Устройство для измерения расхода в скважине

 

СОКИ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 А1

ЦЩ (И) (594 Е 21 В 47 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСИОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3737738/22-03 (22) 11.03.84 (46) 23.05.86. Бюл. Ф 19 (71) Специальное конструкторское бю-. ро средств автоматизации Ивано-Франковского производственного объединения "Геофиэприбор" (72) А.Г. Бестелесный, М.А. Диченко, В.И. Бар-Слива, A.È. Петров и Ю.Н. Ялов (53) 622.241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 885549, кл. Е 21 В 47/00, 1980.

Расходомер Терек-3. Техническое описание и инструкции по эксплуатации. -М.: ВНИИКАнефтегаэ, 1979. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

РАСХОДА В СКВАЖИНЕ, спускаемое в скважину на кабеле и содержащее корпус, измерительный канал, турбинку, пакер, состоящий иэ пластинчатого каркаса, концы которого закреплены на кольцах, механизм управления шакером с пружинами раскрытия, о т л и ч а ю щ е е— с я теи, что, с целью повышения надежности работы, механизм управления, пакерои выполнен в виде тороидальной катушки электромагнита, расположенной по оси устройства и включенной в разрыв кабеля, и геркона, параллельно которому включен резистор, внутри катушки размещен подпружиненный втягивающийся якорь, имеющий ограниченную возможность осевого перемещения, и шарики, расположенные по окружности в плоскости, перпендикулярной якорю, причем верхнее кольцо пакера выполнено подвижным и подпружиненным в направлении шариков пружиной с жесткостью, большей жесткости пружины раскрытия.

2. Устройство по п, 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что механизм управления пакером снабжен вторым подпружиненным якорем с фиксатором, удерживающим в гнезде подпружиненный постоянный магнит, имеющий возможность перемещения вдоль оси геркона и воздействовать на него.

3. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что якорь выполнен ступенчатым и таким, что сумма двух диаметров шариков и диаметр тонкого сечения, якоря меньше, а сумма двух диаметров двух шариков и диаметр толстого сечения якоря больше диаметра подвижного кольца.

1232791

Изобретение относится к измерительным приборам расхода и может найти применение в нефтяной промьпплен,ности для измерения расхода и дебита высокотемпературных сред. 5

Цель изобретения — повьппение надежности работы устройства.

На фиг. 1 показан расходомер, общий вид в разрезе; на фиг ° 2 и 3 узел геркона, подготовленный для ра- 10 боты устройства в качестве расходомера и дебитомера соответственно; на фиг. 4 — устройство, подготовленное для спуска в качестве дебитомера, общий вид. 15

Устройство для измерения расхода средь», »»оступающей в скважину (фиг.1), состоит из корпуса 1, в котором имеется герметичный отсек 2 и измерительный канал 3. Для направления патока через измерительный канал 3 служит пакер 4. В герметичном отсеке 2 находятся электромагнит 5, якорь 6 с пружиной 7 и фиксатором 8 (фиг. 1 и

2), геркон 9, один конец которого через обмотку электромагнита 10 подключен к одной жиле кабеля 11 а другой контакт геркона 9 подключен к корпусу 1 либо ко второй жиле кабеля °

Зо

Параллельно геркону 9 включен резистор 12. Фиксатор 8 (фиг. 2) удерживает постоянный магнит 13 в специальном гнезде 14 на таком расстоянии от геркона 9, чтобы его магнитное поле не влияло на работу герконового преобразователя скорости вращения турбинки в частоту в процессе измерения.

Магнит 13 прижат к фиксатору 8 пружиной 15. Жесткость пружины 7 выбирается такой, чтобы при спуске устройства в скважину, ударах и вибрациях фиксатор 8 удерживал в устойчивом положении магнит 13 в гнезде 14 и. препятствовал перемещению его вниз.

В измерительном канале 3 (фиг.1) на валу 16 установлена турбинка 17.

На валу 16 в верхней его части эксцентрично укреплен постоянный магнит !

8. Измеряемая среда в измерительный канал 3 входит через верхние 19 и вы- 5О ходит через нижние окна 20.

Пакер 4 находится постоянно в раскрытом состояни»» под действием пружины 21 сжатия, один конец которой упи)зается в корпус 1, а второй — в 55 кольцо 22. К кольцам 22 и 23 прикреплен каркас из тяг 24. В нижней части пакера 4 установлена оболочка 25, осуществляющая направление измеряемого потока среды в измерительный канал 3. Кольцо 23 подпружинено вверх пружиной 26 сжатия, но удерживается от перемещения вверх шариками 27, Между шариками 27 находится якорь 28 электромагнита 5. Якорь 28 в верхнем положении удерживается пружиной 29, причем его утолщенная часть разводит шарики 27 наружу так., что расстояние между наиболее выступающими точками шариков больше внутреннего диаметра кольца 23.

Для ограничения перемещения колец

22 и 23 вверх (фиг. 1 и 4) на корпусе 1 устанавливаются ограничительные кольца 30.

Устройство работает следующим образом.

При спуске устройства в скважину в качестве расходомера (фиг. 1) пакер 4 устанавливают в раскрытое состояние. Для этого, установив предварительно якорь 28 электромагнита 5 в нижнее положение, сжимая пружину 26, перемещают кольцо 23 пакера 4 вниз °

Когда кольцо 23 пройдет шарики 27, якорь 28 отпускают, последний под действием пружины 29 подымается вверх и раздвигает шарики, 27, которые и будут теперь удерживать кольцо 23 от перемещения вверх на протяжении всего цикла измерения расхода. Магнит 13 (фиг. 2) устанавливается в верхнее отделение гнезда 14, где удерживается фиксатором 8.

В процессе измерения измеряемая среда направляется оболочкой 25 (фиг. 1) пакера 4 через окна 19 в измеритепьный канал 3. Проходя через него, среда вращает турбинку 17, она вращает вал 16 с магнитом 18. Магнит, проходя близ геркона 9, осуществляет коммутацию его контактов. Частота коммутации контактов геркона пропорциональна расходу среды, передается по кабелю 11 на поверхность.

В процессе измерения при спуске устройства пакер 4 прижимает оболочку 25 к стенке скважины пружиной 21 и тем сам»>м обеспечивает пакерование скважины. После процесса измерения, который осуществляется при спуске устройства на забой скважины, необходимо произвести его подьем. Для этого следует произвести складывание пакера„ С поверхности по кабелю 11 на устройство управления подается сиг1212/91

35 нал. В самом низу < кважины расход чаme всего равен нулю. Поэтому контакты геркана 9 в зависимости ат положения турбинки 17 находятся либо в замкнутом, либо в разомкнутом состояниях. Пад действием сигнала по жиле кабеля l1, обмотке 10 электромагнита 5, резистору 12 (если контакты геркона разомкнуты) и корпусу устройства потечет ток. К электромагниту 5, преодолевая 10 силу пружины 7, притянется якорь 6.

Последний перемещает фиксатор 8 так, что постоянный магнит 13 пад действием пружины 15 (или под действием силы тяжести) опускается в нижнее отделение гнезда 14. Магнитное поле магнита 13 замыкает контакты геркана 9, последний шунтирует резистор 12. В результате этого в цепи повышается ток, электромагнитная сила электро магнита 5 увеличивается. Якорь 28, преодолевая силу пружины 29, втягивается. При этом часть с малым диаметрам устанавливается напротив шариков

27, так как кольцо 23 упирается в шарики 27, то под действием составля- . ющей силы действия пружины 26 на ша.рик 27 через кольцо 23 шарики уходят к центру корпуса 1. При этом суммарное расстояние, занятое шариками и

30 тонким диаметром якоря, становится меньше внутреннего диаметра кольца

23. Под действием пружины 26 кольцо

23 перемещается вверх. Следовательно и пакер перемещается вверх до тех пор, пока кольцо 22 не остановится ограничительным кольцо 30. Кольцо 22 останавливается, а кольцо 23 продолжает двигаться под действием пружины 26 до тех пор, пока тяги 24 пакера не выпрямлятся,натянутся и не скла. 40 дут оболочку 25. После этого сигнал управления снимается. Электромагнит обесточивается, якорь 28 под действием пружин 29 занимает свое первоначальное положение. Можно подобрать так размеры пакера, кольца и пружины, что после перемещения кольца 23 в верхнее положение шарики 27 разойдутся под расклинивающим действием якоря 28 и ограничат перемещение кольца 50

23 вниз при подъеме устройства вверх.

Это предотвратит случайное открытие пакера при подъеме устройства.

Предлагаемое устройство можно использовать и в качестве дебитомера 55 (фиг. 4). При этом пакер устанавливается так, чтобы оболочка 25 при раскрытии пакера 4 направляла измеряемую среду в окна 20, т.е. пакер наворачивается по отношению к положению, показанному на фиг. 1, на 180 . Кольца 23 размещено внизу, а кольцо 22 вверху. Фиксирующие кольца 30 ограничивают перемещение колец 23 и 22 пакера 4 вверх и вниз соответственно.

Пружина 26 действует на кольцо 22 сверху вниз, т.е. при срабатывании механизма управления пакерам пружина

26 осуществляет раскрытие пакера 4.

Постоянный магнит 13 (фиг. 3) с пружиной 15 устанавливается в нижнее отделение гнезда 14 и удерживается в таком положении фиксатором 8.

Устройство подготавливают к спуску так, как показано на фиг. 4. Кольца 22, находящееся в максимально верхнем положении, зафиксировано шариками 27, пакер 4 находится в сложенном состоянии. Устройство спускают на забой. При достижении устройством забоя подается с поверхности сигнал на открытие пакера. Геркон замкнут, тогда пад действием магнитного потока, создаваемого электромагнитом 5, якорь

28, а следовательно, и шарики 27 втянутся. Пружина 26 перемещает кольцо

22 вниз. Пакер пад действием двух встречных сжимающихся пружин 2 1 и

26 раскрывается. Так как жесткость пружины 26 механизма управления превышает жесткость пружины 21 пакера

4, то после раскрытия пакера 4 ц прижатия тяг 24 к стенкам колонны пакер продолжает перемещаться вниз относительно корпуса 1, сжимая пружину

21 до соприкосновения кольца 22 с верхним ограничительным кольцом 30.

Подается второй сигнал, якорь 6 притягивается к электромагниту 5 н перемещает фиксатор 8 (фиг. 3). Постоянный магнит 13 пружиной 15 перемещается в верхнее отделение гнезда 14 и так удерживается либо пружиной 15, либо фиксатором 8 после снятия сигнала управления. Контакты геркона 9 размыкаются (если против него не стоит магнит 13), т.е. преобразователь готов к измерению. В устройстве, используемом в качестве дебитомера, резистор 12 не обязателен. После снятия сигнала управления шарики 27 выдвигаются и ограничивают перемещение кольца 22 пакера 4 вверх.

Надежность работы устройства повышается за счет уменьшения износа пакера.

1232791

1б юг. 3

1232791

22

Составитель В. Булыгин

Техред M.Õoäàíè÷ Корректор А. Ференц

Редактор А. Шишкина

Заказ 2746/32 Тираж 548

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4