Скважинный расходомер
Использование в нефтяной промышленности для гидродинамических исследований скважин. Сущность изобретения: расходомер содержит корпус, хвостовик со штоком, турбинку, подпятники, втулки, установленные на корпусе и хвостовике с возможностью возвратно-поступательного движения, двуплечие и одноплечие тяги, пружину, закрылки, узел регистрации числа оборотов. В расходомере длина двуплечих и одноплечих тяг подобрана по формуле таким образом, что корпус и хвостовик, на которых расположены подпятники турбинки, сохраняют свое положение относительно друг друга постоянным во всем диапазоне от закрытого состояния до открытого состояния расходомера 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 47/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4834082/03 (22) 01,06.90 (46) 15,09.92. Бюл. № 34 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (72) Э,Т, Хамадеев и Г.А, Белышев (56) Габдуллин Т,Г, "Оперативное исследование скважин", М., Недра, 1981 г.
Отчет ВНИИгеофизики по теме ¹ 301—
81, 1986 г, Авторское свидетельство СССР № 1652526 по заявке ¹ 4431646/24-03, М. кл. Е 21 В 47/10, решение о выдаче а.с. от
11,08,89 r. (54) РАСХОДОМЕР СКВАЖИННЫЙ
Изобретение относится к аппаратуре для геофизических и гидродинамических исследований скважин и может быть использовано в нефтяной промышленности при исследовании действующих скважин.
Известен скважинный расходомер, содержащий пакер, электродвигатель, редуктор, турбинку, установленную в корпусе в подпятниках, Недостатком является сложность конструкции и низкая надежность работы.
Известен скважинный расходомер, содержащий пружинные пластины, которые с одной стороны шарнирно связаны с корпусом, а с другой — с хвостовиком, в полости которого расположена пружина, связывающая его через струну с корпусом. На струну посажена на гильзу турбинка, выполненная
„„. Ж„„1761947 А1 (57) Использование в нефтяной промышленности для гидродинамических исследований скважин. Сущность изобретения: расходомер содержит корпус, хвостовик со штоком, турбинку, подпятники, втулки, установленные на корпусе и хвостовике с возможностью возвратно-поступательного движения, двуплечие и одноплечие тяги, пружину, закрылки, узел регистрации числа оборотов. В расходомере длина двуплечих и одноплечих тяг подобрана по формуле таким образом, что корпус и хвостовик, на которых расположены подпятники турбинки, сохраняют свое положение относительно друг друга постоянным во всем диапазоне от закрытого состояния до открытого состояния расходомера. 2 ил. иэ эластичного материала, число оборотов которой регистрируется узлом регистрации числа оборотов.
Недостатком расходомера является низкая чувствительность, обусловленная большим моментом трения турбинки на струне, В качестве прототипа принят скважинный расходомер, содержащий выполненную из эластичного материала турбинку, установленную в полости поджатой пружиной системы двуплечих и одноплечих тяг, связывающей корпус с хвостовиком и закрепленной на них шарнирно, закрылки, размещенные на двуплечих тягах, расположенные на корпусе и хвостовике ограничители хода, в полости которых размещены подпятники с возможностью возвратно-по1761947
/ "Ь sin ц!
3F A5cos(p cg
0Е ступательного движения относительно друг друга, упоры, закрепленные на концах оси турбинки.
Недостатком расходомера является низкая надежность, объясняемая тем, что расходомер имеет единственное положение, при котором обеспечивается его работа, и любое соприкосновение системы тяг с обсадной колонной, вибрация при протяжке могут привести к выходу прибора из рабочего положения.
Целью изобретения является повышение надежности работы расходомера за счет сохранения расстояния между корпусом и хвостовиком постоянным при любых угловых положениях системы двуплечих и одноплечих тяг.
Поставленная цель достигается тем, что в расходомере, содержащем корпус, эластичную турбинку, хвостовик, втулки, соответственно установленные на корпусе и хвостовике с вазможностью возвратно-поступательного движения, двуплечие и одноплечие тяги, пружину, закрылки, узел регистрации числа оборотов турбинки, в отличие от прототипа, хвостовик выполнен со штоком, установленная на хвостовике втулка выполнена с кольцевым выступом на внутренней поверхности, а пружина установлена внутри втулки с возможностью взаимодействия с выступом и со штоком, причем величину тяг и углов наклона их к оси расходомера устанавливают из следующего выражения: где:
DF — расстояние между корпусом и хвостовиком в м;
А — длина двуплечей тяги, соединенной с корпусом, в м;
С — расстояние между центром соединения двуплечих тяг и центром соединения одноплечей тяги с двуплечей, соединенных с хвостовиком, в м;
CD — длина одноплечей тяги, соединенной с хвостовиков, м;
AF — расстояние между прямыми, параллельными оси расходомера, одна из которых проходит через центр соединения тяги с корпусом, а другая через центр соединения одноплечей тяги с xBocTQBvlKQM, в м;
p — угол поворота тяги АВ.
Путем подбора длин тяг и углов наклона их к геометрической оси расходомера, расстояние между двумя точками, одна из которых расположена на хвостовике, а другая—
55 на корпусе, обеспечивается постоянным во всем диапазоне изменения угла расходомера, Таким образом при раскрытии расходомера, корпус сохраняет свое положение относительно хвостовика, На корпусе и хвостовике расположены опоры, следовательно, межопорное расстояние сохраняется постоянным в процессе раскрытия и закрытия расходомера, Повышение надежности работы достигается за счет расширения диапазона работоспособности расходомера.
На фиг, 1 показан общий вид расходомера; на фиг. 2 показана кинематическая схема расходомера, Сквансинный расходомер содержит корпус 1 (см. фиг. 1), хвостовик 2, связанный с корпусом 1 посредством поджатых пружиной 3 шарнирно закрепленных между собой двуплечих 4 и одноплечих 5 тяг. На двуплечих тягах со стороны их крепления к корпусу закреплены закрылки 6. Одни концы — верхних двуплечих тяг 4 шарнирно соединены с корпусом 1. Другие концы двуплечих тяг 4 — нижних, шарнирно соединены с втулкой 7 хвостовика 2, Одни концы верхних одноплечих тяг связаны со втулкой 8, а нижних — с хвостовиком 2, Пружина 3 поджимается штоком 9, продетым через пружину 3 и ввернутым в хвостовик 2. Втулка 7 охватывае хвостовик 2, пружину 3 и шток 9 и имеет возможность возвратно-поступательногс движения относительно них. На втулке 7 вс внутренней полости в верхней ее части вы. полнен выступ К, взаимодействующий е пружиной 3. Один подпятник 10 установле на корпусе, другой — на хвостовике 2. Е полости центратора, образованного двупле чими тягами 4 и одноплечими тягами 5, ус тановлена выполненная из эластичног< материала турбинка 11, На корпус 1 уста новлен узел 12 регистрации числа оборота турбинки 11.
На кинематической схеме (фиг, 2);
А, В, С, D, Š— шарниры;
А — длина двуплечей тяги, соединен ной с корпусом, в м (расстояние между цен тром шарнира А и В);
С — длина верхнего плеча нижней дву плечей тяги в м;
BE — длина двуплечей тяги, соединен ной с хвостовиком, в м;
CD — длина одноплечей тяги, соединен ной с хвостовиком, в м;
AF — расстояние между прямыми, парал лельными оси расходомера, одна из кото рых проходит через центр соединени двуплечей тяги с корпусом, а другая чере центр соединения одноплечей тяги с хвоста виком, в м;
1761947
rp — угол наклона к геометрической оси расходомера тяги АВ.
Работа устройства заключается в следующем.
Перед спуском прибора в скважину, турбинку 11 сминают и прикрывают закрылками 6. Закрылки 6 удерживают турбинку 11 в сложенном состоянии и предохраняют ее в процессе спуска по колонне насосно-компрессорных труб. При выходе из насоснокомпрессорных труб двуплечие 4 и одноплечие тяги раскрываются под действием пружины 3, которая, воздействуя на выступ К во внутренней полости втулки 7, перемещает ее относительно хвостовика 2 и штока 9. После раскрытия системы тяг, представляющий собой центратор, эластичная турбинка 11 за счет сил упругой деформации раскрывается и начинает под действием потока скважинной жидкости вращение в опорах 11. Регистрация числа оборотов турбинки 11 производится с помощью узла регистрации 12, по которым судят о расходе скважинной жидкости.
Путем подбора на ЭВМ величин тяг и значения AF обеспечивается величина DF постоянной в пределах изменения угла поворота р ведущей тяги, благодаря чему выполняется условие сохранения величины межопорного расстояния с учетом допустимых предельных отклонений по СТ СЭВ
144 — 75.
Одним из вариантов длин тяг расходомера для эксплуатационной колонны с условием диаметром 146,1 мм может быть следующий:
АВ=0,23 м;
СВ=0,072 м;
ВЕ=0,165 м;
CD=0,05515 м;
АГ=0,002 м; р =0 — 14
В расходомере, обеспечив величину длин тяг, которые удовлетворяют соотношению: (Ab sin Vl
2F=AI3cos ЬЕ достигается выполнение условия сохранения величины межопорного расстояния постоянным. Как в раскрытом состоянии, так и в сложенном состоянии и в других промежуточных положениях, расстояние между опорами остается постоянным. Межопор5 30 ное расстояние не зависит от угла наклона рычагов, следовательно. система двуплечих и одноплечих тяг может соприкасаться со стенками обсадной колонны, обеспечивая центрацию прибора в стволе обсадной колонны. Система двуплечих и одноплечих тяг выполняет не только функцию удержания опор на строго определенном расстоянии, но и функцию центратора, т.е. обеспечивает удержание расходомера в центре сечения обсадной колонны. Формула изобретения Скважинный расходомер, содержащий корпус, эластичную турбинку, хвостовик, втулки, соответственно установленные на корпусе и хвостовике с возможностью возвратно-поступательного движения, двуплечие и одноплечие тяги, пружину, закрылки, узел регистрации числа оборотов турбинки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет сохранения расстояния между корпусом и хвостовиком постоянным при любых угловых положениях системы двуплечих и одноплечих тяг, хвостовик выполнен со штоком, втулка, установленная на хвастовике, выполнена с кольцевым выступом на внутренней поверхности, а пружина установлена внутри втулки с возможностью взаимодействия с выступом и со штокам, причем величину длин тяг и углов наклона их к оси расходомера устанавливают из следующего выражения: где DF — расстояние между корпусом и хвостовиком,м; А — длина двуплечей тяги, соединенной с корпусом,м; С — расстояние между центром соединения одноплечей тяги с двуплечей, соединенных с хвостовиком, м; CD — длина одноплечей тяги, соединенной с хвостовиком, м; AF — расстояние между прямыми, параллельными оси расходомера, одна из которых проходит через центр соединения двуплечей тяги с корпусом, а другая через центр соединения двуплечей тяги с корпусом, а другая через центр соединения одноплечей тяги хвостовиком, м; BE — длина двуплечей тяги, соединенной с хвостовиком, м; p — угол поворота тяги АВ, 1761947 1761947 Составитель Э.Хамадеев Техред М.Моргентал Корректор И.Муска Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3242 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
