Сигнальное устройство жидкости в буровой скважине

 

СИГНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ЖИДКОСТИ В БУРОВОЙ СКВАЖИНЕ, содержащее корпус из электроизоляционного материала и электрод, укрепленный в верхней части корпуса и соединенный с сигнальным проводом, причем между корпусом и электродом образована открытая снизу полость, отличающееся тем, что, с целью обеспечения использования устройства в условиях высокоминерализованнои жидкости путем исключения смачивания жидкостью части поверхности корпуса, электрод гидроизолирован со стороны сигнального провода и объем полости определяется из соотношения ЛЛ- Ртах Ттах «У, V -п--.f; fmin 1 min где Y -объем полости, м; Ртах и - соответственно максимально и Pmiti минимально возможные давления в полости, кгс/м ; Ттах и -соответственно максимально и миTmirt нимально возможные температуры в полости. К; объем части полости, расположенной выше поперечной плоскости, отстояшей от наивысшей точки полости на расстояние Е, и, исключающее смачивание поверхности полости в окрестности электрода , м-з. 00 00 2. И

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зш Е21В 704

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3534690/22-03 (22) 05.01.83 (46) 15.08.84. Бюл. № 30 (72) Э. К. Грудкин, И. М. Гольдман и Д. И. Вербицкий (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро герметичных и скважинных насосов (53) 622.242.7 (088.8) (56) 1. ТУ 16-539, 845-74, лист. 47, рис. 6. (54) (57) СИГНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ЖИДКОСТИ В БУРОВОЙ СКВАЖИНЕ, содержащее корпус из электроизоляциоиного материала и электрод, укрепленный в верхней части корпуса и соединенный с сигнальным проводом, причем между корпусом и электродом образована открытая снизу полость, отличающееся тем, что, с целью обеспечения использования устройства в

„SU„„1108187 А условиях высокоминерализованной жидкости путем иСключения смачивания жидкостью части поверхности корпуса, электрод гидроизолирован со стороны сигнального провода и объем полости определяется из соотношения ртак Трах

1 i in Гд, > где V — объем полости, мз;

Pm „— соответственно максимально и минимально возможные давления в полости, кгс/м ;

Tmaxи — соответственно максимально и минимально возможные температуры в полости, К; — объем части полости, расположенной выше поперечной плоскости, отстоящей от наивысшей точки

Ю полости на расстояние г,, м, исключающее смачивание поверхности полости в окрестности электрода мз.

1108187

Изобретение относится к сигнальным устройствам в буровых скважинах и может быть применено в датчиках сухого хода и уровня в скважинах с высокоминерализованной жидкостью.

Известно сигнальное устройство жидкости в буровой скважине, например; датчик сухого хода, содержащее корпус из электроизоляционного материала и электрод, укрепленный в верхней части корпуса и соединенный с сигнальным проводом, причем между корпусом и электродом образована открытая снизу полость (1).

Однако данное устройство характеризуется невозможностью его применения в условиях высокоминерализованной жидкости, так как жидкость поступает по зазору между сигнальным проводом и корпусом к месту соединения электрода с проводом, поверхность корпуса в зазоре и снаружи покрывается солевой электропроводящей коркой. В результате электрод заземляется через соляную корку и при понижении уровня жидкости ниже электрода электрическая цепь остается замкнутой по солевой корке, йокрывающей поверхность корпуса в зазоре и снаружи.

Кроме того, при,изменении уровня жидкости в скважине в большом диапазоне соответственно изменяется заглубление датчика, а так как объем его полости мал, жидкость смачивает всю внутреннюю поверхность корпуса, которая также покрывается солевой коркой и электрическая цепь остается замкнутой при понижении уровня жидкости ниже электрода по солевой корке, покрывающей поверхность корпуса изнутри и снаружи.

Данный датчик работоспособен, если жидкость имеет низкую минерализацию: при понижении уровня жидкости ниже электрода цепь разрывается, так как корпус выполнен из эЛектроизоляционного материала, а солевая корка не образуется. Если же устройство применено в качестве датчика сухого хода скважинного электронасосного агрегата, работающего на высокоминерализованной жидкости, то при пониженИи уровня жидкости ниже датчика, последний не отключает агрегат, вследствие этого агрегат выходит из строя.

Цель изобретения — обеспечение использования сигнального устройства в условиях высокоминерализованной жидкости путем исключения сщчивания жидкостью части поверхности корпуса в окрестности электрода.

Поставленная цель достигается тем, что в сигнальном устройстве жидкости в буровой скважине, содержащем корпус из электроизоляционного материала и электрод, укрепленный в верхней части корпуса и соединенный с сигнальным проводом, причем между корпусом и электродом образована открытая снизу полость, электрод гидроизолирован со стороны сигнального провода и объем полости определяется из соотношения

i Ax Ttll + K

pmi . Tria

> где — объем полости мз р „-Màêñèìàëüíî и минимально возр;„можные давления в полости соответственно, кгс/м ;

Таюх и-максимально и минимально возможные температуры в полости соответственно, К ;

15 — объем части полости, расположенный выше поперечной плоскости, отстоящей на расстоянии f, м, от наивысшей точки полости, исключающем смачивание поверхности полости в окрестности электрода, 20 м

Гидроизоляция электрода со стороны сигнального провода исключает смачивание электрода и образование солевой корки в зазоре между сигнальным проводом и корпу25 сом.

Объем Уполости, определенный по формуле, обеспечивает при максимальном сжатии газа в полости, вызванном изменением дав ления и температуры, объем сжатого газа, 30 скопившегося в верхней части полости, больший или равный Ютолщиной (исключающей смачивание окрестности электрода, а следовательно, отложение на последней солевой корки, что не позволяет электроду заземлиться. Толщина воздушной прослойки

З5 E определяется конструктивно или экспериментально. Она зависит от смачиваемости поверхности корпуса жидкостью, от точности монтажа устройства (отклонение от вертикальности), от диаметров электрода и полости в верхней части, а также от вибрации устройства и скорости изменения давления и температуры. Например, если скорость изменения давления и температуры небольшая и вибрация незначительны, то конструктивно можно принять 1= 5 мм.

Если же имеют место вибрации, резкие скачки давления (взрывы), то длина ьдолжна быть увеличена.

На чертеже изображено устройство, применяемое в качестве датчика сухого хода или датчика уровня.

Сигнальное устройство содержит корпус

1 из электроизоляционного материала и электрод 2, укрепленный в верхней части корпу55 са и соединенный с сигнальным проводом 3, причем между корпусом и электродом 2 образована открытая снизу полость 4. Электрод 2 гидроизолирован гидроизолятором 5

1108187 у Рюрик ° Tmax

Рр (п Tmsn

Ушак К

У m(tl

Составитель И. Карбачинская

Редактор Н. Воловик Техред И. Верес Корректор О. Ти гор

Заказ 5379/22 Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий (!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал -ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (в данном случае зазор между проводом 3 и корпусом 1 залит эпоксидным клеем. Объем полости 4 определен из соотношения где V — объем полости 4, мЗ;

Ьмк g — максимально и минимально возРпт/л можные давления в полости 4 соответственно, кгс/м ; t0

-максимально и минимально возможные температуры в полости 4 соответственно, К; () — объем части полости 4, расположенной выше поперечной плоскости а-а, отстоящей от наивысшей точки полости 4 на расстоянии 1,м, исключающем смачивание поверхности 4 в окрестности электрода, м

Устройство работает следующим обра- 20 зом.

Когда уровень жидкости в скважине ниже электрода, в полость 4 объемомЧзаходит воздух под атмосферным давлением P (это давление — минимально возможное в полости 4, так как при погружении датчика

25 под уровень жидкости давления в полости 4 повышается) и при температуре Т1. Когда уровень жидкости в скважине увеличивается, то благодаря гидроизолятору 5 жидкость не смачивает часть поверхности корпуса 1 в зазоре между корпусом 1 и приводом 3 и следовательно солевая корка не образуется, а газ в полости 4 сжимается по закону Менделеева-Кла йперона:

const. (4)

Обозначим давлением, объем и температуру соответственно Р, Vp и Т,. Тогда р V Ра V (7.) откуда p . у, Ча = p > V. (3)

Объем V — постоянный и равен объему полости 4. Следовательно, объем Ча становится минимальным, когда

Р =Рп1;,; Та =Т„,.„; Р = Р„, . -"Т (4)

Необходимым условием исключения смачивания корпуса в окрестности электрода

2 внутри полости 4 является наличие воздушной прослойки достаточной толщины 3, Следовательно объем газа

Ч пыл= (/ (5) Подставляя (4) и (5) в (3), получаем

oTKylLB ° P @к ° 1

Таким образом, в худшем случае (в начальный момент давление минимально и температура максимальна, а в конечный момент давление максимально и температура минимальна) воздух в полости 4 сжимается до объема (/, обеспечивающего воздушную прослойку толщиной исключающей смачивание окрестности крепления электрода

2 к корпусу I и отложение на ней солей.