов и заусениц в трубах может произойти повреждение пружин, перекрывающих дополнительные окна. Наличие плоских пружин на внещней стороне корпуса, влияющих на точность измере15ний, понижают его надежность, так как не исключается повреждение пружин при спуске и подъеме прибора.

Целью изобретения является повышение точности и надежнсти измерений при переменной вязкости контролируемой жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в скважинном расходомере, содержащем корпус с входными и выходными окнами, измерительным каналом и заторможенной

крыльчаткой с закрепленными в ее ступице лопастями, установленной в измерительном канале на струнах-растяжках, и преобразователь угла поворота крыльчатки в пропорциональный сигнал, лопасти крыльчатки выполнены в виде пластинчатых пружин, закрепленных в ступице консольно, с возможностью упругого изгиба.

Лопасти выполнены с переменной жесткостью по длине.

На фиг. 1 изображена измерительная часть прибора в разрезе, общий вид; на фиг. 2 - крыльчатка, разрез; на фиг. 3 - профиль лопаток крыльчатки (вид с торца).

Скважинный расходомер состоит из корпуса 1, измерительного канала с входом 2 и выходом 3, в котором размещается крыльчатка 4, укрепленная на струнах-растяжках 5 и 6, и преобразователь 7 угла поворота крыльчатки. Крыльчатка 4 снабжена гибкими упругими лопатками 8, выполненными в виде изогнутых или прямых пластинчатых пружин. Лопатки 8 по длине могут быть выполнены с постоянной жесткостью или переменной (например, за счет вырезов 9 в их теле). Лопатки 8 крепятся в ступице крыльчатки 4 только передней кромкой (консольно) ; между остальной частью лопатки и ступицей крыльчатки имеется зазор. Лопатка крыльчатки имеет удлиненную форму, причем длина ее значительно превышает высоту. Экспериментально установлено, что длина лопатки должна составлять не менее 2-б ее щирины. Наилучшие результаты достигнуты, когда это отношение лежит в пределах 3-5. Лопатки крыльчатки могут быть выполнены сплошными или иметь вырезы (фиг. 2), т.е. иметь по. длине переменную жесткость. При наличии прорезей длина лопаток может быть уменьшена.

Таким образом могут быть устроены и расходомеры с вращающимися крыльчатками. В этом случае лопатки выполняются с частичной переменной жесткостью: часть лопатки, начиная с передней кромки, жесткая, другая часть, с котовой сбегает струя, эластичная.

Работает расходомер следующим образом.

Жидкость, поступающая в скважину, направляется по каналу 2 расходомера. Попадая на лопасти 8 крыльчатки, она созда-, ет крутящий момент и поворачивает последнюю. По мере увеличения потока увеличивается скоростной напор, под действием которого лопатки разгибаются и уменьшается их угол атаки, что приводит к уменьшению крутящего момента на крыльчатке. Крутящий момент вызь1вает закручивание струн-растяжек 5 и 6 и поворот заторможенной крыльчатки на угол, пропорциональный велич1;1не расхода жидкости. Так как динамический напор жидкости пропорционален ее плотности, то угол поворота крыльчатки соответствует массовому расходу жидкости. Этот измеряется посредством преобразователя 7, который формирует электрический сигнал. Изменение вязкости жидкости, расход которой измеряется, вызывает изменение углов атаки лопаток крыльчатки. Подбором жесткости лопаток можно достичь компенсации изменения вязкости. Лопатки крыльчатки при этом изготавливаются из тонкого листового нержавеющего сплава, например, типа 40КХНМ и термически обрабатываются

Наибольший технический эффект достигается при согласовании жесткости струн растяжек и жесткости лопаток. Согласование упругостей струн и лопаток должно быть таково, чтобы при предельном закручивании струн, соответствующим наибольшему значению расхода, достигалось наибольшее спрямление лопаток. Если это соответствие не выполнено и жесткость лопаток окажется мала, а жесткость, струн - велика, то максимальный достигаемый угол поворота турбинки будет небольшой и соответственно уменьшится верхний предел измеряемого расхода.

Такой расходомер имеет улучшенные характеристики: зависимость угла поворота от расхода становится более линейной, расширяется динамический диапазон и показания расходомера становятся пропорциональными плотности жидкости.

Технико-экономический эффект от применения предлагаемого расходомера определяется повышением точности измерения расхода вязких жидкостей за счет улучшения характеристики расходомера.

Формула изобретения

Источники информация, принятые во внимание при экспертизе

№ 726318, кл. Е 21 В. 47/10, 1977 (прототип) .