Скважинный расходомер

 

Изобретение относится к геофизическому исследованию скважин.Цель - определение фазы контролируемой среды . Устр-во содержит датчик, включающий крьшьчатку 10 ,с валом. В. последнем установлен постоянный магнит 1 1 с возможностью взаимодействия с герконами 12. Датчик имеет поплавок 13 с установленным на нем постоянным магнитом 14, геркон 15 фазы среды, два диода и резистор. Датчик соединен кабелем связи с наземным блоком. Последний содержит дешифраторы направления потока и фазы среды, формирователь , индикаторы фазы среды и направления потока, таймер, ключ и счетчик. В газовой среде поплавок 13 расположен на расстоянии от геркона 15 фазы среды. Последний не срабатывает . Крыльчатка 10 вращается в потоке газа. В зависимости от направления потока изменяются порядок срабатывания герконов 12 и форма импульсов , передаваемых по кабелю на поверхность . Направление потока определяется дешифратором и индикатором с & (Л 1S / о О9 QD 10 fi

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 В 21 В 47/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4271711/23-03 (22) 30.06.87 (46) 07.03.89. Бил. Р 9 (71) Иркутское отделение Всесоиэноrо научно-исследовательского института методики и техники разведки (72) А.ДЛлисеев, Г.П.Грущецкий и В.Г.Пакулов (53) 622.241 (088. 8). (56) Разработка технических требований к комплексу технических средств тампонирования геологоразведочных скважин в многолетнемерзлих породах, Отчет, Иркутск, 1982, ВНТК центр, гос.регистрации 810910014 с,8-25. (54) СКВАЖИНН11Й PACXOgONEP (57) Изобретение относится к геофизическому исследовании скважин. Цель— определение фазы контролируемой среды. Устр-во содержит датчик, вкличаищий крильчатку 10 .с валом, В послед„„SU„„1463907 А 1 нем установлен постоянный магнит Il с воэможностьи взаимодействия с герконами 12. Датчик имеет поплавок 13 с установленным на нем постоянным магнитом 14, геркон 15 фазы среди, два диода и резистор. Датчик соединен кабелем связи с наземным блоком.

Последний содержит дещифраторы направления потока и фаэи среды, формирователь, индикаторы фазы среды и направления потока, таймер, клич и счетчик, В гаэовоч среде поплавок

13 расположен на расстоянии от геркона 15 фази среды. Последний не срабатывает. Крыльчатка 10 вращается в потоке газа. В зависимости от направ- д ления потока изменяится порядок срабатывания герконов 12 и форма импульсов, передаваемых по кабели на поверхность, Направление потока опре- С, деляется дещифратором и индикатором

1463907

|направления потока в наземном блок», !

В потоке жидкости нйпланок 13 всплы вает. Магнит 14 приближается к гер кону 15. Контакты последи»го замыкаются. Аорма передаваемого импульса изменяется, Последний проходит дешифратор Аази среди, а на индикаторе фазы среды фиксируется смена АаИзобретение относится к приборам ( для геофизических исследований сква,жин, а именно к устройствам для опре деления расхода жидкости и газа в ( скважинах, и может быть использова.но при пненмогпдродинампческих иссле(, дона нп ях, и ep e с ек а емых, ск в ажи ной (,пронпцаемых интервалов.

Цель изобретения — определение

;фазы контролируемой среди. !

На фиг, 1 приведена структурная, схема расходомера; на фиг.2 — схема,, тическое изображение датчика", на, Аиг, 3 — сечение Л-A на фиг,2; на фиг. 4 — электрическая схема датчи( ка; на фиг. 5 — временные диаграммы .работы датчика; на фиг. 6 — принципиальная схема расходомера; на, фиг. 7 — временные диаграммы работы, расходомера, Скважинный расходомер содержит датчик 1, выход которого соединен с входом дещифратора ? направления потока и входом дешифратора 3 фазы среди, формирователь 4 импульса,индикатор 5 направления потока, вход которого подключен к первому выходу дещифратора 2 направлепи потока,второй выход которого соединен с первым входом ключевого элемента 6, выход последнего соединен с входом счетчика 7, индикатор 8 фазы среды, вход которого подключен к выходу дешифратора 3 фазы среды, таймер 9, соединенный с вторым входом ключевого элемента 6. Датчик 1 содержит крыльчатку 10 с устанонленным на ней первым постоянным магнитом 11, магнитоуправляемые элементы 12, попланок 13 с укрепленным на нем вторым постоянным магнитом 14, магнитоуправляемый эле3bI. Счетчик в Heÿeìíîì блок» фиксирует н цифровой форм» скорость вращения крыльчатки 10 ° Применение устр-ва позволяет использовать одножильный кабель связи и комплексировать измерения расхода, направления потока и фазы среди. 7 ил. мент 15 фазы среди, расположенний с возможностью взаимодействия с втоpblM постоянным магнитом 14„первый

16 и второй 11 контакты магнитоуправляемих элементов 12, третий контакт 1Я магнитоуправляемого элемента

15 Аазы среды, первый 19 и второй ?0 диоды, резистор 21. Первый постоянный магнит 11 и магнитоуправляемие эле10 менты 12 образуют тахометрический преобразователь. Наземный блок включает н свой состав стабилизированный источник питания {не показан).

Датчик 1 соединен с наземным бло15 ком кабелем 2?. связи, Точка ?3 соединения диодов 19 и 20 является входом датчика 1. Дешифратор 2 направления потока содержит компараторы 24 и

25, транзисторы 26 и 27, логические

20 элементы 28-35, светодиоды 36 и 37.

ДещиАратор 3 фази среды содержит компаратор 38, транзистор 39, логические элементы 40-43, светодиоды 44 и

45. Формирователь 4 импульса содержит компаратор 46, транзистор 47. логические элементы 48-51. Таймер 9 содержит логические элементы 52-54 и счетчик 55.

Скнакинний расходомер работает

30 следующим образом, Датчик 1 скважинного расходомера н зависймости от фазы контролируемой среды может находиться в потоке жидкости или газа. При исследовании газоной среды поплавок 13 расположен на расстоянии от магнитоупранляемого элемента 15 фазы среды, исключающем возможность его срабатывания.

При этом контакты 18 разомкнуты,что

40 не позволяет импульсу с формирователя 4 импульса пройти на выход датчика 1.!

463907

Крыльчатка 10 вращается под действием потока газа со скоростью,пропорциональной расходу, и в направлении, зависящем от направления потока.При

5 движении потока вниз крыльчатка 10 вращается, например, по часовой стрелке. При этом укрепленный íà ее валу постоянный магнит 11 поочередно замыкает контакты магнитоуправляе- 10 мых элементов 12 тахометрического преобразователя. Причем имеется .определенный отрезок времени одновременного нахождения их в замкнутом состоянии, 15

К. точке 23 электрической схемы датчика 1 приложено напряжение Пя „ .

При указанном направлении вращения крыльчатки 10 вначале замыкается контакт 17 магнитоуправляемого элемента 2д

1 2. Из электрической схемы следует, что срабатывание этого контакта не обеспечивает прохождение тока по цепи на выход датчика 1. Далее срабатывает другой магнитоуправляемый эле- 25 мент 12 и замыкается его контакт 16 (при еще замкнутом контакте 17). На выходе датчика 1 появляется напряжение, равное входному U „ „, (момент времени t, фиг.5а), При дальнейщем 30

I вращении в момент времени Ф, q размыкается контакт 17, при этом ток течет по цепи диод 19, контакт 16, резистор 21 и часть напряжения падает на резисторе 21. При дальнейнем вращении крыльчатки в момент времени размыкается контакт 16 %. цепь разры-. вается. При дальнейщем вращении в указанном направлении последовательность работы повторяется, при этом 4р на выходе датчика 1 действует им- .-: пульсное напряжение. Форма импульсов показана на диаграмме фиг.5а), один ( импульс соответствует одному обороту крыльчатки 10. Эти ..импульсы по 45, двухпроводному кабелю 22 связи поступают на вход дещифратора ? направле.ния потока, Компараторы 24 и 25 разделяют импульсы по амплитуде напряжения 5О (фиг.7б). При этом на компараторе

24 дещифратора 2 получается импульс продолжительностью, равной dt +

+ dtq, а на компараторе 25 Dt,, Имl I пульс с продолжительностью, равной

8t, + D t„, прступает с транзисто(, ра 76 дещифратора 2, на формирователь коротких импульсов, собранный на логических элементах 28 - 30, Èìпульсы, полученные на этом формирователе, поступают на С-вход статического синхронного Rh-триггера, собранного на логических элементах 31, 32, 34 и 35. Эти импульсы являются тактирующими .для данного триггера (фиг,7в), Импульсы продолжительностью at 1 с логического элемента 28 денифратора 2 поступают на вход логического элемента (инвертора) 33, с выхода которого инверсный и прямой импульсы поступают на R- u S-входы триггера (элементы 31,32, 34 и 35). Если импульс с. инвертора 33 по времени совпадает с тактирующим, то триггер устанавливается в состояние, при котором на Р-выходе его действует логический "0". При форме импульса, который образуется при вращении крыльчатки 10 по часовой стрелке (поток пВниз"), импульс с инвертора 33 не совпадает по времени с тактирующим (фиг 7в г) и триггер переключается, Иа выходе ф появляется логический "0" и светодиод 37 светится, это. означает, что поток, например, направлен "Вниз1 .

° При вращении крыльчатки 1О против часовой стрелки (поток "Вверх ) импульс на выходе датчика 1 имеет форму, соответствующую направлению потока и показанную на диаграмме фиг.5à — моменты времени t",,, t г, При этом на RS-входах и С-входе триггера (элементы 31,3?,34 и 35) импульсы совпадают (Фиг.7a,ã) и на

Q-выходе этого триггера появляется логическая- "1" и, следовательно,логический "0" на Р-выходе. При этом светится светодиод 36 — поток

"Вверх".

Таким образом, состояние триггера (элементы 31,3?, 34 и 35), определяемое последовательностью импуль-. сов с датчика 1, позволяет определить направление вращения крыльчатки 10 и, соответственно, потока.

Фазу среды определяют следующим образом.

Импульс продолжительностью (8t, +

+ 41,) поступает одновременно и на формирователь, собранный на логических элементах 48 — 51, Импульсы этого формирователя управляют компаратором 46, на котором и формируется импульсное напряжение, форма которого показана на диаграмме фиг,7д,Это

1463907

10 напряжение поступает по кабелю 22 связи на вход 23 (фиг.4) датчика l, Если датчик 1 скважинного расходомера попадает в поток жидкости, то поплавок 13, всплывая, замыкает контакт 18 магнитоуправляемого элемен:та 15. Отрицательный импульс Пз со временем а1; (фиг.7д) по цепи диод

;20, контакт 18, контакт 17 проходит на выход датчика 1 (Аиг.4), в ре",óëü,тате суммарный импульс имеет Аорму„ ! показанную на диаграмме Аиг.5б.Этот импульс определения фазы среды выделяется компаратором 38 и поступает с транзистора 39 íà D-вход статичес,кого синхронного D-триггера, собранного на элементах 40 — 43, на С-вход которого поступают импульсы с Аорми-! рователя, собранного на эпементах ,48 — 51, В .зависимости от наличия или отсутствия импульсов íà D-входе этого триггера он находится в одном из двух стабильных состояний, что и ин дицируют светодиоды 44 и 45. Импуль,сы с Аормирователя (элементы 48-51) подаются также и на ключевой элемент, 6, через который они поступают на счетчик 7. На другой вход ключевого элемента 6 подается сигнал с тайме ра 9, собранного из элементов 5?-55 и представляющего собой генера тор с регулируемой частотой следования импульсов и счетчик 55, с выхода которого сигнал поступает на второй вход ключевого элемента 6 и на вход генератора таймера 9. При работе последнего на выходе счетчика 55, устанавливается логическая ".1",разрещая тем самым прохождение импульсов через ключевой элемент 6 на счетчик 7. По приходу десятого импульса с генератора на вход счетчика

55, на выходе появляется логический

"О", что запрещает прохождение импульсов на счетчик 7 и работу генератора (элементы 52-54).

Таким образом, можно и:змерить количество оборотов крыльчатки 1О за определенное время и соответственно расход потоКа.

Для работы устройства требуется двухпроводная линия связи, т.е.прак тически любой бронированный одно15

ЗО

55 жильный каротажный кабель или экранированный провод, Расходомер позволяет при выполнении исследований в любой точке скважины автоматически измерить значение расхода среды, направление потока и определить фазу среды, @ о р м у л а и з о б р е т е н и я

Гкважинный расходомер, содержащий датчик, включающий крыльчатку с валом, на котором расположен первый постоянный магнит с возможностью взаимодействия с первым и вторым магнитоуправляемыми элементами, кабель связи и наземный блок, содержащий дещифратор и индикатор направления потока, таймер, ключевой элемент и счетчик, при этом вход деиифратора направления потока соединен кабелем связи с выходом датчика, первый выход подключен к индикатору направления потока, второй выход соединен с первым входом ключевого элемента, второй вход и выход которого соответственно подключены к таймеру и входу счетчика; о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью определения фазы контролируемой среды, он снабжен магнитоуправляемым элементом фазы среды, поплавком с укрепленным на нем вторым постоянным магнитом, первым и вторым диодами, резистором, Аормирователем импульса, дещифратором и индикатором Аазы среды, причем выход и вход Аормирователя импульса соответственно подключены к входу датчика и выходу денифратора направления потока, вход которого соединен через дещифратор фазы среды с входом индикатора фазы среды, при этом поплавок установлен в датчике с возможностью взаимодействия второго постоянного магнита с магнитоуправляемым элементом фазы среды, причем контакты первого и второго магнитоуправляемых элементов включены последовательно, параллельно контакту в торого магнитоуправляемого элемента подключен резистор, параллельно контакту первого магнитоуправляемого элемента. включена цепь, состоящая из контакта магнитоуправляемого элемента Аазы среды и двух последовательно сое- диненных диодов, средняя точка соединения которых является входом датчикаа. !

463907

21

«Жил на

Rut

1463907 аг

re. r

Р м

Составитель А,Рыбаков

Техред Л.Сердюкова

Корректор Н,Король

Редактор М.Бпанар

Заказ. 804/39 Тираж 514 .. Подписное

ЗНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Фю

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