Скважинная телеметрическая система

 

(72) Авторы 3. А. Айзуппе, В. Л. Воронель „Н. Н, Лебедева изобретения Т. Й. Тибушкина и С. А. У олойчино, Б

4 (7! } Заявитель Всесоюзный научно-исследовательско институт:, разработки и эксплуатации нефтепромысл вых труб

I (54 ) СКВАЖИННАЯ ТЕЛЕИЕТРИЧЕСКАЯ СИ ТЕИА !

Изобретение относится к бурению и добыче нефти и может быть применено для исследования работы трубных колонн

Известна телеметрическая система для измерения усилий в трубных колоннах(1).

Известна также телеметрическая система, содержащая встроенный в колонну труб упругий элемент с установленными на нем датчиками осевых

30 перемещений и глубинную измерительную аппаратуру, соединенную линией связи с приемным устройством и регистрирую- щими приборами(2)

Недостатком данного устройства является невысокая точность, так как для определения осевой нагрузки используется приближенная формула

Барлоу, применимая только для с пуи чая тонкостенных труб.

Цель изобретения — повышение точности измерения осевого усилия.

Цель достигается тем, что система снабжена установленными на упругом элементе датчиками радиалывах перемещений, датчиком давления в затрубном пространстве и функциональным преобразователем, входы которого связаны с выходами приемного узла, а выходы — с регистрами.

Приемное устройство лин1фей связи соединено с глубинной измерительной аппаратурой. При одновременном действии перепада давления и осевой силы упругий элемент удлиняется и приобретает бочкообразную форму. Последняя изменяет характеристику,осевое перемещение — осевое усилие, а наличие осевой силы влияет на характеристику радиальное перемещениеперепад давления.

Введены обозначения rG - осевое усилие, кгс; P . — внутреннее внутритрубное давление, кгсlсм ; Р -нарркное (затрубное) давление, кгс/см, hP — перепад давления, кгс/см

QP p4- Р, Д вЂ” осевое перемещение датчика, см; — первоначальная длина упругого элемента, см;(„6 К вЂ” напряжения соответственно радиальные, окружные и осевые, возникающие в теле трубы при комплексном нагруженки (наружное и внутреннее давление, осе.вое усилие), кг/см, $ — - осевая деформация трубы (относительная); В и г — соответственно наружный и внутренний радиус трубы, см; E. — модуль

УПРУГОСТИ ИатЕРИала тРУбЫг,гас Си Уй-ИО эффициент Пуассона;бр- радиальное перемещение датчика, .установленного на наружной поверхности трубы, см.

В результате комплексного нагру.пения тело трубы находится в сложно-напряженном состоянии, в связи с этим труба деформируется и получает перемещения, фиксируемые датчиком (и(7д.

Осевое перемещение определяется по формуле д =А 4 d „= ЯрР

О

В данном случае Е = const, следовательно,d -- F I (1)

Согласко обобщенному закону Гука, E (6 —,Об „вЂ” Абб}. (21

По формуле Гука (3)

Согласно формулам Ляиэ, напряжения G и gj ка наружной поверхности трубы определяются следующими зависимостями

g р Р.11 4Я (Pg- РЯ ! g2 1а рй.1» э.

Обозначимся. k = — и Р = Р +@P

1" к получйм

2. аРк б = —,Р

1-К2

Представляя значения б -, 5@ и О в формулы (2) и (1},. получим виражение для перемещения 6:

Радиальное перемещение ка наружной поверхности трубы в результате

72743 4 действия осевого усилия и перепада давления определяется по формуле

d= . R+ (-4 Р х. р

2- Е 1-К

0+4) Рк Я agR

3-К Б (--1-7

После преобразования получаем (5)

Решая совместно уравнения (4) и (5), получим выражение для 0 и Ь Р (4-К ) бР2.к (<-а } (ь) -P>(2P + Q-l) (7) 25 Таким образом, устанавливая дополнительно датчики радиальных перемещений и наружного давления, можно с учетом формулы (7} точно определить действительное значение осевого усиЗ0 лия.

На фиг, 1 изображена блок-схема скважинкой телеметрической системы; ка фиг. 2 — функциональный преобразователь, один из вариантов выполнения.

Телесистема включает упругий элемент 1, встроенный в колонку труб, на котором размещены датчики осевого перемещения 2 и датчики радиального пе-,. ремещения 3. Датчик наружного давления 4 установлен в затрубном пространстве. Для исключения влияния изгибающего усилия на упругом элементе установлены три датчика осевого усилия, расположенные через 120 и соедиО ненные последовательно. Аналогично установлены и датчики радиальных перемещений. Глубинная измерительная аппаратура содержит генераторы 5-7, в соответствующие контуры которых вклю50 чены обмотки датчиков 2-4, суммирующее устройство 8, входы которого соединены с выходами генераторов, и усилитель 9, подключенный к выходу сумми" рующего устройства. Глубинная изме55 рительная аппаратура лийкей связи 10 соединена с приемным узлом (ПУ).

Приемное устройство содержит три полосовых фильтра 11-13, которые соедине872743

5 ны с демодуляторами 14-16. Выходы де" модуляторов соединены с функциональным преобразователем !7, к выходам. которого подключены индикаторы осевого усилия, перепада давления и наружного давления.

Система работает следующим образом.

При проведении измерения внешние усилия 1,осевое усилие, внутреннее и затрубное давление) воздействуют на 1о соответствующие датчики. Изменяя их. индуктивности 1„ +ь|,, L>+a1; L +gQ генераторы формируют измерительные сигналы f< +уф f<+ f<, Г «+дФ, которые через суммирующее устройство 8 и усилитель 9 поступают в линию связи

10, В приемном устройстве сигнал раз.деляется фильтраМи 11-13, дешифруется в блоках 14-16 и поступает на функциональный преобразователь 17. На входы демодуляторов поступают частотно-модулированные -сигналы, на выходе получаем напряжения 01,11, 0, пропорциональные глубинным измеритель- ным сигналам. Для точного определения осевого усилия н радиального напряжения сигналы с выходов демодуляторов поступают в функциональный преобразователь > где выполняются математичес кие операции в соответствии с выражениями (6) и (7). В функциональном преобразователе напряжения 04 (1 и Ug через соответствующие сопротив.ления R4, R è ЙВ поступают на сопротивление R . Сопротивления подбирают ся таким образом, чтобы выполнялись

35 математические операции в соответ:ствии с выражением (7). Одновремейио сигналы 04, Ц н 0 поступают через

R>„R и К на сопротивление Rg.

Перечисленнйе сопротивления выбирают40 ся так, чтобы выполнялись математические операции в соответствии с выраже-, нием (6).Далее сигналы снимаются с

R на регистрирующий прибор @ос, с

Й - на прибор В.Р, с демодулятора 16 45 прямо на прибор Р .

Вместо датчиков радиального перемещения возможна установка датчика перапада давления. Однако установка датчика в теле упругого элемента между внутритрубной и эатрубной полостями связана с конструктивными трудностями, с необходимостью сверления упругого элемента, тщательной герме-.. тизации датчика. Установка- датчиков радиальных перемещений значительно проще, а для увеличения радиальных перемещений используется механический усилитель.

Телеметрическая. система имеет следующие технико-экономические преимущества : осуществляет корректировку показаний осевого усилия в процессе измерения, что повышает точность измерений; контролирует радиальные напряжения в зависимости от перепада давления с учетом осевого усилия; контролирует затрубное давление.

Формула изобретения

Скважинная телеметрическая сис" тема, содержащая встроенный в колонну труб упругий элемент с установленными на нем датчиками осевых перемещений и глубинную измерительную аппаратуру соединенную линией связи с приемным узлом и регистраторами, отличающаяся тем, что,: с целью повышения точности иэмерешля, она снабжена установленными на упругом элементе датчиками радиальных перемещений, датчиком давления в затрубном пространстве и функциональным преобразователем, входы которого связаны с выходами приемного узла, а выходы — с регистраторами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Ô 240587, кл. Е 21 В 47/08, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 595482, кл, Е 21 В 47/08, 1977.

872743

8972/50 Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открштий

113035, Раушская наб., д. 4/5

Заказ

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Булыгин

Редактор N. Doãîðèëÿê Техред А. Бабийец Корректор Г. Решетник