Устройство для измерения дебита жидкости или газа в скважине

 

ОП ИСАНИ Е,941559

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистическим

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 819321 (51) М.К . (22) Заявлено 10.07.80 (21) 2954844/22-03 с присоединением заявки №вЂ”

Е 21 В 47/10

Гесударстеавлмй кемлтет (23) Приоритет— (53) УДК 622.241 (088.8) СССР

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 17.07.82 лв делам лэеаретелкй и еткрмтий

В. А. С. Илгарубис, П. М. Дауетас, Ю.-В. НР; Жют ждл- — — — ----, и В. Б. Черный 1 (72) Авторы изобретения

Институт физико-технических проблем энергетики

АН Литовской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕБИТА ЖИДКОСТИ

ИЛИ ГАЗА В СКВАЖИНЕ ф — = 05, деизм — 2, деизм

Изобретение относится к устройствам для измерения дебитов жидкостей или газов в скважинных условиях.

По основному авт. св. № 819321 известно устройство для измерения дебита жидкости или газа в скважине, содержащее измерительные элементы с нагревателем, причем измерительные элементы выполнены в виде двух цилиндров, соединенных под углом друг к другу, и помещены в направляющие, выполненные в виде конфузоров, создающих ускорение потока на поверхности цилиндрических элементов датчика и обеспечивающих повышение их теплоотдачи (1).

Однако известное устройство отличается малой чувствительностью измерительных элементов и узким диапазоном измерения дебитов жидкости или газа в скважине, особенно в сторону больших скоростей потока.

Цель изобретения — повышение точности и расширения диапазона измерения.

Поставленная цель достигается тем, что .устройство снабжено установленными в направляющих измерительными элементами турбулизирующими стержнями, причем диа2 метры измерительных элементов и турбулизирующих стержней и расстояние от измерительных элементов, на котором установлены турбулизирующие стержни, выбирают исходя из следующим соотношений

5 где h — расстояние, на котором установлены турбулизнрующие стержни, 10 мм;

d„ ö — диаметр измерительных элементов, мм;

d>p — диаметр турбулизирующих стержней, мм.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

Устройство состоит из измерительных элементов 1, выполненных в виде поперечно обтекаемых цилиндров, изготовленных из медных трубок и установленных под углом между собой. Внутри измерительных элементов 1 помещены намотанные на керамические сердечники омические сопротивления 2, изготовленные из материала, отличающегося

941559

10

20

З0

40

Формула изобретения

55 большим температурным коэффициентом сопротивления. Омические сопротивления 2 вставлены в цилиндрические корпуса измерительного элемента 1 и для улучшения их теплоотдачи залиты легкоплавким сплавом.

Перед заливкой сопротивления 2 тщательно изолируются термостойким лаком. Подготовленные таким образом измерительные элементы 1 прикреплены к несущему корпусу 3, который . с помощью уплотнителя 4 присоединен к соединительной муфте кабеля. Элементы 1 помещены в направляющие 5, выполненные в виде конфузоров, выходное сечение которых в два раза меньше чем входное. Непосредственно перед измерительными элементами установлены турбулизирующие стержни 6. Электрический ток к устройству подводится с помощью кабеля, который одновременно служит средством для опускани его в скважину, а также для вывода измерительных цепей от измерительных элементов. При этом оптимальным вариантом подбора диаметров турбулизирующего и измерительного стерней для прибора указанного типа является d /du — — 0,5. При том же соотношении h/d„ „при увеличении д, /Йщмдо .1 чувствительность лишь на несколько процентов ниже чем при д /д„,=0,5.

Это объясняется следующим образом: хотя средняя теплоотдача измерительного цилиндра несколько увеличивается при увеличении

d>>/бием до 1, но тем самым значительно увеличивается общее сопротивление прохождению газа или жидкости через устройство, поэтому при той же скорости набегающего потока будет протекать меньший дебит, и чувствительность устройства к изменению скорости (дебита) будет несколько меньше.

При меньших соотношениях с1 „Р/д „ ;=0,5) на измерительный стержень будет набегать поток меньший турбулентности, которая ощутимо будет влиять лишь на небольшую часть поверхности лобовой части измерительного стержня. Поэтому средняя теплоотдача по сравнению с dr>p/d»„=0,5 при одинаковых других условиях будет меньше. Меньше будет и чувствительность устройства к изменению скорости потока.

При малом значении соотношения Ь/ддф2 лобовая часть измерительного стержня попадает в еще не полностью развитый след за турбулизирующим стержнем (в «тень» турбулизирующего стержня) и поэтому увеличение средней теплоотдачи измерительного стержня является незначительным и чувствительность устройства к изменению скоросту набегающего потока не является максимальным. С удалением от турбулизирующего стержня по направлению потока турбулентность в след за ним гаснет и на измерительный стержень набегает поток с меньшей турбулентностью, чем при h/d„,„=2.

Кроме того, в данном устройстве немалую роль играет и тот факт, что в конфузоре с увеличением скорости турбулентные пульсации потока несколько уменьшаются, что в свою очередь, отражается на увеличении средней теплоотдачи измерительного стержня, а тем самым и на чувствительности устройства.

Работа устройства основана на изменении омического сопротивления 2 в зависимости от изменения температуры стенки измерительных элементов 1, обусловленной условиями обтекания и скоростью потока измеряемой жидкости или газа. В горизонтально расположенных двух измерительных элементах (цилиндрах) помещены катушки по

5000 м, намотанные из никелевой проволоки. Эти катушки, соединенные последовательно, служат одновременно источниками нагрева и измерительными элементами датчика. Для нагрева датчика через обмотки измерительного элемента пропускается постоянный ток, величиной 0,15 А. Омическое сопротивление обмоток меняется зависимо от скорости набегающей на измерительный элемент жидкости или газа.

Измерениями скорости потока в скважине предшествует тарировка одного датчика данной серии на стенде. Изменение омического сопротивления и стабильный нагрев датчика осуществляется на принципе действия мостовой схемы. Применение направляющих в виде конфузоров повышает скорость жидкости, набегающей на измерительные элементы. Установка турбулизирующих стержней повышает турбулентность потока, набегающего на чувствительные элементы датчика.

Это способствует повышению теплоотдачи измерительных элементов, изменению сопротивления обмоток в значительно большей мере, в результате чего повышается точность измерений и расширяется диапазон измеряемых скоростей (дебитов), особенно в сторону больших значений.

Устройство для измерения дебита жидкости или газа в скважине по авт. св. № 819321, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, оно снабжено установленными в направляющих перед измерительными элементами турбулизирующими стержнями, причем диаметры измерительных элементов и турбулизирующих стержней и расстояние or измерительных элементов, на котором установлены турбулизирующие стержни, выбирают, исходя из следующих соотношений — — — 2, — с — = 05, 1иьи С1изм где 11 — расстояние, на котором установлены турбулизирующие стержни, мм;

941559

Составитель А. Назарова

Редактор М. Товтин Техред А. Бойкас Корректор М. Демчик

Заказ 4785/16 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 (3035, Москва, ٠— 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

"изм — диаметр измерительных элементов, мм;

"тур — диаметр туроулизирующих стержней, мм.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР № 819321, кл. Е 21 В 47/10, 1979 (прототип) .