Вискозиметры с вибрирующим проводом



Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом
Вискозиметры с вибрирующим проводом

 


Владельцы патента RU 2529656:

ШЛЮМБЕРГЕР ТЕКНОЛОДЖИ Б.В. (NL)

Настоящее изобретение относится, в общем, к тестированию вязкости скважинных текучих сред и, конкретнее, к вискозиметрам с вибрирующим проводом. Предложен вискозиметр с вибрирующим проводом. Некоторые варианты кожухов вискозиметра с вибрирующим проводом включают в себя трубопровод, проходящий через кожух и обеспечивающий воздействие на первый провод скважинной текучей среды, полость в кожухе для размещения магнита и прокладки одного или нескольких дополнительных проводов от трубопровода к генератору сигналов, первую и вторую электропроводные опоры, механически соединенные с кожухом для удержания первого провода в натянутом состоянии в трубопроводе, и уплотнение, механически соединенное с кожухом для предотвращения доступа к магниту скважинной текучей среды. Техническим результатом является повышение точности измерения вязкости. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 26 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится, в общем, к тестированию вязкости скважинных текучих сред и, конкретнее, к вискозиметрам с вибрирующим проводом.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В области разведки месторождений нефти и газа измерение свойств текучей среды в реальных условиях или условиях рабочей площадки является важным инструментом исследователей для обеспечения понимания экономической целесообразности разработки подземного пласта. Одним из свойств текучей среды, представляющих интерес, является вязкость. Вместе с тем, скважинные условия, в которых определяют свойства такой текучей среды, могут создавать проблемы для инструментов, используемых для сбора данных. Например, тепло, ударные нагрузки, давление и вибрация в скважинной среде могут вызывать повреждение инструментов и/или потерю точности измерений.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно изобретению создан кожух вискозиметра с вибрирующим проводом, содержащий трубопровод, проходящий через кожух и обеспечивающий воздействие на первый провод скважинной текучей среды, полость в кожухе для размещения магнита и прокладки одного или нескольких дополнительных проводов от трубопровода к генератору сигналов, первую и вторую электропроводные опоры, механически соединенные с кожухом для удержания первого провода в натянутом состоянии в трубопроводе, и уплотнение, механически соединенное с кожухом для предотвращения доступа к магниту скважинной текучей среды.

Первый провод может вибрировать в ответ на подачу переменного электрического тока на первый провод через токопроводящие опоры.

Кожух вискозиметра может дополнительно содержать генератор сигналов, предназначенный для генерирования переменного электрического тока и электрически соединенный с первым проводом через первую и вторую токопроводящие опоры.

Уплотнение может содержать герметизирующий материал в полости для предотвращения контакта одного или нескольких дополнительных проводов, магнита или генератора сигналов со скважинной текучей средой. Герметизирующий материал может прикладывать первое давление текучей среды от скважинной текучей среды на трубопровод для уравновешивания второго давления текучей среды от скважинной текучей среды в трубопроводе.

Кожух вискозиметра может дополнительно содержать вторую полость для размещения второго магнита. Уплотнение может содержать герметизирующий материал для предотвращения контакта первого и второго магнитов или генератора сигналов со скважинной текучей средой. Уплотнение может содержать гибкую крышку для предотвращения контакта между скважинной текучей средой и герметизирующим материалом и приложения давления текучей среды к герметизирующему материалу от скважинной текучей среды.

Кожух вискозиметра может дополнительно содержать первое и второе отверстия, проходящие между первой и второй полостью через трубопровод для удержания первой и второй токопроводящих опор.

Уплотнение может содержать крышку, механически соединенную с первым и вторым магнитами и с кожухом.

Первая токопроводящая опора может деформироваться в ответ на увеличение натяжения первого провода.

Первая токопроводящая опора может быть прикреплена к, по меньшей мере, кожуху или трубопроводу во множестве точек.

Первая и вторая токопроводящие опоры могут быть механически соединены с кожухом и электрически изолированы от кожуха керамическим или стеклянным уплотнением.

Трубопровод может содержать первую и вторую электропроводные трубы, механически соединенные и электрически изолированные друг от друга. Первая и вторая электропроводные трубы могут быть механически соединены через пружину для обеспечения, по существу, постоянного натяжения первого провода. Первая и вторая электропроводные трубы могут быть механически соединены и электрически изолированы друг от друга электрической токонепроводящей трубой.

Магнит может быть электромагнитом.

Первая токопроводящая опора может быть консольной опорой.

Согласно изобретению создан вискозиметр с вибрирующим проводом, содержащий генератор сигналов, и кожух, содержащий первый трубопровод и полость, гидравлически соединенную с первым трубопроводом, и съемный блок датчиков, размещенный в полости и содержащий второй трубопровод, который, при введении его в полость, по существу, совмещен с первым трубопроводом, магнит для создания магнитного поля поперек трубопровода, первую и вторую токопроводящие опоры, удерживающие электропровод во втором трубопроводе, и первый и второй сигнальные провода для электрического соединения соответствующих первой и второй токопроводящих опор с генератором сигналов.

Кожух может дополнительно содержать первое и второе крепления для механического прикрепления первого и второго сигнальных проводов к кожуху.

Согласно другому варианту вискозиметр с вибрирующим проводом содержит металлический кожух, содержащий полость и трубопровод, гидравлически разъединенный с полостью, первую и вторую электропроводные опоры, электрически изолированные от металлического кожуха и проходящие из полости в трубопровод, электропровод, удерживаемый в натянутом состоянии между первой и второй электропроводными опорами для вибрирования в ответ на электрический сигнал, магнит, расположенный в полости и проходящий параллельно электропроводу, анализатор, электрически соединенный с первой и второй электропроводными опорами через, по меньшей мере, полость для определения вязкости на основе вибрации электропровода, и герметизирующий материал для заполнения полости для гидравлического разъединения полости от трубопровода и от скважинной текучей среды, окружающей металлический кожух.

Согласно еще одному варианту вискозиметр с вибрирующим проводом содержит кожух, содержащий трубопровод для прохода скважинной текучей среды, провод, вибрирующий в трубопроводе в ответ на переменный ток, крышку, соединенную с кожухом, первую и вторую электропроводные опоры, удерживающие провод в натянутом состоянии в трубопроводе и герметично уплотненные между кожухом и крышкой, и анализатор, электрически соединенный с первой и второй электропроводными опорами для измерения напряжения обратной полярности на проводе для определения вязкости скважинной текучей среды.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 показан инструмент на каротажном кабеле, подвешенный на буровой установке в стволе скважины и использующий вискозиметры, описанные в данном описании.

На фиг.2 показан бурильный инструмент, использующий вискозиметры, описанные в данном описании.

На фиг.3 показан схематичный вид части скважинного инструмента фиг.1, показывающей систему отбора проб текучей среды.

На фиг.4 показан вид сечения варианта вискозиметра с вибрирующим проводом с герметизирующим уплотнением.

На фиг.5 показан вид в плане варианта вискозиметра с вибрирующим проводом фиг.4.

На фиг.6 показан вид сечения варианта вискозиметра с вибрирующим проводом с гибким уплотнением металлической крышки.

На фиг.7 показан вид сечения варианта вискозиметра с вибрирующим проводом с герметично уплотненными опорами.

На фиг.8 показан вид в плане варианта вискозиметра с вибрирующим проводом фиг.7.

На фиг.9 показан вид сечения варианта вискозиметра с вибрирующим проводом с крышкой, включающей в себя магниты.

На фиг.10 показан вид в плане варианта вискозиметра с вибрирующим проводом фиг.9.

На фиг.11 показан вид сечения варианта вискозиметра с вибрирующим проводом, включающего в себя съемный блок датчиков.

На фиг.12 показан вид сверху варианта вискозиметра с вибрирующим проводом фиг.11.

На фиг.13 показан изометрический вид варианта съемного блока датчиков фиг.11.

На фиг.14 показаны графики зависимости натяжения провода и удлинения опор для двух конфигураций провода и опор.

На фиг.15 показана схема варианта конфигурации провода и опор для поддержания провода в натянутом состоянии.

На фиг.16 показана схема варианта конфигурации провода, опор, и трубопровод для поддержания провода в натянутом состоянии.

На фиг.17A-17F показаны варианта провода, опор, и трубопровода для подачи переменного тока на провод.

На фиг.18 показана схема варианта вискозиметра с вибрирующим проводом конфигурации, включающего в себя электромагниты.

На фиг.19 показана схема варианта вискозиметра с вибрирующим проводом, включающего в себя съемный трубопровод.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Некоторые варианты изобретения показаны на упомянутых выше фигурах и подробно описаны ниже. В описанных вариантах аналогичные или идентичные ссылочные позиции использованы для идентификации общих или аналогичных элементов. Фигуры не обязательно выполнены в масштабе, и некоторые элементы и некоторые виды фигуры могут быть показаны в искаженном масштабе или схематично для ясности и/или лаконичности. Соответственно, хотя описаны варианты систем, специалистам в данной области техники должно быть ясно, что они не являются единственными для исполнения таких систем.

Различные аспекты и/или признаки являющегося примером вискозиметра с вибрирующим проводом описаны в данном документе. Многие из данных различных аспектов и/или признаков можно комбинировать для реализации соответствующих преимуществ данных аспектов и/или признаков. Различные варианты применения и исполнения вискозиметра с вибрирующим проводом, описанные в данном документе, могут выигрывать от комбинирования описанных ниже признаков в сравнении с другими комбинациями.

Являющиеся примером вискозиметры с вибрирующим проводом, описанные в данном документе, можно использовать для измерения вязкости скважинной текучей среды во время операции подземного отбора образцов и/или анализа текучей среды. В некоторых применениях, вискозиметры частично погружаются в скважинную текучую среду, которая может быть коррозионной или повреждающей оборудование, особенно, электроприборы, такие, как датчики и т.п. Поэтому некоторые варианты вискозиметров с вибрирующим проводом, описанные в данном документе, включают в себя металлические кожухи с трубопроводом и двумя установочными гнездами. Металлический кожух и вибрирующий провод могут быть малоразмерными для улучшения экономии места в скважинном инструменте. Трубопровод может обеспечивать прохождение скважинной текучей среды через вискозиметр, и токопроводящий провод может быть расположен в трубопроводе. В некоторых вариантах, токопроводящий провод удерживается в натянутом состоянии между двумя токопроводящими опорами, установленными поперек трубопровода между двумя установочными гнездами и опорами, электрически разъединенными с металлическим корпусом или изолированными от него. В некоторых дополнительных вариантах установочные гнезда могут удерживать один или несколько постоянных магнитов параллельно трубопроводу и натянутый электропроводный провод для создания магнитного поля поперек провода. В некоторых других вариантах, магниты можно реализовать с использованием одного или нескольких электромагнитов. Электромагниты можно устанавливать как с одной, так и с двух сторон от трубопровода для создания магнитного поля.

Через электропровод можно пропускать переменный ток, вызывая вибрирование провода с резонансной частотой в магнитном поле. Токопроводящий провод вибрирует в текучей среде, гасящей вибрацию провода на величину, зависящую от вязкости текучей среды. Цепь анализатора может затем определять вязкость скважинной текучей среды посредством определения величины гашения.

В некоторых вариантах, установочные гнезда включают в себя электрические соединения с другой частью металлического кожуха вискозиметра. Металлический кожух может включать в себя устройства создания сигнала, измерений, анализа и/или связи для передачи и приема сигналов из металлического кожуха и в кожух. В некоторых вариантах, установочные гнезда заполняют нетокопроводящим герметизирующим материалом, таким как эпоксид, пластик или литая резина. Герметизирующий материал может изолировать установочные гнезда и компоненты, содержащиеся в них, от скважинной текучей среды. В некоторых вариантах герметизирующий материал может передавать давление текучей среды на трубопровод для уравновешивания давления в трубопроводе относительно скважинной текучей среды, окружающей вискозиметр.

В некоторых других вариантах, установочные гнезда могут дополнительно изолироваться от скважинной текучей среды металлической крышкой. В таких вариантах металлическая крышка является гибкой для обеспечения передачи давления скважинной текучей среды на герметизирующий материал, размещенный в установочных гнездах, для уравновешивания давление трубопровода.

В некоторых других вариантах кожух вискозиметра оборудован съемным блоком датчиков. Некоторые варианты съемного блока датчиков включают в себя трубопровод для соединения с трубопроводами в кожухе вискозиметра, один или несколько магнитов, провод, вибрирующий в трубопроводе, и внешние провода для электрического соединения с электронными компонентами в кожухе. После введения съемного блока датчиков в кожух вискозиметра можно устанавливать крышку для защиты съемного блока датчиков.

В некоторых других вариантах кожух включает в себя трубопровод и вибрирующий провод, удерживаемый в натянутом состоянии в трубопроводе. Затем устанавливают крышку, включающую в себя один или несколько магнитов, механически прикрепленных к крышке, и устанавливаемую одновременно с крышкой. Магниты создают магнитное поле поперек вибрирующего провода.

В некоторых других вариантах трубопровод можно вводить в кожух. Трубопровод и кожух могут быть герметизированными для предотвращения доступа скважинной текучей среды к компонентам в кожухе.

На фиг.1 показан скважинный инструмент 10, подвешенный на буровой установке 12 в стволе 14 скважины, в котором можно использовать вискозиметры, описанные в качестве примеров в данном документе. Скважинный инструмент 10 может быть инструментом любого типа, способным к выполнению оценки пласта с возможностью спуска в скважину на каротажном кабеле, бурильной колонне, гибкой насосно-компрессорной трубе или тросовом канате. Скважинный инструмент 10 фиг.1 является обычным инструментом на каротажном кабеле, развернутом на буровой установке 12 в стволе 14 скважины на каротажном кабеле 16 и установленном вблизи пласта F. Скважинный инструмент 10 оборудован зондом 18, выполненным с возможностью уплотнения к стенке 20 ствола 14 скважины и принимающим текучую среду из пласта F в скважинный инструмент 10, как показано стрелками. Отклоняющие поршни 22 и 24 способствуют прижиманию зонда 18 к стенке 20 ствола скважины. Дополнительно или альтернативно, другие типы изолирующих устройств, таких, как двойные пакеры, можно использовать для направления пластовой текучей среды в скважинный инструмент 10, как описано в патенте США № 4860581.

На фиг.2 показан другой скважинный инструмент 30, сконструированный согласно настоящему изобретению. Скважинный инструмент 30 является бурильным инструментом, который можно спускать в скважину с одним или несколькими блоками измерений во время бурения (или он сам может являться инструментом для измерений во время бурения), известным специалистам в данной области техники. Скважинный инструмент 30 скреплен с бурильной колонной 32, приводимой в действие буровой установкой 12 для образования ствола 14 скважины. Скважинный инструмент 30 включает в себя зонд 18, выполненный с возможностью уплотнения к стенке 20 ствола 14 скважины для отбора текучей среды из пласта F в скважинный инструмент 30, как показано стрелками.

На фиг.3 на схематичном виде части скважинного инструмента 10 фиг.1 показана система 34 отбора проб текучей среды. Зонд 18 предпочтительно выдвигается из кожуха 35 скважинного инструмента 10 в контакт со стенкой 20 ствола скважины. Зонд 18 снабжен пакером 36 для уплотнения к стенке 20 ствола скважины. Пакер 36 входит в контакт со стенкой 20 ствола скважины и образует уплотнение с фильтрационной коркой 40 бурового раствора, покрывающей ствол 14 скважины. Часть бурового раствора просачивается в стенку 20 ствола скважины и создает зону 42 проникновения фильтрата в стволе 14 скважины. Зона 42 проникновения фильтрата содержит буровой раствор и другие текучие среды ствола скважины, загрязняющие окружающие пласты, включающие в себя пласт F и часть текучей среды 44, содержащейся в нем.

Зонд 18 предпочтительно снабжен оценочным трубопроводом 46. Примеры устройств создания гидравлической связи, такие как зонды и двойные пакеры, использующиеся для отбора текучей среды в трубопровод, раскрыты в патенте США № 4860581 и 4936139.

Оценочный трубопровод 46 проходит в скважинный инструмент 10 и используется для прохождения текучей среды, такой как текучая среда 44, в скважинный инструмент 10 для тестирования и/или отбора пробы. Оценочный трубопровод 46 проходит в камеру 50 сбора образцов нетронутой текучей среды 44 или может перенаправляться для сброса образца. Насос 52 можно использовать для отбора текучей среды через трубопровод 46.

Хотя на фиг.3 показана конструкция отбора пробы в скважинном инструменте, используемая для отбора текучей среды из пласта, специалистам в данной области техники должно быть ясно, что можно использовать различные конфигурации зондов, трубопроводов и скважинных инструментов, и данная конструкция не предназначена для ограничения объема изобретения.

Согласно настоящему изобретению, вискозиметр 60 соединен с оценочным каналом в скважинном инструменте 10, таким как оценочный трубопровод 46, для измерения вязкости текучей среды в оценочном канале. Примеры вариантов реализации вискозиметра 60 показаны более подробно на фиг.4-19.

Скважинный инструмент 30 может также быть снабжен кожухом 35, зондом 18, системой 34 подачи текучей среды, пакером 36, оценочным трубопроводом 46, камерой 50 образцов, насосом (насосами) 52 и вискозиметром (вискозиметрами) 60 аналогично скважинному инструменту 10.

На фиг.4 показан вид сечения варианта вискозиметра 400 с вибрирующим проводом с герметизирующим уплотнением. На фиг.5 показан вид в плане варианта вискозиметра 400 с вибрирующим проводом фиг.4. Вискозиметр 400 можно использовать для выполнения вискозиметра (вискозиметров) 60, описанного применительно к фиг.3, для измерения вязкости скважинной текучей среды.

Вискозиметр 400 включает в себя кожух 402 для создания воздействия на провод 404 скважинной текучей среды. Кожух 402 примера выполнен из металла, такого как сталь, алюминий, Densimet® D176 (вольфрамовый сплав) или другого прочного, относительно инертного металла. Для создания воздействия на провод 404 скважинной текучей средой во время, например, отбора проб в скважинной и/или операции анализа, кожух 402 включает в себя трубопровод 406, через который может проходить скважинная текучая среда. Скважинная текучая среда может достигать трубопровода 406 по линии отбора текучей среды, соединенной с трубопроводом 406 и/или, по меньшей мере, при частичном погружении кожуха 402 в скважинную текучую среду. В некоторых вариантах провод 404 выполнен с использованием вольфрама.

Кожух 402 дополнительно включает в себя две полости или установочных гнезда 408 и 410, в которых размещены магниты 412 и 414. Магниты 412 и 414 создают магнитное поле поперек провода 404. В некоторых вариантах магниты 412 и 414 являются постоянными магнитами. В некоторых других вариантах магниты 412 и 414 выполнены с использованием одного или нескольких электромагнитов, как показано на фиг.18 ниже. Как показано на фиг.5, магниты 412 и 414 размещены в соответствующих установочных гнездах 408 и 410, и создают магнитное поле в трубопроводе 406 (то есть, поперек провода 404).

Для опирания провода 404 в трубопроводе 406 вискозиметр 400 дополнительно включает в себя две опоры 416 и 418. Как показано на фиг.5, опоры 416 и 418 размещены между установочными гнездами 408 и 410 вблизи концов трубопровода 406. Опоры 416 и 418 электрически соединены с проводом 404 для подачи переменного тока на провод 404. Опоры 416 и 418 дополнительно создают механическую опору для удержания провода 404 по существу с постоянным натяжением в скважинной текучей среде. Длина и значение натяжения провода 404 непосредственно влияют на резонансную частоту, и поэтому должны поддерживаться постоянными для получения точных измерений. В показанном варианте, провод 404 скреплен с опорами 416 и 418 лазерной сваркой. Опоры 416 и 418 механически соединены с кожухом 402 с размещением в трубопроводе 406 между установочными гнездами 408 и 410. Опоры 416 и 418 электрически разъединены с кожухом 402 или изолированы от него для предотвращения короткого замыкания провода 404. В некоторых вариантах, если скважинная текучая среда является высококоррозионной, опоры 416 и 418 выполняют с использованием материалов Inconel® и/или Hastelloy®. В вариантах, где скважинная текучая среда является менее коррозионной, опоры 416 и 418 можно выполнять с использованием материала Kovar®.

Кожух 402 дополнительно включает в себя полость 420, в которой размещены электронные схемы 422. Электронные схемы 422 могут быть выполнены обуславливающими вибрирование провода 404 (например, генератор сигналов) для измерения вязкости скважинной текучей среды посредством провода 404 (например, анализатор), и/или осуществления связи с дополнительными инструментами на бурильной колонне или на каротажном кабеле (например, оборудование передачи данных). В полости 420 электронные схемы 422 защищены от скважинной текучей среды и давления кожухом 402. В некоторых применениях вискозиметр 400 с вибрирующим проводом установлен в инструменте отбора образцов и/или анализа текучей среды и спускается в скважину посредством каротажного кабеля, бурильной колонны, гибкой насосно-компрессорной трубе, и/или на тросовом канате, так что первая часть 424 вискозиметра 400 подвергается воздействию скважинной текучей среды, при этом вторая часть 426 размещена в инструменте. Пунктирной линией 428 показана стенка инструмента отбора и/или анализа проб, в котором может быть установлен вискозиметр 400 с вибрирующим проводом, так что вторая часть 426 размещена в инструменте.

Для соединения других электронных компонентов вискозиметра 400 с электронными схемами 422, установочные гнезда 408 и 410 дополнительно включают в себя соответствующие изолированные опоры 430 и 432. Изолированные опоры 430 и 432 электрически соединены с электронной схемой 422 соответствующими проводами 434 и 436 в проходах 438 и 440. Кроме того, каждая изолированная опора 430 и 432 соединена с одной из опор 416 и 418 проводами 442 и 444 для электрического соединения с электронными схемами 422 провода 404. Опоры 430 и 432 примера выполняют с использованием сплава BeCu (бериллия и меди). Для изоляции полости 420 и электронных схем 422 от установочных мест 408 и 410, уплотнения 446 и 448 и шайбы 447 и 449 могут быть установлены между изолированными опорами 430 и 432 и соответствующими проходами 438 и 440. Уплотнения 446 и 448 примера реализуют с использованием двойных кольцевых прокладок, поскольку некоторые материалы 450 и 452 заливки могут связываться с внешней поверхностью кольцевых прокладок и препятствовать надлежащей герметизации. Кроме того, шайбы 447 и 449 можно выполнять с использованием, например, материала Kapton® для изоляции опор 430 и 432 от корпуса 402.

После сборки вискозиметра 400, оставшееся незанятым пространство в установочных гнездах 408 и 410 заполняется герметизирующим материалом или материалом 450 и 452 заливки, таким как эпоксид, резина, пластик или любым другим подходящим герметизирующим материалом. В некоторых вариантах можно использовать эпоксид в качестве материала 450 и 452 заливки, и накладки (например, из материала Viton®) используют для защиты материала 450 и 452 заливки от скважинной текучей среды.

Для измерения вязкости скважинной текучей среды в трубопроводе 406 электронная схема 422 (например, генератор сигналов) генерирует синусоидальный или другой сигнал на заданной частоте. Сигнал проходит от электронной схемы 422 по проводам 434 и 442. Провод 442 электрически соединен с опорой 416, передающей сигнал по проводу 404 и на другую опору 418. Опора 418 электрически соединена с проводом 444, который дополнительно соединен с электронной схемой 422 проводом 436. Таким образом, электронная схема 422 может подавать переменный ток в провод 404. При конкретной частоте, основанной на длине и значении натяжения провода 404, провод 404 вибрирует на резонансной частоте с магнитным полем, созданным магнитами 412 и 414.

На основе вязкости скважинной текучей среды, окружающей провод 404, вибрация провода 404 может гаситься и/или дополнительная мощность может требоваться для продолжения вибрации провода 404 на резонансной частоте. Чем ближе магнит (магниты) находятся к вибрирующему проводу 404, тем сильнее должно быть магнитное поле и амплитуда вибрации провода 404. Напряжение обратной полярности генерируется в результате вибрации провода 404 в магнитном поле (то есть, обратная электродвижущая сила). Напряжение обратной полярности можно измерять электронной схемой 422 (например, анализатором) для определения вязкости скважинной текучей среды. Дополнительное описание использования способа с вибрирующим проводом для определения вязкости текучей среды можно найти в патенте США № 7222671.

На фиг.6 показан вид сечения вискозиметра с вибрирующим проводом 600 с уплотнением 602 гибкой металлической крышки. Вискозиметр 600 включает в себя компоненты 402-422, 428-448, аналогичные или идентичные компонентам вискозиметра 400, показанным на фиг.4. Установочные гнезда 408 и 410 заполнены герметизирующим материалом или материалом 450 и 452 заливки.

В отличие от вискозиметра 400, герметизирующий материал 450 и 452 не подвержен воздействию скважинной текучей среды, окружающей кожух 402. Вместо этого, вискозиметр 600 включает в себя гибкую металлическую крышку 602, прикрепленную к кожуху 402. Крышка 602 предотвращает поглощение воздуха и/или другие реакции между скважинной текучей средой и герметизирующим материалом 450 и 452. Кроме того, металлическая крышка 602 является гибкой, что обеспечивает приложение давления скважинной текучей среды к герметизирующему материалу 450 и 452. Давление текучей среды, приложенное к герметизирующему материалу 450 и 452, дополнительно прикладывается к трубопроводу 406, как описано применительно к фиг.4, для уравновешивания давлением скважинной текучей среды давления в трубопроводе 406. Металлическую крышку 602 можно выполнять с использованием материала, такого как Inconel® 718, в котором число 718 относится к конкретному материалу, имеющемуся в продаже с торговой маркой Inconel, а не позиции какого-либо из чертежей.

Для прикрепления крышки 602 к кожуху 402, можно использовать сварку, пайку и/или с использовать любой другой способ для прикрепления крышки 602 к кожуху 402 и герметизации на нем. Крышка 602 может быть снабжена отверстиями 604 и 606, через которые установочные гнезда 408 и 410 можно заполнять герметизирующим материалом 450 и 452. Когда установочные гнезда 408 и 410 заполнены, отверстия 604 и 606 можно заполнять или герметизировать для предотвращения доступа к герметизирующему материалу 450 и 452 скважинной текучей среды.

На фиг.7 показан вид сечения вискозиметра 700 с вибрирующим проводом с загерметизированными опорами 708 и 710. На фиг.8 показан вид в плане вискозиметра 700. Вискозиметр 700 включает в себя металлический кожух 702, включающий в себя трубопровод 704. Трубопровод 704 обеспечивает проход скважинной текучей среды во время, например, отбора образцов и/или операции анализа текучей среды для определения ее вязкости. Для определения вязкости вискозиметр 700 дополнительно включает в себя провод 706, удерживаемый в натянутом состоянии между двумя электропроводными опорами 708 и 710.

Опоры 708 и 710 механически соединены с кожухом 702 и крышкой 712 или закреплены между ними с использованием токонепроводящих герметичных уплотнений 714, 716, 718, и 720. Герметичные уплотнения 714-720 можно выполнять с использованием, например, стекла, керамики, и/или любых других токонепроводящих материалов для предотвращения установления электрического контакта опор 708 и 710 с кожухом 702 и/или крышкой 710.

Опоры 708 и 710 можно электрически соединять с электронной схемой 422. Электронная схема 422 может включать в себя генератор сигналов, анализатор, устройства передачи данных и/или другие электронные компоненты для определения вязкости скважинной текучей среды и/или осуществления связи с другими частями скважинного инструмента. Электронная схема 422 электрически соединена с опорами 708 и 710 проводами 724 и 726, проходящими через проходы 728 и 730 в кожухе 702. Проходы 728 и 730 изолированы от скважинной текучей среды герметичными уплотнениями 716 и 720. В результате, опоры 708 и 710 можно более просто устанавливать и соединять с электронной схемой 422, чем опоры 416 и 418, показанные на фиг.4-6.

Вискозиметр 700 может дополнительно включать в себя температурный датчик 732, определяющий температуру скважинной текучей среды. Температурный датчик 732 механически соединен с кожухом 702 герметичным уплотнением 734 и электрически соединен с электронными компонентами 422 проводом 736, проходящим через проход 738. Проход 738 изолирован от скважинной текучей среды герметичным уплотнением 734.

Вискозиметр 700 дополнительно включает в себя магниты 740 и 742. На фиг.7 магнит 742 закрыт магнитом 740 и не показан. Оба магнита 740 и 742 показаны на виде в плане на фиг.8.

Показанные на фиг.8 герметичные уплотнения 716 и 720 закрыты герметичными уплотнениями 714 и 718, соответственно. Трубопровод 704 обеспечивает прохождение скважинной текучей среды через кожух 702. Провод 706 и опоры 708 и 710 предпочтительно не мешают проходу потока текучей среды.

Как магниты 412 и 414, показанные на фиг.4-6, так и магниты 740 и 742, можно вставлять в установочные гнезда или полости 744 и 746 в кожухе 702. Полости 744 и 746 могут быть меньше полостей 408 и 410 фиг.4-6, поскольку изолированные опоры 430 и 432 не нужны для прокладки проводов 724 и 726 к электронной схеме 422. Фактически, полости 744 и 746 можно выполнить точно подходящими под магниты 740 и 742. В некоторых вариантах оставшееся пространство полостей 744 и 746 можно заполнять герметизирующим материалом, таким как герметизирующие материалы 450 и 452, описанные применительно к фиг.4-6. Как описано выше, герметизирующий материал можно использовать в комбинации с гибкой крышкой 712 для уравновешивания давления текучей среды, действующего на кожух 702 в трубопроводе 704.

Для установки провода 706 и опор 708 и 710 в кожух 702 крышка 712 может первоначально не быть скрепленной с кожухом 702. Кроме того, герметичные уплотнения 714-720 первоначально не применяют. Как показано на фиг.7, опоры 708 и 710 можно вводить в соответствующие отверстия 748 и 750 под опоры в кожухе 702. Опоры 708 и 710 затем электрически соединяют с проводами 724 и 726 через проходы 728 и 730. Когда опоры 708 и 710 электрически соединены с проводами 724 и 726, опоры 708 и 710 можно механически соединить с кожухом 702 или прикрепить к нему герметичными уплотнениями 716 и 720. Например, расплавленное стекло или расплавленный керамический материал можно применять в опорах 708 и 710. Расплавленное стекло или расплавленный керамический материал затем охлаждается и твердеет с образованием герметичных уплотнений 716 и 720.

В некоторых других вариантах опоры 708 и 710 можно герметизировать на месте перед электрическим соединением опор 708 и 710 с проводами 724 и 726. В таком варианте опоры 708 и 710 могут проходить через герметичные уплотнения 716 и 720 для обеспечения электрического соединения с проводами 724 и 726.

Магниты 742 и 744 можно вводить в соответствующие установочные гнезда 744 и 746. Магниты 742 и 744 можно вводить в гнезда 744, 746 в любое время перед установкой крышки 712. Полости 744 и 746 можно также заполнять герметизирующим материалом после введения магнитов 742 и 744 или после установки крышки 712.

После введения магнитов 742 и 744 и опор 708 и 710 крышку 712 можно закрепить на кожухе 702. Если крышка 712 выполнена из металла, ее можно приваривать и/или припаивать к кожуху 702. После прикрепления крышки 712, опоры 708 и 710 находятся, по меньшей мере, частично в отверстиях в крышке 712. В результате, когда герметично уплотняющий материал размещается в отверстиях, содержащих опоры 708 и 710, герметичные уплотнения 714 и 718 должны механически соединять опоры 708 и 710 с крышкой 712.

Провод 706 можно прикреплять к опорам 708 и 710 в любое время после установки опор 708 и 710 в кожухе 702. Если провод 706 прикреплен к опорам 708 и 710 после прикрепления опор 708 и 710 к крышке 712, опоры 708 и 710 могут стать более стойкими к перемещению в результате размещения провода в натянутом состоянии 706 между опорами 708 и 710.

На фиг.9 показан вид сечения вискозиметра 900 с вибрирующим проводом с крышкой 902, включающей в себя магниты 904 и 906. Вискозиметр 900 можно использовать для реализации вискозиметра 60, показанного на фиг.3. Крышка 902 механически соединена с магнитами 904 и 906. Крышку 902 и магниты 904 и 906 устанавливают одновременно в кожух 908 с введением магнитов 904 и 906 в полость 910 комплементарной формы. Крышку 902 затем прикрепляют к кожуху 908 сваркой или пайкой. Сварка или пайка изолирует полость 910 магнитов 904 и 906 от воздействия скважинной текучей среды, которая может повреждать магниты 904 и 906.

Кожух 908 дополнительно включает в себя трубопровод 912 для воздействия на вибрирующий провод 914 скважинной текучей средой. Трубопровод 912 проходит параллельно магнитам 904 и 906 и, таким образом, магниты 904 и 906 создают магнитное поле в трубопроводе 912 поперек вибрирующего провода 914. Провод 914 удерживают в трубопроводе 912 две опоры 916 и 918. На фиг.9 показана опора 918, закрытая опорой 916. Каждая из опор 916 и 918 соединена с электронной схемой 422 соответствующими проводами 920 и 922.

На фиг.10 показан вид в плане вискозиметра с вибрирующим проводом фиг.9, который иллюстрирует пример позиционирования и соединений между опорами 916 и 918 и проводами 920 и 922. Провода 920 и 922 могут проходить по любому пути (путям) через кожух 908 от электронных компонентов 422 на соответствующие опоры 916 и 918.

На фиг.11 показан вид сечения вискозиметра 1100 с вибрирующим проводом, включающего в себя съемный блок 1102 датчиков. На фиг.12 показан вид в плане вискозиметра 1100 фиг.11. Вискозиметр 1100 можно использовать для реализации вискозиметра 60, показанного на фиг.3. Кожух 1104 включает в себя установочное гнездо или полость 1106, в которую можно вводить съемный блок 1102 датчиков. После введения съемного блока 1102 датчиков крышку 1108 можно прикреплять к кожуху 1104.

Съемный блок 1102 датчиков включает в себя трубопровод 1110, магниты 1112 и 1114, токопроводящие опоры 1116 и 1118, и провод 1120. Токопроводящие опоры 1116 и 1118 удерживают провод 1120 в натянутом состоянии в трубопроводе 1110 для погружения провода 1110 в скважинную текучую среду. Провод 1120 может вибрировать в магнитном поле, образуемом магнитами 1112 и 1114 при пропускании переменного тока через провод 1120. Для подачи переменного тока на токопроводящие опоры 1116 и 1118 и провод 1120, съемный блок 1102 датчиков дополнительно включает в себя провода 1122 и 1124, электрически соединенные с соответствующими проводами токопроводящих опор 1116 и 1118. Провода 1122 и 1124 электрически и механически соединены с соответствующими опорами 1126 и 1128. Опоры 1126 и 1128 электрически соединены соответствующими проводами 1130 и 1132 с электронной схемой 422.

Кожух 1104 также включает в себя трубопроводы 1134 и 1136, показанные на фиг.12. Трубопроводы 1134 и 1136 совмещают с трубопроводом 1110, когда съемный блок 1102 датчиков вводят в установочное гнездо 1106. При совмещении трубопроводов 1134, 1136, 1110 скважинная текучая среда может свободно проходить вокруг провода 1120 и токопроводящих опор 1116 и 1118.

Вискозиметр 1100 с вибрирующим проводом обеспечивает простое удаление и/или замену блока 1102 датчиков. Например, съемный блок 1102 датчиков можно выполнить с конкретным натяжением провода 1120 для вибрирования в конкретном диапазоне резонансной частоты. Натяжение на проводе 1120 может являться необходимым для ожидаемого диапазона вязкости скважинной текучей среды, но может являться нежелательной для вязкостей ниже или выше ожидаемого диапазона. Поэтому, другой съемный блок датчиков можно также выполнить с натяжением выше или ниже натяжения провода 1120. Для быстрого изменения натяжения провода в вискозиметре 1100 с вибрирующим проводом, блок 1102 датчиков удаляют с откреплением проводов 1122 и 1124 от опор 1126 и 1128 и с удалением блока 1102 датчиков из установочного гнезда 1106. Затем другой съемный блок датчиков вставляют в установочное гнездо 1106, и соответствующие провода прикрепляют к опорам 1126 и 1128. Крышку 1108 можно затем прикреплять или повторно прикреплять к кожуху 1104.

На фиг.13 показан изометрический вид варианта съемного блока 1102 датчиков фиг.11. Съемный блок 1102 датчиков включает в себя провода 1122 и 1124 для электрического соединения токопроводящих опор 1116 и 1118 с электронной схемой 422. Провода 1122 и 1124 могут также включать в себя соединительные устройства 1302 и 1304 для механического соединения проводов 1122 и 1124 с опорами 1126 и 1128.

Трубопровод 1110 проходит по длине съемного блока 1102 датчиков. Магниты 1112 и 1114 можно вводить в съемный блок 1102 датчиков, например, через установочные гнезда или полости 1306 и 1308, не проходящие по всей длине съемного блока 1102 датчиков. В некоторых других вариантах полости 1306 и 1308 проходят по всей длине съемного блока 1102 датчиков для введения и удаления магнитов 1112 и 1114. В некоторых вариантах один из концов или оба конца полостей 1306 и 1308 закрыты для предотвращения выпадения магнитов 1112 и 1114.

На фиг.14 показан график 1400 зависимости значений натяжения и удлинения для двух проводов и конфигурации опор 1402 и 1404. Как упомянуто выше, величина натяжения участка провода вискозиметра влияет на резонансную частоту вибраций. Если натяжение слишком малое, частота может быть слишком низкой. Аналогично, если натяжение слишком большое, частота может быть слишком высокой. Часто устанавливается необходимый диапазон частоты для оптимизирования или регулировки силы сигнала для соответствия возможности реагирования по частоте анализатора сигнала.

На примере графика 1400 фиг.14 показана взаимосвязь значений натяжения и удлинения двух проводов или кривые 1406 и 1408. На кривой 1406 показана взаимосвязь значений натяжения и удлинения провода и конфигурации 1402 опор. На кривой 1408 показана взаимосвязь значений натяжения и удлинения провода и конфигурации 1404 опор.

Провод и конфигурация 1402 опор включают в себя две опоры 1410 и 1412, механически соединенные с трубопроводом 1414. Опоры 1410 и 1412 удерживают провод 1416 в натянутом состоянии. Опоры 1410 и 1412 жестко прикреплены к сторонам трубопровода 1414. Таким образом, любое значение удлинения между опорами 1410 и 1412 обусловлено почти полностью значением удлинения провода 1416. В отличие от этого, провод и конфигурация 1404 включают в себя две опоры 1418 и 1420, механически соединенные с трубопроводом 1422. Опоры 1418 и 1420 удерживают провод 1424 в натянутом состоянии. В отличие от опор 1410 и 1412, опоры 1418 и 1420 могут деформироваться при натяжении провода 1424 с увеличением или уменьшением длины между опорными точками. Деформацию опор 1418 и 1420 можно регулировать, изменяя толщину (например, диаметр) опор 1418 и 1420 и/или используя различные материалы. В некоторых примерах, таких, как показанные на фиг.17E и 17F, опоры 1418 и/или 1420 могут являться консольными опорами, изгибающимися под натяжением провода 1424. Каждая единица удлинения между опорными точками на проводе 1424 и опорах 1418 и 1420 обуславливает меньшее значение натяжения провода 1424, чем удлинение провода 1416, и значение натяжения провода 1424 необходимого диапазона легче получить, поскольку диапазон удлинения значительно больше. Это особенно важно, когда трубопровод 1422 и опоры 1418 и 1420 расширяются в условиях температуры и давления на забое скважины.

Соответствующие углы наклона линий 1406 и 1408 основаны на податливости опор 1410, 1412, 1418, 1420. Опоры 1410, 1412, 1418, 1420 можно выполнять более или менее гибкими для различных длин провода и/или различных размеров инструмента вискозиметра. В инструментах меньшего размера можно использовать жесткие опоры, такие как опоры 1410 и 1412. В отличие от этого, в инструментах, где пространство для удлинения больше, можно использовать опоры 1418 и 1420 для более простого получения необходимого диапазона натяжения.

На фиг.15 показана схема варианта провода и конфигурации 1500 опор для поддержания провода в натянутом состоянии. Конфигурацию 1500 опор можно использовать в любом варианте вискозиметра с вибрирующим проводом, показанном на фиг.4-12 и описанном выше. Конфигурация 1500 опор включает в себя опоры 1502, 1504, 1506. Опоры 1502, 1504, 1506 механически соединены с трубопроводом 1508 для прохождения скважинной текучей среды во время операции отбора образца с погружением в нее вибрирующего провода 1510. Опоры 1504 и 1506 являются токопроводящими и могут подавать переменный ток на провод 1510, обуславливающий вибрацию провода 1510 с необходимой частотой в присутствии магнитного поля.

Провод 1510 дополнительно соединен с опорой 1502 пружиной 1512. Опора 1502 может быть нетокопроводящей для предотвращения блуждающих токов или коротких замыканий. Пружина 1512 создает, по существу, постоянное натяжение провода 1510 для поддержания резонансной частоты в необходимом диапазоне. Пружину 1512 можно выполнить создающей натяжение провода 1510 и удерживающей провод на опоре 1504. Провод 1504 затем вибрирует между опорами 1504 и 1506, но не создает вибрации пружины 1512.

На фиг.16 показана схема провода и опоры конфигурации 1600 трубопровода для поддержания провода в натянутом состоянии. Конфигурация 1600 трубопровода является аналогичной конфигурации 1500, показанной на фиг.15, и может использоваться в любых вискозиметрах с вибрирующим проводом, показанных на фиг.4-12 и описанных выше.

Вариант провода, опоры и конфигурации 1600 включает в себя две трубы 1602 и 1604 трубопровода. Пружина 1606 раздвигает трубы 1602 и 1604 трубопровода. Первая опора 1608 механически соединена с первой трубой 1602 трубопровода, а вторая опора 1610 механически соединена со второй трубой 1604 трубопровода. Каждая или обе опоры 1608 и 1610 могут также быть электрически соединены с соответствующими трубами 1602 и/или 1604. Опоры 1608 и 1610 удерживают провод 1612 в натянутом состоянии и могут проводить переменный ток через провод 1612, обуславливая вибрацию провода 1612 в присутствии магнитного поля.

Пружина 1606 раздвигает трубы 1602 и 1604 трубопровода, а провод 1612 и опоры 1608 и 1610 удерживают трубы 1602 и 1604 соединенными вместе. Таким образом, усилие, прикладываемое на трубы 1602 и 1604 пружиной 1606, является противодействующим силе натяжения провода 1612. Пружину 1606 можно, поэтому, использовать для управления натяжением провода 1612 и поддержанием частоты вибрации в необходимом частотном диапазоне. Пружина 1606, имеющая более высокую жесткость или константу пружины, может поддерживать более высокое значение натяжения провода 1612. В отличие от этого, выполнение пружины 1606 с более низкой жесткостью или константой пружины может обеспечивать более низкое значение натяжения провода 1612.

На фиг.17A-17F показаны варианты провода, опоры, и конфигураций 1702, 1704, 1706, 1708, 1742, 1744 для электрического разъединения вибрирующего провода и несущих опор с трубопроводом. Конфигурации 1702, 1704, 1706, 1708, 1742, 1744 трубопроводов можно выполнять в любом примере вискозиметра с вибрирующим проводом, показанным на фиг.4-12 и описанном выше.

На фиг.17A показан вариант конфигурации 1702 с использованием электрических токонепроводящих опор 1710 и 1712. Токонепроводящие опоры 1710 и 1712 могут быть непосредственно прикреплены к токопроводящему трубопроводу 1714. Вибрирующий провод 1716 можно затем закреплять между токонепроводящими опорами 1710 и 1712. Для соединения проводов 1716 с генератором сигналов 1717 для приема переменного тока, подводящие провода 1718 и 1720 могут быть соединены с вибрирующим проводом 1716. В некоторых примерах, подводящие провода 1718 и 1720 проходят через токонепроводящие опоры 1710 и 1712 от вибрирующего провода 1716 за пределы трубопровода 1714.

На фиг.17B показан другой вариант конфигурации 1704 с использованием электропроводных опор 1722 и 1724, электрически разъединенных или изолированных от электропроводного трубопровода 1714 токонепроводящими соединительными устройствами 1726, 1728, 1730, и 1732. Провод 1716 прикреплен к токопроводящим опорам 1722 и 1724, электрически соединенным с генератором 1717 сигналов проводами 1718 и 1720 для подачи переменного тока в провод 1716.

На фиг.17C показан другой вариант конфигурации 1706 с использованием отдельных механически соединенных токопроводящих труб 1734 и 1736. Трубы 1734 и 1736 также электрически разъединены или изолированы друг от друга токонепроводящим материалом 1738, который можно наносить на любые площади, где трубы 1734 и 1736 в ином случае могут иметь механический и/или электрический контакт. Электропроводные опоры 1722 и 1724 затем механически и электрически соединяют соответственно с трубами 1734 и 1736. Провод 1716 закрепляют в натянутом состоянии на опорах 1722 и 1724. Затем можно пропускать переменный ток по проводу 1716 через опоры 1722 и 1724 и/или трубы 1734 и 1736, обуславливающий вибрацию провода 1716 с резонансной частотой в присутствии магнитного поля. Для подачи переменного тока, опоры 1722 и 1724 и/или трубы 1734 и 1736 можно электрически соединять с генератором сигналов 1717 проводами 1718 и 1720.

На фиг.17D показана другая конфигурация 1708, включающая в себя токонепроводящую трубу 1740, механически соединенную с электропроводными трубами 1734 и 1736. Токопроводящие трубы 1734 и 1736 и токонепроводящую трубу 1740 можно объединить для создания трубопровода. Электропроводные опоры 1722 и 1724 механически и электрически соединены с соответствующими токопроводящими трубами 1734 и 1736 для удержания провода 1716 в натянутом состоянии между опорами 1722 и 1724. Затем можно подавать переменный ток в провод 1716 через опоры 1722 и 1724 и/или трубы 1734 и 1736, обуславливающий вибрацию провода 1716 с резонансной частотой в присутствии магнитного поля. Генератор сигналов 1717 может подавать переменный ток в провод 1716 по проводам 1718 и 1720, электрически соединенным с опорами 1722 и 1724 и/или токопроводящими трубами 1734 и 1736. Токонепроводящая труба 1740 предотвращает короткое замыкание от обхода провода 1716 через токопроводящие трубы 1734 и 1736.

На фиг.17E показан другой вариант конфигурации 1742, включающей в себя электропроводные консольные опоры 1746 и 1748. Каждая из консольных опор 1746 и 1748 прикреплена в соответствующей точке к трубопроводу 1714 посредством токонепроводящих уплотнений 1726 и 1730. Вибрирующий провод 1716 удерживается в натянутом состоянии между опорами 1746 и 1748. С прикреплением каждой из консольных опор 1746 и 1748 в одной точке вместо многочисленных точек, опоры 1746 и 1748 являются более гибкими и поддерживают более единообразное натяжение на вибрирующем проводе 1716, как описано выше применительно к фиг.14. Опоры 1746 и 1748 электрически соединены с генератором сигналов 1717 проводами 1718 и 1720 для подачи тока на вибрирующий провод 1716. Кроме того, опоры 1746 и 1748 примера механически соединены с одной стороной трубопровода 1714, и поэтому провода 1718 и 1720 можно пропускать через одно установочное гнездо вместо двух установочных гнезд (например, установочных гнезд 408 и 410 на фиг.4).

На фиг.17F также показан вариант конфигурации 1744, включающей в себя электропроводные консольные опоры 1746 и 1748. В отличие от примера конфигурации 1742 фиг.17E, консольные опоры 1746 и 1748 фиг.17F механически соединены с трубопроводом 1714 на его противоположных сторонах. Провода 1718 и 1720 можно тогда пропускать через два установочных гнезда (например, установочные гнезда 408 и 410 фиг.4) вместо одного установочного гнезда.

На фиг.18 показана схема варианта вискозиметра 1800 с вибрирующим проводом, включающего в себя электромагниты 1802 и 1804. Электромагниты 1802 и 1804 создают магнитное поле поперек вибрирующего провода 1806 в трубопроводе 1808. Электромагнит 1802 выполнен с использованием провода 1810, намотанного спирально вокруг высокопроницаемого магнитного сердечника 1812. Аналогично, электромагнит 1804 выполнен с использованием провода 1814, намотанного спирально вокруг высокопроницаемого магнитного сердечника 1816. Магнитные сердечники 1812 и 1816 можно выполнять с использованием, например, ферритового материала.

Провода 1810 и 1814 намотаны вокруг соответствующих сердечников 1812 и 1816 в одном направлении для создания магнитного поля одного направления. Для создания магнитного поля переменный ток подают в провода 1810 и 1814 от генератора сигналов 1818. Провод 1810 электрически соединен с генератором сигналов 1818 проводами 1820 и 1822. Аналогично, провод 1814 электрически соединен с генератором сигналов 1818 проводами 1824 и 1826. Провода 1820-1826 подают переменный ток от генератора сигналов 1818 в провода 1810 и 1814.

При подаче переменного тока, электромагниты 1802 и 1804 создают магнитное поле, перпендикулярное проводу 1808. При подаче тока в провод 1808, провод 1808 вибрирует. Абсолютное значение вибрации пропорционально напряженности магнитного поля и току, проходящему через провод 1808. При увеличении тока на электромагнитах 1802 и 1804 увеличивается напряженность магнитного поля и увеличивается абсолютное значение вибрации. В результате, электромагниты 1802 и 1804 можно применять для точного измерения вязкостей различных типов текучих сред.

На фиг.19 показана схема вискозиметра 1900 с вибрирующим проводом, включающего в себя съемный трубопровод 1902. Вискозиметр 1900 можно использовать для выполнения вискозиметра 60, показанного на фиг.3. Трубопровод 1902 можно выполнять с использованием конфигураций 1702, 1704, 1706, 1708, 1742 и/или 1744 трубопроводов примеров, показанных на фиг.17A-17F. Трубопровод 1902 введен в кожух 1904, и применены уплотнения 1906 и 1908. Уплотнения 1906 и 1908 предотвращают доступ скважинной текучей среды к компонентам в кожухе 1904. Уплотнения 1906 и 1908 можно выполнять, например, сваркой, пайкой и/или с использованием эластомерных уплотнений. При введении отдельного трубопровода 1902 в кожух 1904 вискозиметр 1900 можно быстро собирать, и различные трубопроводы 1902 можно быстро менять местами для увеличения скорости отбора проб и тестирования. Трубопроводы 1902 могут отличаться материалами, конструкцией (например, токопроводящих путей) и/или размером.

Кожух 1904 дополнительно включает в себя одно или несколько установочных гнезд или камер 1910. Установочные гнезда 1910 могут вмещать, например, магниты, электромагниты, электропроводку и/или другие компоненты выполнения вискозиметра с вибрирующим проводом, описанного в данном документе. Кроме того, установочное гнездо (установочные гнезда) 1910 можно заполнять герметизирующим материалом, таким как материал, описанный выше применительно к фиг.4-6. Герметизирующий материал предохраняет компоненты в установочных гнездах 1910.

Способы, устройство и этапы изготовления, описанные в данном документе, являются только примерами и объем данного изобретения ими не ограничен. Напротив, данное изобретение охватывает каждое устройство, способ и этап изготовления, действительно подпадающие под объем прилагаемой формулы изобретения, как напрямую, так и по доктрине эквивалентов.

1. Кожух вискозиметра с вибрирующим проводом, содержащий трубопровод, проходящий через кожух и обеспечивающий воздействие на первый провод скважинной текучей среды, полость в кожухе для размещения магнита и прокладки одного или нескольких дополнительных проводов от трубопровода к генератору сигналов, первую и вторую электропроводные опоры, механически соединенные с кожухом для удержания первого провода в натянутом состоянии в трубопроводе, и уплотнение, механически соединенное с кожухом для предотвращения доступа к магниту скважинной текучей среды.

2. Кожух вискозиметра по п.1, в котором первый провод способен вибрировать в ответ на подачу переменного электрического тока на первый провод через токопроводящие опоры.

3. Кожух вискозиметра по п.2, в котором генератор сигналов предназначен для генерирования переменного электрического тока и электрически соединен с первым проводом через первую и вторую токопроводящие опоры.

4. Кожух вискозиметра по п.1, в котором уплотнение содержит герметизирующий материал в полости для предотвращения контакта одного или нескольких дополнительных проводов, магнита или генератора сигналов со скважинной текучей средой.

5. Кожух вискозиметра по п.4, в котором герметизирующий материал способен прикладывать первое давление текучей среды от скважинной текучей среды на трубопровод для уравновешивания второго давления текучей среды от скважинной текучей среды в трубопроводе.

6. Кожух вискозиметра по п.1, дополнительно содержащий вторую полость для размещения второго магнита.

7. Кожух вискозиметра по п.6, в котором уплотнение содержит герметизирующий материал для предотвращения контакта первого и второго магнитов или генератора сигналов со скважинной текучей средой.

8. Кожух вискозиметра по п.7, в котором уплотнение дополнительно содержит гибкую крышку для предотвращения контакта между скважинной текучей средой и герметизирующим материалом и приложения давления текучей среды к герметизирующему материалу от скважинной текучей среды.

9. Кожух вискозиметра по п.6, дополнительно содержащий первое и второе отверстия, проходящие между первой и второй полостью через трубопровод для удержания первой и второй токопроводящих опор.

10. Кожух вискозиметра по п.6, в котором уплотнение содержит крышку, механически соединенную с первым и вторым магнитами и с кожухом.

11. Кожух вискозиметра по п.1, в котором первая токопроводящая опора способна деформироваться в ответ на увеличение натяжения первого провода.

12. Кожух вискозиметра по п.1, в котором первая токопроводящая опора прикреплена к, по меньшей мере, кожуху или трубопроводу во множестве точек.

13. Кожух вискозиметра по п.1, в котором первая и вторая токопроводящие опоры механически соединены с кожухом и электрически изолированы от кожуха керамическим или стеклянным уплотнением.

14. Кожух вискозиметра по п.1, в котором трубопровод содержит первую и вторую электропроводные трубы, механически соединенные и электрически изолированные друг от друга.

15. Кожух вискозиметра по п.14, в котором первая и вторая электропроводные трубы механически соединены через пружину для обеспечения, по существу, постоянного натяжения первого провода.

16. Кожух вискозиметра по п.14, в котором первая и вторая электропроводные трубы механически соединены и электрически изолированы друг от друга электрической токонепроводящей трубой.

17. Кожух вискозиметра по п.1, в котором магнит является электромагнитом.

18. Кожух вискозиметра по п.1, в котором первая токопроводящая опора является консольной опорой.

19. Вискозиметр с вибрирующим проводом, содержащий генератор сигналов, и кожух, содержащий первый трубопровод и полость, гидравлически соединенную с первым трубопроводом, и съемный блок датчиков, размещенный в полость и содержащий второй трубопровод, который, при введении его в полость, по существу, совмещен с первым трубопроводом, магнит для создания магнитного поля поперек трубопровода, первую и вторую токопроводящие опоры, удерживающие электропровод во втором трубопроводе, и первый и второй сигнальные провода для электрического соединения соответствующих первой и второй токопроводящих опор с генератором сигналов.

20. Вискозиметр по п.19, в котором кожух дополнительно содержит первое и второе крепления для механического прикрепления первого и второго сигнальных проводов к кожуху.

21. Вискозиметр с вибрирующим проводом, содержащий металлический кожух, содержащий полость и трубопровод, гидравлически разъединенный с полостью, первую и вторую электропроводные опоры, электрически изолированные от металлического кожуха и проходящие из полости в трубопровод, электропровод, удерживаемый в натянутом состоянии между первой и второй электропроводной опорами для вибрирования в ответ на электрический сигнал, магнит, расположенный в полости и проходящий параллельно электропроводу, анализатор, электрически соединенный с первой и второй электропроводными опорами через, по меньшей мере, полость для определения вязкости на основе вибрации электропровода, и герметизирующий материал для заполнения полости для гидравлического разъединения полости от трубопровода и от скважинной текучей среды, окружающей металлический кожух.

22. Вискозиметр с вибрирующим проводом, содержащий кожух, содержащий трубопровод для прохода скважинной текучей среды, провод, вибрирующий в трубопроводе в ответ на переменный ток, крышку, соединенную с кожухом, первую и вторую электропроводные опоры, удерживающие провод в натянутом состоянии в трубопроводе и герметично уплотненные между кожухом и крышкой, и анализатор, электрически соединенный с первой и второй электропроводными опорами для измерения напряжения обратной полярности на проводе для определения вязкости скважинной текучей среды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области биомедицинских технологий и может быть использовано для измерения вязкости крови в процессе забора крови из кровеносного сосуда для проведения анализов крови.

Изобретение относится к области анализа физических свойств жидкостей. Устройство содержит емкость со шкалой для отбора пробы с размещенным в ней штоком с поршнем, программно-аппаратный комплекс для измерения времени и температуры, трубку для пропускания жидкости в емкость при отборе пробы для определения условной вязкости, термистор, который может быть установлен на трубке при определении микропенетрации, деэмульгирующей способности и показателя динамики нагрева жидкости, конус, который может быть установлен вместо поршня на шток с помощью резьбы при определении микропенетрации, пробку или крышку, которая может быть установлена на штуцер емкости вместо трубки при определении микропенетрации и деэмульгирующей способности, и подставку для установки емкости.

Изобретение относится к области биомедицинских технологий, касается способа определения коэффициента вязкости крови с использованием стандартного медицинского лабораторного оборудования, которое может быть использовано для гемореологического экспресс-анализа, непосредственно во время процедуры забора крови для лабораторных анализов осуществлять определение (замер) вязкости крови - важного информативного и диагностического показателя как самой крови и сосудистой системы, так и некоторых органов, изменяющих при заболеваниях реологические свойства крови.

Изобретение предназначено для применения в химической промышленности, агропромышленном комплексе, производстве строительных материалов и других отраслях. Способ определения коэффициента неоднородности смеси трудноразделимых сыпучих материалов включает подсчет числа проб, минимально допустимого веса пробы, отбор проб смеси и ее компонентов.

Изобретение относится к области определения физико-механических свойств порошкообразных материалов - текучести, то есть способности порошка протекать через данное сечение в единицу времени под воздействием движущей силы.

Изобретение относится к технической физике, а именно к способам контроля и измерения физических параметров веществ, и предназначено для экспресс-диагностики однородности высокотемпературных металлических расплавов на основе Fe, Со, Ni в условиях цеха, путем бесконтактного определения вязкости этих расплавов посредством измерения параметров затухания крутильных колебаний тигля с образцом сплава в измерительной установке.

Изобретение относится к способам контроля физико-химических свойств жидкостей, в частности к способам контроля вязкости, и может найти применение в различных отраслях промышленности, например химической, нефтехимической и др.

Изобретение относится к области анализа нефтепродуктов и позволяет определить прокачиваемость и фильтруемость нефтепродуктов при низких температурах, а также степень их загрязнения.

Изобретение относится к реометру для густых материалов, а также к устройству и способу оценки создаваемого для преодоления сопротивления подаче густого материала в трубопроводе давления подачи с помощью такого реометра.

Изобретение относится к области физической и коллоидной химии (физико-химических измерений), а более конкретно - к способам определения точки (момента) потери текучести методом вибрационной вискозиметрии, и позволяет определить точку гелеобразования путем измерения вязкости (механического сопротивления) в сосудах различного размера. Способ определения точки гелеобразования методом вибрационной вискозиметрии заключается в том, что гелеобразующий раствор помещают в измерительные сосуды разного диаметра, инициируют процесс и непрерывно регистрируют механическое сопротивление раствора в обоих сосудах, строят полученные реологические зависимости на одном графике и по графику определяют точку гелеобразования как область расхождения полученных таким образом кривых. Техническим результатом является повышение точности измерений и большей объективности определения точки гелеобразования за счет использования ячеек различного размера. 2 ил.

Изобретение относится к области приборного исследования строительных материалов путем определения их физических свойств, в частности к исследованию реологических свойств текучих сред (предельного сопротивления сдвига, вязкости, градиента скорости деформирования) и анализа материалов путем определения их текучести и может быть использовано для определения реологических свойств у различных формовочных смесей специальных бетонов, оценки этих свойств и классификации смесей по реологическим свойствам. Способ определения реологических свойств высокотекучих формовочных смесей включает заполнение устройства исследуемыми смесями, выполнение измерений и их регистрацию, по которому формовочную смесь заливают в трубу, установленную вертикально с возможностью осевого перемещения без зазора между нижним торцом трубы и днищем поддона. Затем поднимают трубу на заданную величину зазора между нижним торцом трубы и днищем поддона, при этом формовочная смесь выливается из трубы и свободно растекается на днище поддона, измеряют и фиксируют требуемые методикой параметры: высоту столба смеси, оставшейся в трубе; время вытекания смеси из трубы от начала до конца вытекания; размер пятна расплывшейся формовочной смеси, и прибор для реализации способа определения реологических свойств высокотекучих формовочных смесей. Прибор содержит емкость для заполнения формовочными смесями, в котором емкость для заполнения формовочными смесями выполнена в виде трубы, установленной вертикально с возможностью осевого перемещения, прибор снабжен поддоном, направляющей, жестко установленной на поддоне, и механизмом осевого перемещения трубы. При этом ход механизма осевого перемещения трубы выбран равным зазору между нижним торцом трубы и днищем поддона, удовлетворяющему требованиям способа определения реологических свойств формовочных смесей, при этом он снабжен системой заполнения поддона водой и организации циркуляции воды. Техническим результатом является упрощение методики испытаний и конструкция прибора, расширение эксплуатационных возможностей изделия, повышение достоверности получаемых результатов, снижение стоимости прибора и испытаний. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к испытаниям смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), используемых при резании материалов. Способ оценки технологической эффективности смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), по которому осуществляют измерение действительного коэффициента трения в течение 10-20 с применением оцениваемой СОЖ и без нее, максимальную скорость охлаждения температурного датчика в испытываемой СОЖ и на воздухе (без СОЖ) от температуры, возникающей в зоне резания, до комнатной температуры. Затем рассчитывают коэффициент комплексной эффективности по формуле: , где KСОЖ - коэффициент трения, полученный с применением испытываемой СОЖ; KбезСОЖ - коэффициент трения, полученный без применения СОЖ; VбезСОЖ - скорость охлаждения на воздухе; VСОЖ - скорость охлаждения, полученная с применением испытываемой СОЖ. Техническим результатом является значительное снижение трудоемкости и времени исследования эффективности СОЖ при заданных режимах, а также учет смазочного и охлаждающего действия СОЖ. 5 ил., 1 табл.

Настоящее изобретение относится к области металлургии и машиностроения. Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является определение вязкоупругих свойств металлов с помощью зондового акустического метода. Стенд для исследования вязкоупругих свойств металлов состоит из задающего переменный сигнал генератора, индукционного механического осциллятора, упругий элемент которого изготовлен в виде тонкой металлической балки с закрепленным на ней ударным зондом, а также образца для исследования, к которому подведен пьезоэлектрический звукосниматель. Сигналы с генератора и звукоснимателя подаются на двухканальный компьютерный осциллограф. Техническим результатом является возможность безразрушительной диагностики вязкоупругих свойств металлов и сплавов с помощью измерения амплитуды акустических сигналов, возникающих при ударе зонда о поверхность твердого тела. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретения относятся к измерительной технике, а именно к способам и устройствам для определения различных параметров жидкостей, в частности нефтепродуктов, хранимых или перевозимых в резервуарах, и могут быть использованы в системах определения объема и массы жидкостей. Датчик характеристик среды с вибрационным чувствительным элементом и встроенным термопреобразователем перемещают в исследуемой жидкости на различных уровнях погружения и измеряют плотность и вязкость жидкости, контролируя изменение частоты колебаний чувствительного элемента датчика, одновременно измеряя температуру жидкости. Измерение уровня производят путем подсчета количества сигналов за определенную длину перемещения датчика. Обрабатывая данные плотности, вязкости и температуры определяют такие параметры жидкости, как уровни ее расслоения и уровни границ раздела сред жидкость/воздух, нефтепродукт/подтоварная вода. Устройство для реализации способа содержит датчик 1, состоящий из вибродатчика 1.1 и термопреобразователя 1.2. Датчик 1 прикреплен к ленточному кабелю 2, наматываемому на барабан 3, который вращается шаговым двигателем 4. Кабель 2 при своем протягивании вращает измерительное колесо 5 с энкодером 6. Кабель 2 снабжен индуктивным датчиком 7 натяжения и датчиком 8 верхнего положения. Другой конец кабеля 2 соединен с электронным блоком 9. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и области применения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретения могут быть использованы в коксохимической промышленности. Способ подготовки угля для получения кокса включает набивание угля в емкость для получения образца, на который помещают материал, имеющий сквозные отверстия, проходящие сверху донизу, нагревают полученный образец и измеряют расстояние проникновения, на которое расплавленный образец проникает внутрь указанных сквозных отверстий. Расстояние проникновения индивидуальной марки угля устанавливают на заданном значении или на значении, меньшем, чем заданное. Заданное значение расстояния проникновения марки угля, который должен быть подготовлен, определяют по уравнениям: расстояние проникновения = 1,3 х а х logMFc (1) или расстояние проникновения = а' х logMFc+b(2), где а и а' постоянные, составляющие от 0,7 до 1,0 от коэффициента logMF, полученного с помощью измерения расстояния проникновения, и значения logMF, по меньшей мере, одного из углей, который удовлетворяет условию logMF < 2,5, и построения линии регрессии, которая проходит через начало координат, с использованием измеренных значений, и где MFc представляет собой максимальную текучесть по Гизелеру для угля, который должен быть подготовлен, а где b представляет собой постоянную, определенную с помощью среднего значения стандартного отклонения расстояния проникновения или больше и среднего значения, умноженного на 5, или меньше. Заданное значение расстояния проникновения должно составлять 15 мм или должно представлять собой среднее значение расстояния проникновения видов угля, умноженное на 2, или больше. Изобретения позволяют более точно оценить термопластичность угля и спекающей добавки и получить высокопрочный металлургический кокс. 8 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил., 4 табл., 1 пр.

Изобретения могут быть использованы в коксохимической промышленности. Способ оценки термопластичности углей или спекающих добавок включает набивку угля или спекающей добавки в емкость с получением образца, размещение слоя набивки из частиц на образце, нагрев образца с поддержанием при этом образца и слоя набивки при постоянном объеме или с приложением постоянной нагрузки на слой набивки, измерение расстояния проникновения, представляющее собой термопластичность угля, на которое расплавленный образец проникает в полости слоя набивки, и оценку термопластичности образца с использованием измеренного значения. Способ получения кокса включает измерение расстояния проникновения, которое представляет собой термопластичность угля, по отношению к углю или углям, которые должны быть добавлены к смеси коксующихся углей и которые имеют логарифмическое значение максимальной текучести по Гизелеру, logMF, не меньше чем 3,0. Определяют отношение смешивания посредством определения пропорций углей, имеющих логарифмическое значение максимальной текучести по Гизелеру, logMF, не меньше чем 3,0, таким образом, чтобы средневзвешенное значение измеренного расстояния или расстояний проникновения было не больше 17 мм. Изобретения позволяют более точно оценить термопластичность угля и спекающей добавки и получить высокопрочный металлургический кокс. 5 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил., 5 табл., 4 пр.

Настоящее изобретение касается расчета измерительной системой вязкости жидкости, подаваемой с измерительной системы на диагностический анализатор. Способ расчета вязкости жидкости в зонде, предназначенном для аспирации или дозирования, содержащий этапы, на которых: измеряют эталонное давление (Pэт., Pref), представляющее собой давление в измерительном наконечнике при отсутствии дозирования или аспирации. Затем производят дозирование или аспирацию жидкости при наличии объема воздуха между жидкостью и механизмом насоса зонда; прекращают аспирацию или дозирование. Далее измеряют давление (Pпрекр., Pstop) в наконечнике в момент времени (t), который представляет собой момент прекращения аспирации или дозирования. Затем измеряют давление (Pпрекр.', Pstop') в наконечнике в момент времени (t'), имеющий место после момента времени t и рассчитывают вязкость как функцию Pэт., Pпрекр. и Pпрекр.'. Техническим результатом является обеспечение возможности расчета вязкости при сравнительно малых объемах жидкости, в частности, в процессе измерения характеристик жидкости в диагностическом анализаторе, а также повышение точности. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к технической физике, а именно к способам и устройствам контроля физических параметров: вязкости, электропроводности, плотности, поверхностного натяжения у образцов металлических расплавов. Оно может быть использовано на металлургических предприятиях, в исследовательских центрах, при выполнении лабораторных работ в вузах. Предложенный способ, основанный на измерении параметров на одной из обмоток силового трансформатора, отличается тем, что измеренные параметры сравнивают с заранее заданной пороговой величиной, при достижении электрическим параметром пороговой величины принимают решение о прекращении работы нагревателя и его замены. Устройство, содержащее нагреватель, силовой трансформатор, терморегулятор, блок контроля параметров, подключенный к одной из обмоток силового трансформатора, датчик температуры, термопара, компьютер, соединенный с терморегулятором, датчиком температуры и блоками контроля электрических параметров, отличается тем, что в него введено устройство сравнения из двух блоков с регулируемыми порогами, мультиплексор, дифференцирующий блок, логическое устройство И, сигнальные входы мультиплексора соединены с блоком контроля параметров, его управляющий вход соединен с компьютером, а выходная шина соединена с одним из входов И, другой вход которого соединен с датчиком температуры, параллельно подключенным к одному из входов дифференцирующего блока и компьютеру, другой вход дифференцирующего блока соединен с выходом И, выходы блоков сравнения подключены к компьютеру, вход одного из блоков сравнения соединен с выходом дифференцирующего блока, вход другого блока сравнения соединен с выходом логического устройства И. Техническим результатом изобретения является устранение непредсказуемого прерывания экспериментов, ускорение, упрощение и удешевление экспериментов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение предоставляет датчик для расходомера, который может использоваться в различных устройствах для измерений параметров потока, использующих полупроводниковые либо керамические терморезисторы. Изобретение включает устройство для определения расхода потока жидкости, проходящего в трубе, изготовленной из материла, имеющего низкую теплопроводность, имеющее датчик, расположенный по меньшей мере частично внутри стенки трубы, при этом часть датчика, по сути, параллельна внутренней поверхности стенки, при этом датчик в рабочем состоянии соединен с управляющим и отображающим устройством. Датчик содержит печатную плату (РСВ), на которой установлены по меньшей мере два терморезистора: верхний по потоку терморезистор, служащий для базовых измерений, и расположенный на расстоянии нижний по потоку терморезистор с самоподогревом. Управляющее и отображающее устройство периодически измеряет электрическое сопротивление терморезисторов для формирования сигналов, которые обрабатываются электронными средствами управляющего и отображающего устройства для указания значений расхода потока. Технический результат - повышение точности измерения, надежности работы и расширение области применения. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх