Устройство для измерения давления и температуры теплоносителя в нагнетательных скважинах

 

УСТГОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ, содержащее глубиниую часть, состоящую из геликоидальной пружины и омического преобразователя , и наземную часть, включающую тумблер, электрический мост и измерительный узел, и двужильный кабель, два провода которого соединяют омический преобразователь с наземной частью, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерений, провода кабеля выполнены из разных материалов и образуют в скважиниой части термопару, а омический преобразователь включен в разрыв одного из проводов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1155734

4(Sl1 Е 21 В 47/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3635306/22-03 (22) 16.08,83 (46) 1505.85. Бюл. У 18 (72) М. А. Янченко, Ю. Н. Ялов, А. Г. Бестелесный, А. Ф. Вафин н А. Н. Гавскиехт (71) Специальное конструкторское бюро средств автоматизации Ивано-Франковского производственного объединения Теофизприбор" (53) 622.245.59 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 829825, кл. F. 21 В 47/00, 1979.

2. Петров А. И., Дробах В. Т. Техника измерения давления и расхода жидкости и газа. М., Гостехиэдат, 1963, с. 143 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

;ПАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ, содержащее глубинную часть, состоящую нэ геликоидальной пружины и омического цреобразователя, н наземную часть, включающую тумблер, электрический мост и измерительный узел, и двужильный кабель, два цровода которого соединяют омнческий преобразователь с наземной частью, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, провода кабеля выполнены из разных материалов и образуют в скважинкой части термопару, а омический преобразователь включен в разрыв одного из проводов.

1155734 = о+ +

Р— сопротивление омического преобразователя;

Й вЂ” начальное сопротивление омического преобразователя при отсутствии давления (чаще всего оно равно нулю); с(— коэффициент наклона характеристики, постоянной для данного типа манометра, но зависит от температуры, т.е. сс= Г(1 ); где

P — величина измеряемого давления, С увеличением температуры уменьшается модуль упрутости материала, из которого изготовлена геликоидальная пружина, и тем самым при одном и том же давлении увеличивается угол разворота геликоидальной пружины, При этом коэффициент наклона градуировочной характеристики увеличится на,величину дс „, Тогда коэффициент на55 клона станет равным с (н )

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для измерения давления и температуры теплоносителя в продуктивных пластах нагнетательных скважин в процессе теплового воздействия..

Известны устройства для измерения давле. ния и температуры в скважине 111.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для IQ измерения давления и температуры теплоносителя в нагнетательных скважинах, содержащее глубинную часть, состоящую из геликоидальной пружины и омического преобразователя, и наземную часть, включающую тумб- 15 лер, электрический мост и измерительный узел, и двужильный кабель, два провода которого соединяют омический преобразователь давления с наземной частью 121.

Данное устройство может применятьсялишь 20 в небольшом диапазоне температур, так как с увеличением температуры увеличивается погрешность измерения давления. Она в основном зависит от двух факторов: изменения модуля упругости материала, иэ которого из- 25 готовлена геликоидальная пружина манометра, и изменения сопротивления проволоки, из которой изготовлен омический преобразователь,.

Градуировочная характеристика манометра с омическим преобразователем при нормальной температуре представляет собой прямую линию и в общем случае описывается уравнением где зо, — приращение коэффициента наклона градуировочной характеристики, вызванное изменением модуля упругости пружины; о — температура в скважине.

4 „— нормальное значение температуры, о т,е, температуры, при которой снималась градуировочная характеристика манометра.

С увеличением температуры одновременно увеличивается омическое сопротивление преобразователя за счет температурного коэффициента сопротивления проволоки. При этом угол наклона градуировочной характеристики еще более увеличится, а коэффициент наклона станет

4 Ы1 2()

I где д,(— приращение коэффициента наг клона градуировочной характеристики, вызванное температурным коэффициентом сопротивления.

Отсюда видно, что при любой отличной от нормальной температуре произойдет приращение сопротивления омического преобразователя на величину р (++ 1(о а

Таким образом, с увеличением температуры погрешность измерения давления повышается.

В серийно выпускаемых скважинных манометрах утол разворота геликоидальной пружины при 200 С возрастает на 8%, а при

400 С на 15%, Для высокотемпературных омических цреобразователей из нихрома температурный коэффициент сопротивления составляет 000015 град о

У это значит, что при 400 С погрешность измерения давления только из-за этих факторов может достигать 21%. Для ее исключения необходимо иметь информацию о температуре той же области, в которой находится скважинная часть устройства.

Цель изобретения — повышение точности измерений давления в скважине и расширение функциональных воэможностей устройства, Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения давления и температуры теплоносителя в нагнетательных скважинах, содержащее глубинную часть, состоящую из геликоидальной пружины и омического преобразователя, и наземную часть, включающую тумблер, электрический мост и измерительный узел, и двужильный кабель, два провода которого соединяют омический преобразователь с наземной частью, провода кабеля выполнены иэ разных материалов и

3 1 образуют в скважинной части термопару, а омический преобразователь включен в разрыв одного из проводов.

На фиг. 1 изображена скважинная часть устройства; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство состоит из скважинной части, содержащей гелнкондальную пружину 1, омический преобразователь 2, термопару 3, соединенной кабелем 4 с наземной частью, состоящей из резисторов моста 5 — 9, тумблера 10 и измерительного прибора 11.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском скважинной части устройства в скважину балансируется мост, т.е. при положении 11 тумблера 10 устанавливается движок резистора 5 в такое положение, при котором устанавливается нуль на измерительном приборе 11. Данное положение резистора 5 фиксируется и оно остается неизменным в течение всего измерения. После этого осуществляют спуск скважииной части устройства в скважину. Под действием давления происходит разворот геликоидальной пружины 1, последняя производит увеличение сопротивления омического преобразователя 2. Изменение сопротивления преобразователя 2 приводит к разбалансу моста, состоящего, кроме преобразователя 2, из резисторов 5-7. В измерительной диагонали моста появляется на155734 пряжение, которое делится делителем напряжения, состоящим из резисторов 8 и 9, Напряжение с резистора 9, пропорциональное сопротивлению омнческого преобразователя при данной температуре скважннной части устройства, измеряется прибором 11.

Для измерения температуры тумблер 10 ставится в положение I. При этом термоЭДС, развиваемая термопарой 3, пропорци10 опальная температуре в скважине, через омический преобразователь 2 и кабель 4 подается на измерительный прибор 11.

Отличительной особенностью устройства является то, что,имея информашкою о сопротивлении омического преобразователя давления при данной температуре и значение температуры в скважине, по указанным формулам вычисляется сопротивление омического преобразователя при нормальной температуре, а равно и давление в скважине. Для компенсации влияния термоЭДС на показания моста при измерении давления питание моста осуществляется повышенным напряжением. Делитель напряжения из резисторов д 8 и 9 позволяет испольэовать один измерительный прибор для измерения давления и температуры.

Экономический эффект достигается за счет повышения точности оптимизации процесса воздействия на пласт с целью максимизации его отдачи.

1155734

Составитель В. Булыгин

Техред С.Мигунова Корректор В. Бутяга

Редактор О. Колесникова

Подписное

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

Заказ 3066/29 Тираж 540

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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