Скважинный расходомер

 

СКВАЖИННЫЙ РАСХОДОМЕР, включающий вал с жестко заКреплеиньачи на нем двумя спирально-лопастными крыльчатками с противоположно направленными лопастями и преобразователь скорости вращения вала, отличающийся тем, что, с целью обеспечения одновременного измерения дифференциального и абсолютного расхода флюида, он снабжен измерителем крутящего момента, установленным на валу между крыльчатками . (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГВБЛИК (19}SU(ill

4(51) E 2! B 47/!О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2l) 3586174/22-03 (22) 04.05.83 (46) 30;05.85. Бюл. Р 20 (72) С.К.Балуев (53) 622.241(088.8) (56) 1. Патент США Ф 2706406, кл. 73-155, опублик, 1949.

2. Авторское свидетельство СССР

У 754712, кл. Е 21 В 47/!О, 1978. . (54)(57) CKBARHHHbN РАСХОДОМЕР, включающий вал с жестко закрепленными на нем двумя спирально-лопастными крыльчатками с противоположно направленными лопастями и преобразова-. тель скорости вращения вала, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения одновременного измерения дифференциального и абсолотного расхода флюида, он снабжен измерителем крутящего момента, установленным на валу -между крыльчатками.

3

7 г!

1587

Изобретение относится к промысловым исследованиям, а именно к измерению расхода флюидов в нефтяных и иагнетательных скважинах.

Цель изобретения — обеспечение одновременного измерения дифференциального и абсолютного расхода флюида.

На фиг..1 показан общий вид предлагаемый расходомер, а на фиг. 2 - 1О возможный вариант конструкции преобразователя {датчика! взаимного крутящего момента опнозитных крыльчаток в электрический сигнал, Скважинный расходомер предлага- IS емого тйпа включает несущий корпус трубчатой формы, полый вал 2,. имеющий возможность свободного вращения относительно корпуса 1 и несущий жестко закрепленные иа нем крыльчат- 20 ки 3 и 4, идентичные по форме и размерам, но с противоположными направлениями закрутки лопастей, раз" мещенный между ними измерительный преобразователь 5, обеспечивающий 2$ преобразование в электрический сигнал взаимного крутящего.момента оппоэитных крыльчаток 3 и 4 и скорости вращения f íëè крутящего момента) вала 2 относительно корпуса. З0

I, а также рессоры 6, обеспечивающие центрирование расхоДомера относительно обсадной колонны 7 или стенок скВажн ы. Схема„телеметрии, каротажный кабель и поверхностная регистрирующая аппаратура не показаны.

Возможный вариант конструкции измерительного преобразователя 5 включает кожух, верхняя часть 8

40 которого женке соединена с верхней частью вала 2, а нижняя 9 — соот-. ветственно с нижней частью того же вала 2; соединяющий части 8 и 9 кожуха упругий элемент 10, выполнен- 45 ный,: например, s виде ленточной спиральной пружины, имеющей высокую жесткость в осевом !вертикальном} на. правлении и относительно.малую крутильную жесткость в горизонтальной 30 плоскости; горизонтальные фигурные металлические пластины !I и 12, первая иэ которых жестко соединена с .верхней частью 8 кожуха, а вторая — : с его нижней частью 9, образующие Я конденсаторный датчик угла поворота верхней части 8 корпуса относительно нижней 9; высокочастотный трансформа;

52 2 тор, .образованный первичной обмоткой

l3Ä которая гибкими проводниками !

4 и 15 соединена с пластинами ll и 12 и механически жестко связана с нижней частью кожуха 9, и вторичной. обмоткой 16, которая механически жестко связана с несущим корпусом l, . а электрически — с одним из входов схемы телеметрии, размещенной s несущем корпусе 1; кроме того, имеются индуктивный приемный датчик !7, механически жестко связанный с несущим корпусом 1, а электрически соеди. ненный с другим входом схемы телеметрии, и один или несколько постоянных магнитов 18, закрепленных в обойме, .жестко связанной механически с верхней частью 9 кожуха.. Зазор между верхней 8 и нижней 9 частями кожуха измерительного преобразователя 5 закрыт эластичной мембраной (Не показана}, à его внутренняя полость заполнена диэлектрической жидкостью, например маслом, что исключает проникновение скважииного флюида внутрь измерительного преобразователя 5.

Элементы 10 — 12 образуют датчик . взаимного крутящего момента крыльча- . ток 3 н 4, элементы 13 — 16 обеспечивают передачу информации с вращающегося измерительного преобразователя 5 на схему телеметрии в неподвижном несущем корпусе 1, а элементы 17 и 18 образуют датчик скорости вращения. вала 2 с крыльчатками 3 и 4 относительно несущего кор уса 1.

Скважинный расходомер действует следующим образом.

Поток флюида, проходящий через крыльчатки 3 и 4., сообщает им противоположно направленные моменты вращения, что приводит к деформации (скручиванию или раскручиванию) упругого элемента 10 и изменению взаимного положения фигурных пластин 11 и )2, т.е. к изменению емкости образованного этими пластинами конденсатора, которая через высокочастотный трансформатор, образованный катушками 13 и 16, определяет параметры сигнала, формируемого схемой телеметрии (например, частоту или амплитуду высокочастотного гармонического сигнала) которые благодаря этому будут однозначно связаны с, общим (абсолютным расходом флюида; при этом, если количество флюида, проходящего через каждую иэ крыльчаток

3 ) 158

3 и 4,, одинаково,,т .е. приток или поглощение флюида на интервале разноса крыльчаток 3 и 4 отсутствуют, то суммарный вращающий момент на валу 3 будет равен нулю и вал 2 останется в покое, если хе на базе разноса крыльчаток 3 и 4 расход флюида изменится, т.е. будет иметь место приток илн поглощение флюида, то врмцаклай момент, 19 сообщаемий валу крыпьчатками 3 и 4, будет пропорционален разности расходов флюида, проходящего через них, к вал 2 вращается с пропорцио» калькой этому моменту скоростью, . 1 а постоянный магнит 18 наводит в индуктивном датчике l7 импульсы напряжения, частота следования которых кропорциональна разности ysexoges флюида, проходящего через крыльчатки 3 и 4 (знак разности расходов легко определяется известим и прие-.

3 мами - использованием трех несиммет-, 752 4 рично располокенных магнитов )8 и т.п. приемами).

Таким образом, предлагаемый расходомер,в.отличие. от известных, позволяет одновременно при помощи одного чувствительного элемента измерять как абсолютный,.так и дифференцкальный расход флюида. При этом испопьэование свободно вращающегося,дифференциального датчика обеспечивает высокую чувствительность дифференциальных измерений, а использование момейтного датчика абсошотного расхода— вирокий диапазон измерений. Использование одного чувствительного элемента облегчает сопоставление масктабов диаграмм абсолютного и дифференциального расходов.

Возможно использование и других типов датчиков. (преобразователей), например теизометрических,тахометрическкх и т.п.

I 158752

Т7 юг. 2

Ъ

Составитель И.Карбачинская

Редактор Н.Горват Техред С.Легеза Корректор M.Ðîçìàé

Заказ 3546/35 Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Ъ по делам изобретений и открытий

)13035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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