Скважинный термометр сопротивления

 

Изобретение относится к измерительной технике и м.б. использовано для измерения т-рного поля в скважинах . Цель - снижение инерционности и повьшение чувствительности. Т-р содержит корпус 4, термоэлемент (ТЭ) 3, защитную оболочку в виде электроизоляционной ферромагнитной жидкости, полый цилиндрический каркас (К) 2., 2 , L± Т-р имеет установленньй в корпусе 4 магнит 6 и закрепленные на корпусе 4 вдоль К 2 заслонки 7. Коряус 4 вьшолнеи в виде сектора с внутренней полостью, охватывающего часть установленного в опорах и выполненного из диэлектрика вращающегося полого К 2. На сектор поверхности последнего нанесен выполненный в виде слоя ТЭ 3. Ферромагнитная жидкость размещена в корпусе 4 в зоне действия магнита 6. Нанесение апоя термоэлемента на сектор К 2 позволяет уменьшить площадь поперечного . сечения ТЭ 3 и одновременно увеличить длину периметра сечения чувствительного элемента. Коэффициент теплопроводности увеличен до максимального значения благодаря непосредственному контакту ТЭ 3 со скважинной жидкостью. Вращение ТЭ 3 относиг тельно потока скважинкой жидкости способствует увеличению интенсивности теплообмена. 2 ил. « О5 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4256714/23-03 .(22) 04.06.87 (46) 30.03.89. Бюл. Р 12 .(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (72) Э.Т.Хамадеев, Ш.Ф.Саитов, А.А.Царегородцев, А.Г.Гайнаншин и P.Ñ.Ñàôóàíîâ (53) 622. 242 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 1044775, кл. Е 21 В 47/06, 1982. (54) СКВАЖИННЫЙ ТЕРМОМЕТР СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и м.б. использовано для измерения т-рного поля в скважи.— нах. Цель — снижение инерционности и повышение чувствительности. Т-р содержит корпус 4, термоэлемент (ТЭ)

3, защитную оболочку в виде электроизоляционной ферромагнитной жидкости, полый цилиндрический каркас (К) 2., А

T-p имеет установленный в корпусе 4 магнит б и закрепленные на корпусе

4 вдоль К 2 заслонки 7. Корпус 4 выполнен в виде сектора с внутренней полостью, охватывающего часть установленного в опорах и выполненного из диэлектрика вращающегося полого К 2. На сектор поверхности последнего нанесен выполненный в виде слоя ТЭ 3. Ферромагнитная жидкость размещена в корпусе 4 в зоне действия магнита 6. Нанесение слоя термоэлемента на сектор К 2 позволяет уменьшить площадь поперечного сечения ТЭ 3 и одновременно увеличить длину периметра сечения чувствительного элемента. Коэффициент теплопроводности увеличен до максимального значения благодаря непосредственному контакту ТЭ 3 со скважинкой жидкостью. Вращение ТЭ 3 относи тельно потока скважинной жидкости способствует увеличению интенсивности теплообмена. 2 ил.

1469111

Изобретение относится к измерению температуры с помощью резистивных термопреобразователей и может быть использовано для измерения темпера5 турного поля в скважинах.

Цель изобретения — снижвние инерционности и повышение чувствительности скважинного термометра сопротивления. 10

На фиг. 1 показан скважинный термометр сопротивления; на фиг, 2— сечение А-А на фиг. 1.

Скважинный термометр сопротивления содержит установленный в опорах 1 15 вращающийся полый цилиндрический корпус 2, выполненный из изоляционного и гидрофобного материала диэлектрика, привод цилиндрического каркаса (не показан), термоэлемент 3, выпол- 20 ненный в виде слоя и нанесенный на сектор каркаса 2, корпус 4, выполненный из диэлектрика в форме сектора, охватывающего часть каркаса 2, защитную оболочку в виде электроизо- 25 ляционной ферромагнитной жидкости 5, расположенной со стороны каркаса 2 в полости корпуса 4, магнит 6 (например электромагнит, постоянный магнит), установленный в корпусе 4 для удержа- 30 ния жидкости 5,. заслонки 7, закрепленные на корпусе 4 и установленные вдоль полого цилиндрического каркаса 2 для снятия с поверхности его механических rÂñTHU из потОка сква жиннОи жидкости, Выводы 8 для снятия сигнала с термоэлемента 3. Термоэлемент может быть выполнен, например, из платины.

Работа скважинного термометра сопротивления заключается в следующем.

Для измерения распределения температуры по стволу скважины термометр на кабеле опускают в скважину, включают привод (не показан) каркаса 2, установленного в опорах 1. Скважинная жидкость омывает выступающую из корпуса 4 часть каркаса 2. При вращении каркаса 2 термоэлемент 3, выйдя из сектора корпуса 4, через непосредственный контакт со скважинной жидкостью воспринимает ее температуру. Нанесенный на поверхность сектора цилиндра термоэлемент позволяет на несколько порядков увели:— чить контактирующую поверхность, а также уменьшить его толщину. Такой термоэлемент создает условия для интенсивного теплообмена. Теплообмен происходит практически мгновенно, При дальнейшем вращении каркаса

2, минуя заслонку 7, которая анима". ет с поверхности каркаса 2 частицы механического и органического происхождения, которые могут присутст-:. вовать в потоке скважинной жидкости, термоэлемент входит в корпус 4 в полость электроизоляционной ферромагнитной жидкости 5, где происходит электроизоляция термоэлемента.

Ферромагнитная жидкость 5, удерживаемая магнитом 6, выполняет одновременно с функцией элвктроизоляции, функцию уплотнительного элемента.

1идрофобный материал каркаса 2 по зволяет не смачиваться его поверхности, что обеспечивает надежную элвктроизоляцию 3 и уплотнение зоны корпуса 4.

Материал каркаса 2, как и жидкость 5, подобраны с низкой теплопроводностью, что предотвращает интенсивный теплообмен между ними и термоэлементом. С выводов 8 снимают сопротивление с термоэлемвнта, которое передается по линии связи (кабелю) на поверхность земли. Измервнив сопротивления производится циклически, с частотой, зависящей от угловой скорости вращения цилиндра.

Скважинный термометр сопротивления имеет низкую инерционность и высокую чувствииельность, обусловленную непосредственным контактом термоэлемвнта с потоком скважинной жидкости.

Малая инерционность-и высокая чувствительность дают возможность отразить реальную картину теплового поля в скважине.

Выполнение термоэлемента в виде слоя, нанесенного на поверхности цилиндра, увеличивает его контактную площадь. Возможность увеличения площади слоя термоэлемента позволяет уменьшить его толщину. Непосредственный контакт слоя термоэлемвнта со скважинной жидкостью увеличивает жтенсивность теплообмена. Замер сопротивления термоэлемвнта, зависящего от температуры, производится в полости корпуса в среде электроизоляционной жидкости с низким коэффициентом теплопроводности, обеспечивающей как электроизоляцию, так и герметичность полости.

1469111

В известном устройстве к изоляции и защитной оболочке термоэлемвнта предъявляются два противоречивых требования: во-первых толщину изоляУ 5 ции и защитной оболочки необходимо увеличить для повышения надежности защиты термоэлемента; во-вторых, толщину изоляции и защитной оболочки необходимо уменьшить для увеличения интенсивности теплообмена между скважинной жидкостью и термоэлементом.

Уменьшение же толщины изоляции и зашитной оболочки приводит к снижению надежности защиты термоэлемента. 15

В предложенном изобретении разрешение технического противоречия производится путем разделения процесса измерения температуры на две фазы: первая — вывод термоэлемента в поток скважинной жидкости для непосредственного контакта термоэлемента со средой, вторая -ввод термоэлемента под изоляцию в зону ферромагнитной электроизоляционной жидкости с низким коэффициентом теплопроводности и замер его сопротивления. Следовательно, в момент контакта термоэлемента со скважинной жидкостью изоляции и защитной оболочки нет, а в мо- р мент замера сопротивления термоэлемента она есть.

Проанализируем уменьшение инерционности термометра по формуле ю

35 ь р и где — удельная теплоемкость термоэлемента; сР— удельная плотность материала 4р термоэлемента;

Я вЂ” площадь поперечного сечения э термоэлемента;

1 коэффициент теплопроводности между термоэлементом и пото- 45 ком скважинной жидкости; с — длина периметра сечения чувствительного элемента; ь — инерционность.

Нанесение слоя термоэлемента на сектор полого каркаса позволяет уменьшить площадь поперечного сечения S è одновременно увеличить Я, Коэффициент увеличен до максимального значения благодаря непосредственному контакту термоэлемента со скважинной жидкостью. Все три составляющие способствуют уменьшению инерс ционности термометра.

Кроме того, вращение термоэлемента относительно потока скважинной жидкости способствует увеличению интенсивности теплообмена, что также уменьшает величину инерционности.

Формула изобр етения

Скважинный термометр сопротивления, включающий корпус, термоэлемент, защитную оболочку и полый цилиндрический каркас, о т л и ч а ю m и йс я тем, что, с целью снижения инерционности и повышения чувствительности, он снабжен установленным в корпусе магнитом и закрепленными на корпусе вдоль полого цилиндрического каркаса заслонками, причем корпус выполнен в виде сектора с внутренней полостью, охватывающего часть установленного в опорах и выполненного из диэлектрика вращающегося полого дслиндрического каркаса, на сектор поверхности которого нанесен вьг полненный в виде слоя термоэлемент,,а защитная оболочка выполнена из электроизоляционной ферромагнитной жидкости, размещенной в полости корпуса в зоне действия магнита, 1469111

Составитель Г.Маслова

Техред М.Ходанич Корректор М.Васильева

Редактор И Касарда

Заказ 1332/35 Тираж. 514 . Подписное

ВНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101 I