Устройство для измерения дебита жидкости или газа в скважине

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕБИТА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА В СКВАЖИНЕ, содержащее корпус, в котором размещены два цилиндра с нагревательньми и термочувствительными элементами, отличающееся тем, что, с целью повьпиения чувствительности и расширения диапазона измерения, цилиндры вьшолнены одинакового диаметра и установлены по оси корпуса последовательно друг за другом на расстоянии, выбираемом в следующих пределах: 1, X fc 2,7d, где X - расстояние между цилиндрами, см, (Л с - диаметр цилиндров, см.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (1% (1Ь

3(59 Е 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1,8d и х с. 2,7d, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ П=НИЙ И ОТНРЫТ(Ф (21) 3466328/22-03 (22) 05.07.82 (46) 15.09.84. Бюл. М- 34 (72) П.М.Дауетас, В.В.Лабанаускас и В.Б.Черный (7I) Институт физико-технических проблем энергетики АН ЛитССР (53) 622.241(088.8) (56) l. Жукаускас А., Шланчяускас А.

Теппоотдача в турбулентном потоке жидкости. Вильнюс, "Минтис", 1973, с. 73-75.

2. Авторское свидетельство СССР

У 201789, кл. G 01 P 5/10, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 446641, кл. E 21 В 47/10, 1972 ° (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДЕБИТА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА В СКВАЖИНЕ, содержащее корпус, в котором размещены два цилиндра с нагревательными и термочувствительными элементами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьпиення чувствительности и расширения диапазона измерения, цилиндры выполнены одинакового диаметра и установлены по оси корпуса последовательно друг за другом на расстоянии, выбираемом в следующих пределах: где х - расстояние между цилиндрами, с м, о — диаметр цилиндров, см.

1 1113

Изобретение относится к устройствам для измерения дебита жидкости или газа в скважинных условиях и может быть использовано преимущественно для измерений дебитов механически загрязненных потоков.

Известны устройства для измерения расхода, выполненные в виде пневмометрических трубок, имеющих два отверстия (диаметром порядка 0,03 мм) для отбора давлений È3.

Однако засорение отверстий в загрязненных потоках и большая длина отвода давлений из скважины полностью исключает возможность применения их s скважинных условиях.

Известны устройства, работающие на основе теплообмена поперечно обтекаемого цилиндрического чувствительного элемента (2).

Однако данные устройства не приспособлены для работы в скважинах, так как в них применяются термопары, показания которых искажают магнитные поля в скважинах, так как они индуци- 5 руют ток, превышающий ток, возникающий в термопарах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения дебита жидкости или газа в скважине, содержащее корпус, в котором размещены два цилиндра с нагревательными термочувствителЬными элементами. Устройство действует на основе изменения омического сопротивле-З5 ния от изменения температуры стенки измерительных элементов, т.е. от интенсивности теплопередачи цилиндров, обусловленной скоростью измеряемой жидкости и условиями обтекания. В 4О измерительных элементах имеющиеся омические сопротивления служат одновременно источниками нагрева и измерительными элементами устройства.

Чувствительность устройства и диапа- 45 зон измерений зависит от интенсивности теплоотдачи цилиндрических измерительных элементов в потоке жидкости или газа (33.

Недостатками известного устройства являются низкая чувствительность и узкий диапазон измерения.

Цель изобретения — повышение чувствительности и расширение диапазона 55 измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения

526 2 дебита жидкости или газа в скважине, содержащем корпус, в котором размещены два цилиндра с нагревательными и термочувствительными элементами цн1 линдры выполнены одинакового диаметра и установлены по оси корпуса последовательно друг за другом íà расстоянии, выбираемом в следующих пределах:

1,8d 4 ха 2,7 где х — расстояние между цилиндрами, см, ot — диаметр цилиндров, см.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1 на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1

Устройство состоит из измерительных элементов 1 одинакового диаметра, выполненных в виде поперечно обтекаемых цилиндров и изготовленных из медных трубок, установленных последо° вательно один за другим по потоку.

Внутри измерительных элементов 1 помещены намотанные на керамические сердечники омические сопротивления

2, изготовленные из материала, отличающегося большим температурным коэффициентом сопротивления. Омические сопротивления 2 вставлены в цилиндрические корпуса измерительных элементов 1 и для улучшения их теплоотдачи залиты легкоплавким сплавом. Перед заливкой сопротивления 2 тщательно изолируются термостойким лаком. Изготовленные таким образом измерительные элементы 1 устанавливаются в защитный кожух 3, выполненный в виде вертикальной трубы, который одновременно служит несущим корпусом устрой.тва и с помощью уплотнителя ч присоединен к соединительной муфте кабеля, Измерительные элементы 1 установлены один за другим последовательно по потоку. Электрический ток к устройству подводится с помощью кабеля, который одновременно служит средством для опускания его в скважины, а также для вывода измерительных цепей от измерительных элементов 1.

Оптимальным вариантом подбора диаметров измерительных элементов 1, помещенных в защитном кожухе 3, является Д сМ „- или с1-,(Д =1, где d и диаметры соответственно первого и второго измерительных элементов 1, установленных последовательно по потоку.

3 11135

При том же расстоянии х между осями измерительных элементов уменьшение значения соотношения dт/с от 1 до

0,5 несколько (примерно на 3,6 ) уменьшает теплоотдачу второго цилинд5 ра, так как чувствительность измерительных элементов 1 к измерению скорости в защитном кожухе 3 соответственно понижается. Вместе с тем изготовление измерительных элементов одинакового диаметра технологически проще.

При меньших значениях соотношения

Q>/d> (0,5 турбулентность набегающего потока уменьшается и она влияет лишь на небольшую часть поверхности лобовой части второго измерительного элемента, поэтому теплоотдача второго элемента при других равных условиях будет значительно меньше (на 12%), т.е. чувствительность устройства понижается соответственно в большей мере.

При больших значениях соотношения

A/A ) 1 второй цилиндрический изме- 2 рительный элемент полностью находится в "тени" первого, поэтому условия его обтекания ухудшаются, а теплоотдача второго цилиндрического элемента уменьшается, т.е. чувствительность устройства понижается.

При большом значении х/d 2,7 турбу" лентность в вихревом следе цилиндрического измерительного элемента гаснет, и на второй измерительный элемент набегает поток с меньшей степенью турбулентности чем при x/dc 2,7. Поэтому теплоотдача второго измерительного элемента уМеньшается, т.е. чувствительность устройства падает (примерно на

2,8 ).

С уменьшением расстояний между измерительными элементами х/Да 1,8 лобовая часть второго измерительного элемента находится в еще не развитом .45 следе, т.е. второй элемент находится в "тени" первого. Это приводит к ! уменьшению теплоотдачи второго элемента, т.е. падении чувствительности устройства (на =3,2 ).

Оптимальным диапазоном значений как в докритической области обтекания (Ре i 2 ° 10 ), так и в критической (Яр>2.10з) являются значения х cf от

1 8 до 2 7. В этом диапазоне теплоот"

Ф р °

55 дача второго цилиндра является максимальной, т.е. его теплоотдача увели26 4 чивается на 40% по сравнению с теплоотдачей одиночно обтекаемого цилиндрического элемента и критической области. Поэтому в диапазоне x/H от

1,8 до 2,7 чувствительность устройства является максимальной во всех ре" жимах обтекания.

Защитный кожух служит одновременно несущим корпусом устройства и выполнен в виде вертикальнои трубы, так как гладкие трубы и каналы неизменного проходного сечения обладают наименьшим гидравлическим сопротивлением, что улучшает условия обтекания измерительных элементов, установленных в защитном кожухе.

Работа устройства основана на изменении омического сопротивления 2, зависимо от изменения температуры стенки измерительных элементов 1, обусловленной условиями обтекания и скоростью потока измеряемой жидкости или газа. В горизонтально расположенных двух один за другим последовательно по потоку измерительных элементах

1 (цилиндрах) имеются омические сопротивления 2 по 500 Ом. Эти омические сопротивления 2 соединены последовательно, служат одновременно источниками нагрева и измерительными элементами устройства. Нагрев измерительных элементов 1 производится с помощью электрической схемы постоянного тока. Через обмотки измерительных элементов 1 пропускается постоянный ток величиной 0,15 А. Величина оми" ческого сопротивления 2 меняется за" висимо от скорости набегающего на измерительные элементы 1 потока жидкости или газа.

Измерениям в скважине предшествует тарировка одного устройства данной серии на стенде, имитирующем скважину. Измерение омического сопротивления в зависимости от скорости потока и стабильный нагрев измерительных элементов устройства осуществляются на принципах действия мостовой схемы.

Установка измерительных элементов один за другим последовательно по потоку повышает теплоотдачу в основном второго измерительного элемента. Это способствует изменению сопротивления обмоток в значительной мере, что повышает точность измерений и расширяет диапазон измеряемых скоростей (дебитов) в сторону больших значений.

1113526

Составитель А.Назаретова

Редактор М. Бандура Техред Л,Мартяшова Корректор Г.Огар

Заказ 6542/26 Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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