Устройство для измерения давления в скважине

 

Союз Советских

Социалистических („l 595498

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Рвслчблии!

1 м с .:-. r A

1

1 вт ° . - -". - .. .!кчаок- .."

l i .)!, иa

1 .. ъ ф (i i;x,/ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.08.71 (21) 1689411/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.78. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 22.03.78

j (51) М, Кл.а E 21B 47/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 622.241.8 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения В. Х. М. Дулаев и Г. Г. Поляков (71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИНЕ ат f F 2 — F i 2;зт Fg F1

) и

) Изобретение относится к регистрирующим измерительным приборам, применяемым при исследовании скважин и пластов, Известны глубинные поршневые манометры с чувствительным элементом в виде цилиндрической пружины (1).

Также известно устройство для измерения давления в скважине, включающее корпус с измерительной камерой, регистрирующий узел и измерительный шток переменного диаметра (2).

Недостатками этих устройств являются относительно малые пределы измерения, большие габариты приборов из-за значительных перепадов внутреннего и наружного давлений, действующих на прибор в стволе скважины, а также невозможность использования одного прибора для замера давления и температуры.

Целью изобретения является обеспечение измерения температуры в скважине и повышение точности.

Это достигается тем, что шток выполнен разъемным и связывает измерительную камеру с дополнительной компенсирующей камерой, которой снабжен корпус устройства, причем обе камеры заполнены разнородными жидкостями и их объемы установлены в соответствии с соотношениями: где V> — объем измерительной камеры, см, V — объем компенсирующей камеры, см аь P< — соответственно коэффициенты рас5 ширения и сжимаемости жидкости в измерительной камере; а2, P — соответственно коэффициенты объемного расширения и сжимаемости жидкости в компенсирую10 щей камере.

F, Рз — площади сечения штока в сальниках, смз.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит измерительную 1 и компенсирующую 2 камеры. Через камеру 2 проходит компенсирующий шток 3, одним концом входящий в измерительную камеру, в которой имеется измерительный шток 4. Штоки

3 и 4 уплотнены сальниками 5 — 8. На измерительном штоке 4 закреплено записывающее перо 9. Запись ведется на картограмме 10, вставленной в барабан 11, приводимый во вращение часовым механизмом 12. В корпусе

25 прибора для восприятия давления имеются отверстия 13, 14 и 15. Нагрузка от внешнего давления для предохранения часового механизма воспринимается упорным подшипником 1б через валик малого диаметра 17 и гер30 метизированным узлом 18.

595498

В зависимости от того, каким будет объем камеры 2, устройство будет работать или как манометр, или как термометр. Если этот объем будет соответствовать условию

Fs — F3

1 г—

F31 где VI — объем камеры 1, см ; а — коэффициент объемного расширения жидкости камеры 1; а3 — коэффициент объемного расширения жидкости камеры 2;

Г3 — площадь сечения штока 3 в сальнике 5, см, F3 — площадь, сечения штока 3 в сальниках 6 и 7, см, то при изменении температуры жидкость камеры 2, расширяясь, вытолкнет шток 3, и верхний конец его, выходя из камеры 1, освободит в ней объем для расширяющейся в ней жидкости. При этом шток 4 остается неподвижным. При воздействии внешнего давления шток 3 входит в компенсирующую камеру, сжимая в ней жидкость до давления внешней среды, одновременно сжимая жидкость и в измерительной камере 1 до давления, не равного внешнему. Внешнее давление в измерительной камере 1 устанавливается путем перемещения штока 4, который перемещается по следующему закону;

"1 Рз р где 1„— перемещение штока 4 при изменении давления и температуры внешней среды;

F> — площадь поперечного сечения штока 4; — коэффициент сжи маем ости жидкости в полости 1;

P — коэффициент сжима ем ости жидкости в полости 2;

P — внешнее давление, кгс/см ;

VI, 4; с4 — приведены выше.

В случае работы устройства в качестве термометра объем съемной компенсирующей камеры 2 находится по следующей зависимости:

,7 Vi (F3 F2) д я

При воздействии на прибор давления шток

3, сжимая жидкость камеры 2 до давления внешней среды, входит в измерительную камеру 1, сжимая жидкость этой камеры до того же давления, При этом уравновешенный со всех сторон шток 4 остается неподвижным и будет реагировать только на изменение температуры по следующему закону:

4 где l< — перемещение штока 4 при изменении давления и температуры внешней среды;

1 —.температура внешней среды, .С.

5 Прй -воздействии на данный прибор — термометр температуры 1 жидкость, расширяясь, вытесняет шток 3 из камер 2 и 1, тем самым освобождая часть объема для расширяющейся

45

60 жидкости камеры 1. Но освобожденного объема в камере 1 не хватит для расширяющейся в ней жидкости, что обеспечивается подбором объема. Ввиду этого расширения жидкость вытесняет шток 4, занимая необходимый объем.

Для работоспособности прибора при подборе жидкостей должно соблюдаться следующее соотношение: а (> — °

Ввиду того что во всех основных узлах изобретения давление равно внешнему, прибор изготавливается тонкостенным, малогабаритным.

Изобретение позволяет измерять давление порядка 1000 — 1500 кгс/см и температуры порядка 250 — 300 C при полной компенсации одного из параметров.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления в скважине, включающее корпус с измерительной камерой, регистрирующий узел и измерительный шток переменного диаметра, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения измерения температуры в скважине и повышения точности, шток выполнен разъемным и связывает измерительную камеру с дополнительной компенсирующей камерой, которой снабжен корпус устройства, причем обе камеры заполнены разнородными жидкостями и их объемы установлены в соответствии с соотношениями

" —" (F — " „

f 2 Fg V) 1 2 F3 где V> — объем измерительной камеры, см ;

У вЂ” объем компенсирующей камеры, Ì3. а, P — соответственно коэффициенты расширения и сжимаемости жидкости в измерительной камере; а3, P3 — соответственно коэффициенты объемного расширения и сжимаемости жидкости в компенсирующей камере;

F, F3 — площади сечения штока в сальниках, см .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 457788, кл. Е 21В, 47/00, 1970.

2. Исакович Р, Я. Нефтепромысловые измерения и приборы. М., «Недра», 1966, с. 19.

595498

/7

Составитель А. Казаретова

Редактор Д. Павлова Техред И. Михайлова Корректор Е. Хмелева

Подписное

Заказ 251/11 Изд. № 279 Тираж 734

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография пр. Сапунова 2