Устройство для измерения температуры в скважинах

 

Изобретение касается гёофизи- . ческих исследований при бурении сква жин и позволяет повысить надежность и точность измерения тем-ры. Устр-во W содержит преобразователь тем-ры в виде струйного генератора, имеющего струйный элемент с соплами (С) питания 3, приемным 4 и выходным 5, размещенными в углублении панели 6 и связанными между собой коммутационными каналами..Дроссель 8 соединяет С 3 с баллоном 1 сжатого газа , а С 4 связано с переменной емкостью (ПЕ) 7 в виде зазрра между коаксиапьно расположенными корпусами 2 и баллоном 1. При этом С 5 подключено через сильфон 9, являющийся приводом управляющего клапана (К) 10 гидроусилителя, к каналу связи, каким является бурильная колонна. Поток газа.из С 3 обтекает панель 6 и заполняется ПЕ 7 через отверстия С 4, перед которьм создается проти (Л Зг-О

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СО1 1ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (191 (11) (50 4 E 21 В 47/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3904636/22-03 (22) 05.06.85 (46) 23 ° 03.87. Бюл. Р ll (71) Нефтяной институт им. акад.

И.Д.Миллионщикова (72) В.Н.Есауленко, С.И.Есауленко и Д.А.Бородин

- (53) 622.241(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 473007, кл. Е 21 В 47/06, 1970, Авторское свидетельство СССР

Р 279520, кл. K 21 В 47/06, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗХЕРЕНРЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В СКВАЖИНАХ (57) Изобретение касается геофизи- . ческих исследований при бурении скважин и позволяет повысить надежность и точность измерения тем-ры. Устр-во содержит преобразователь тем-ры B виде струйного генератора, имеющего струй ый элемент с соплами (С) питания 3, приемным 4 и выходным 5, размещенными в углублении панели 6 и связанными между собой коммутационными каналами. Дроссель 8 соединяет С 3 с баллоном 1 сжатого газа, а С 4 связано с переменной емкостью (ПЕ) 7 в виде зазрра между коаксиально расположенными корпусами 2 и баллоном 1. При этом С 5 подключено через сильфон 9, являющийся приводом управляющего клапана (К)

10 гидроусилителя, к каналу связи, каким является бурильная колонна.

Поток газа.иэ С 3 обтекает панель

6 и заполняется ПЕ 7 через отверстия

С 4, перед которым создается протиС:: 1298365 водавление. Это вызывает отрыв пото- 7 уменьшается, а время заполнения ка от твердой стенки панели 6 и пере- ее газом сократится. Частота колеба- . ход его в С 5 и далее — в сильфон ний струйного генератора пропорцио9, который вместе с К 10 будет пере- нальнч изменению тем-ры, при этом мещаться. С повышением тем-ры матери- пневмоимпульси на нем преобразуются ал баллона 1, имеющий больший коэф- в механическое перемещение К 10, а фициент объемного расширения, чем импульс на era выходе, преобразуясь материал корпуса 2, начинает расши- в электрический сигнал, регистрируетряться. В результате этого объем ПЕ ся на поверхности ° 1 ил.

1 Изобретение относится к бурению скважин, а именно к технике для геофизических исследований скважин, в частности к устройствам для измерения температуры в скважинах.Цель изобретения — повышение надежности и точности измерения.

На чертеже изображено устройство для измерения температуры в скважинах, общий вид.

Устройство размещают над долотом в контейнере. Устройство содержит преобразователь температуры в виде струйного генератора, содержащего струйный элемент, включающий сопло

3 питания, приемное 4 и выходное 5 сопла, размещенные в углублении панели 6 и связанные между собой коммутационными каналами, и источник 1 энергии, выполненный в виде баллона са сжатым газом. Баллон жестко прикреплен с возможностью съема к корпусу 2. Баллон через дроссель 8 соединен с соплом 3 питания, приемное сопло 4 соединено с переменной емкостью 7, выполненной в виде зазора между коаксиально расположенными корпусом 2 и баллоном 1, а выходное сопло 5 подключено через сильфон 9, являющийся приводой управляющего клапана 10 гидроусилителя, к каналу связи, каким является бурильная колонна, заполненная промывочной жидкостью (не показана), Отработанный иэ баллона газ стравливается в приемную емкость 11.

Работа устройства основана на эффекте Коанда - свойство струи изменить направление путем прилипания струй жидкости или газа к расположенной вблизи твердой стенке.

Устройство работает следующим образом.

Поток газа из сопла 3 питания обтекает расположенную вблизи твердую стенку .панели 6 Й заполняет переменную емкость 7 через отверстия приемного сопла 4. В результате заполнения газом переменной емкости 7 перед приемным соплом 4 создается

f0 противодавление, что вызывает отрыв потока от твердой стенки панели 6 и переход этого потока в выходное сопло 5.и далее в сильфон 9, что визывает повышение в нем давления и его

f5 перемещение, а также перемещение связанного с ним управляющего клапана 10 гидроусилителя. При этом давление в выходном сопле 5 возрастает скачкообразно и удерживается на

20 максимальном значении до тех пор, пока противодавление в приемном сопле 4 не снизится до величины, при которой поток вновь обтекает стенку панели 6 и заполняет емкость 7, Дав25 ление в канале за выходным соплом меняется П-образно, а в канале эа соплом 4 — пилообразно. Частота колебаний на выходе струйного генератора определяется известным уравне3О нием с

f -=

1 где f — частота колебаний, Гц; с — постоянный коэффициент,.эа35 висящий от конструктивных особенностей генератора, см /с; э объем емкости 7, см з

С повышением температуры в скважине материал металлического баллона 1 начинает расширяться. Fro объ1298365

v=v, (1+ P5t), (2) ВНИИПИ Заказ 870/32 Тираж 533 Подписное

Произв.-полигр, пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 емное расширение характеризуется известной формулой где v, — первоначальный объем материала баллона;

Р— коэффициент объемного расширения материала баллона;

Ьг. — разность температур до и после расширения ч — объем, занимаемый материI алом баллона после нагревания.

Корпус 2 устройства и баллон 1 изготовлены иэ материалов с различными коэффициентами объемного расширения, причем материал баллона 1 имеет коэффициент объемного расширения Р значительно вьппе, чем объемный коэффициент расширения корпуса 2 °

iÈçMåíåíèå зазора между баллоном

1 и корпусом 2, вызванное отличием измеряемой температуры от нормальо ной (20 С), определяется формулой е e 8иемер Внорм =«1н,э (е в "и е 1 ",1 ) е (3) где S зазор между баллоном 1 иемеп и корпусом 2 при измеряемой температуре;

S — зазор между баллоном 1 и корпусом 2 при нормальной температуре (20 С); е

0 в,о — коэффициенты линейного расширения материалов соответственно корпуса 2 и баллона 1; — разность между температурой корпуса 2 в момент измерения и нормальной температурой; разность между температуа рой баллона 1 в момент измерения и нормальной температурой;

dx g — номинальный размер соединения баллона 1 и корпуса 2.

Устройство для измерения температуры имеет линейную характеристику и девиация частоты его отличается высоким значением, что повьппает точность устройства.

В результате нагревания и расширения материала баллона 1 объем пе5

f0

55 ременной емкости 7 уменьшается и, следовательно, время на заполнение ее газом сокращается. Частота колебаний предлагаемого струйного генератора с переменной емкостью пропорциональна изменению температуры.

Серия пневматических импульсов, образующихся на струйном генераторе, посредством сильфона 9 .преобразуется в механическое перемещение управляющего клапана 10 гидроусилителя. На выходе гидроусилителя появляется гидравлический импульс, этот импульс поступает на поверхность на вход гидравлического демпфера (не показано), где гасятся помехи от пульсаций давления, создаваемых гидронасосами, а полезнъгй гидравлический сигнал, несущий информа" цию о температуре, проходит на вход тензодатчика, преобразуется в пропорциональный электрический сигнал и усиливается тензоусилителем. Усиленный сигнал после разделительного фильтра регистрируется потенциометром.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры в скважинах, включающее преобразователь температуры, связанный с каналом связи и источник энергии, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности и точности измерения, преобразователь температуры выполнен в виде расположенного в корпусе струйного генератора, состоящего иэ струйного элемента, включающего сопло.питания, приемное и выходное сопла, размещенные в углублении панели и связанные между собой коммутационными каналами, и переменной емкости, выполненной в виде зазора между коаксиально расположенными корпусом устройства и источником. энергии в виде баллона со сжатым газом, причем баллон выполнен из материала с большим коэффициентом объемного температурного расширения, чем материал корпуса, а выход баллона через дроссель соединен с соплом питания, приемное сопло соединено с переменной емкостью, а выходное сопло подключено к каналу связи.