Скважинный расходомер

 

союз советских соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИН (19) ()1) 1(я) E 21 В 47/10!

Ц,;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1д

12

1ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ Изог РЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3402527/22-03 (22) 26.02.82 (46) 15. 03.84. Бюл. h 10 (72) В.A. Чесноков (53) 622.241(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

h 81816, кл. С 01 P 5/12, 1955

2. Сушилин В.А. Методы и техника глубинных исследований в скважинах.

M., "Недра", 1964, с. 79-80 (прототип). (54)(57) СКВАХНННЫЙ РАСХОДОМЕР, содержащий корпус с входным и выходным окнами, два термокондуктивных преобразователя расхода и пакеры> отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения расхода, он снабжен перегородкой, делящей корпус на две камеры с дополнительными выходным и входным окнами, в каждой из которых установлен термокондуктивный преобразователь расхода, а пакеры выполнены со сквозными радиальными отверстиями, причем в отверстиях одного из них установлены клапаны.

1079(332

Изобретение относится к измерениям расхода жидкости в скважинах.

Известны устройства для измерения расхода жидкостей, включающие два термокондуктивных преобразователя расхода, один из которых установлен непосредственно в потоке, а другой в ответвлении трубопровода, где скорость потока близка к нулевой, Преобразователи представляют собой оди- >0 наковые терморезисторы, включенные в различные плечи моста постоянного тока jlj .

Недостатком такого устройства является слабая проточность второго пре-t5, образователя, в связи с чем оно обладает большой инерционностью. Кратковременные изменения температуры и теплофизических свойств измеряемого потока оказывают влияние только на пре- g0 образователь, находящийся непосредственно в потоке, Таким образом при кратковременных изменениях температуры и теплофизических свойств потока с помощью такого устройства не может быть обеспечена высокая точность измерений расхода.

Известны также скважинные расходомеры, содержащие корпус с входным и выходным окнами, два термокондуктивных преобразователя расхода и пакеры Я. !

Однако на показания таких устройств влияют помехи, одной из которых является влияние изменений тем- З5 пературы и теплофизических свойств измеряемого потока. Для их исключения необходимо проводить дополнительные измерения и вносить соответствующие поправки, что связано с техническими трудностями, снижает производительность и точность измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерения расхода . .ф5

Поставленная цель достигается тем, что скважинный расходомер, содержащий корпус с входным и выходным окнами, два термокондуктивных преобразователя расхода и пакеры, снабжен перегородкой, деля ей корпус на две камеры с дополнительными входным и выходным окнами, s каждой из которых установлен термокондуктивный преобразователь расхода, а пакеры вы- 55 полнены со сквозными радиальными отверстиями, причем в отверстиях одного из них установлены клапаны.

На фиг. l схематически показана конструкция предлагаемого расходомера, установленного на точке измерений в скважине., разрез(стрелками условно показано направление течения жидкости в нагнетательной скважине — поток сверху вниз; при потоке снизу вверх направление стрелок изменится на противоположное); на фиг. 2 — градуировочные зависимости выходного сигнала U, MB от расхода жидкости Q, >ч /ч jс> — для верхнего преобразователя; 3 - для нижнего преобразователя; 5 — градуировочная зависимость расходомера, полученная при одновременном включении обоих преобразователей в различные плечи моста постоянного тока).

Расходомер (фиг. 1) включает цилиндрический корпус 1, в .одные окна 2 верхнего измерительного канала 3, пакер 4 с постоянным коэффициентом пакеровки, меньшим единицы, регулируемым с помощью калиброванных сквозных отверстий 5, термокондуктивный преобразователь 6 расхода, выходные окна 7 верхнего измерительного канала, перегородку 8, отделяющую верхний измерительный канал от нижнего, входные окна 9 нижнего измерительного канала 10, термокондуктивный преобразователь 11 типа CTQ-У, пакер 12 со сквозными калиброванными отверстиями

1)., перекрытыми клапанами 14, изготовленными, например из эластичной прорезиненной стеклоткани, выходные окна 1> нижнего измерительного канала.

Расходомер работает следующим образом.

Поток жидкости с помощью пакера

J перекрывающего сечение скважины, направляется частично через сквозные отверстия 5 и через входные окна 2, измерительный канал 3, выходные окна 7. При этом потоком жидкости омывается термокондуктивный преобразователь 6. Градуировочная зависимость преобразователя 6 от расхода приведе> а на фиг. 2 д, Она получена путем замены в соответствующем плече моста преобразователя 11 эквивалентным манганиновым резистором. При этом выходной сигнал с диагонали моста V, мВ зависит только от термокондуктивного преобразователя 6. Как видно из графика (фиг. 201) преобразователь 6 имеет в диапазоне 0-0,2 м /ч зону нечувствительности. Она может быть

10798 ь1О

15 ьго

G-25

45 уменьшена или увеличена соответствен но путем уменьшения или увеличения проходного сечения сквозных калиброванных отверстий 5, т.е, путем увели чения или уменьшения коэффициента пакеровки. При изменении коэффициента пакеровки меняется также наклон градуировочной кривой к оси абсцисс, т.е. при увеличении коэффициента пакеровки возрастает чувствительност в диапазоне измерения малых расходов и снижается в диапазоне измерения больших расходов. Пунктиром показана зависимость при коэффициенте пакеровки, равном единице. При уменьшении коэффициента пакеровки наблюдает

cR обратная картина, т.е. чувствительность повышается s диапазоне бол ших расходов и снижается в диапазоне малых расходов.

С помощью пакера 12 поток жидкости направляется через входные окна 9 измерительный канал 10, выходные окна 15. При малых расходах (в диапазо не от 0 до 0,5 М1 /ч) сквозные отвер тия 13 закрыты клапанами 14, поэтому весь поток направляется через измери тельный канал 10 и омывает термокондуктивный преобразователь 11. При расходе более 0,5 м /ч на пакере 12 возникает перепад давления, под воздействием которого клапаны 14 открываются. Пунктиром показаны створки клапанов в открытом положении, а пунктирные стрелки обозначают, что жидкость течет сквозь отверстия 13 только при открытых клапанах 14.

Створки клапанов 14 открываются тем шире, чем больше расход. Возникающий при этом перепад давления на пакере возрастает незначительно, а изменение скорости течения жидкости в измерительном канале не сказывается на показаниях преобразователя 11, так как верхний предел его диапазона измерения составляет 0,2 м /ч.

На фиг. 211 показана градуировочная зависимость преобразователя 11. Она получена путем замены в соответствующем плече моста преобразователя 6 эквивалентным манганиновым резистором. При этом выходной сигнал с диагонали моста U, мВ зависит только от термокондуктивного преобразователя 11. Как видно из графика (фиг.2Е) преобразователь 11 имеет в диапазоне 0-0,2 м /ч высокую чувствительность, а в диапазоне 0,2-6,0 м /ч она резко уменьшается и близка к О.

32 4

Градуировочная зависимость (фиг. 25) соответствует зависимости, получаемой при постоянном коэффициенте пакеровки, равном единице (фиг. 2 4— пунктирная кривая). Из этого следует, что вместо пакера 12 со сквозными отверстиями 13 и клапанами 14 можно было бы применить сплошной пакер без сквозных отверстий и клапанов с коэффициентом пакеровки, равном единице. Однако такой пакер при больших расходах будет создавать большое гидравлическое сопротивление потоку жидкости и искажать гидродинамическую характеристику исследуемой скважины. Предлагаемая конструкция пакера позволяет получить градуировочную зависимость, соответствующую зависимости с постоянным коэффициентом накеровки, равном единице, одновременно исключая гидравлическое сопротивление, вносимое пакером, и искажение гидродинамической характеристики исследуемой скважины.

На фиг. 2 5 приведена градуировочная зависимость расходомера (преобразователи 6 и 11 одновременно включены в различные плечи моста постоянно" го тока). Она соответствует разности зависимостей а и 5 и может быть построена путем вычитания кривой 0 из кривой 5 . В диапазоне расходов 0,26,0 м /ч кривая 6 представляет собой зеркальное отображение кривой а . Из этого следует, что градуировочная зависимость расходомера близка к градуировочной зависимости одного преобразователя, установленного в измерительном канале, снабженном пакером с коэффициентом пакеровки, меньшим

t единицы. Вместе с тем, в этом диапазоне на оба преобразователя одновременно оказывает влияние изменение температуры и теплофизических свойств потока. Ввиду взаимного вычитания показаний преобразователей градуиро" вочная характеристика не зависит от изменений температуры и теплофизичес ких свойств потока.

Проведенные испытания расходомера показывают, что изменение содержания кислоты в растворе от О до 100 г/л и изменение температуры потока жидкости на 5 С вносят погрешность в

О измерения не более 5:., тогда как для обычного преобразователя СТД-У или серийного дебитомера СТД-2 она со" ставляет не менее 50".

1079832

J АР

И

Ю

Р а г з а я к

za

z кр

g,иР

РО д

1 7 5 9 5 f / Ри Р

Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1285/33

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель А. Назаретова

Редактор А. Химчук Техред H.Tepep Корректор В. Гирняк