Устройство для определения состояния флюидов

(51)4 Е 2 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИ 4 ЕТЕЛЬСТ А ВТОРСК окружающеи реды - теплопр скорости пот одности а, т-ры, вается пло с массы ри этом обеспечмассы чувствитеения питания и постоянств гана, напр ти Н. 3 ил ьно ощносОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(71) Азербайджанский политехнический институт им. Ч.Ильдрыма(56) Сушилин В.А. Методы и техника исследований в скважинах. М.: Недра, 196 ю с. 83.Петров А.И., Васильевский В.В. Техника и приборы для измерения расхода жидкости в нефтяных скважинах. М,; Недра, 1967, с, 78-79 и 166-167. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ФЛЮИДОВ(57) Изобретение относится к технологии бурения нефтяных и газовых скважин и позволяет повысить надежность и чувствительность устр-ва, В корпусе устр-ва размещен нагреватель (Н). Вокруг него размещены термосопротивления и подключены к амплитудному дискриминатору 2. Его вьмод черезпоследовательно соединенные инвертор1, элемент 3 задержки и тиристорныйключ 4 подключен к Н. При дистанционном измерении устр-во включает модулятор 10, линию 11 связи и демодулятор 12. Управляемый последним мультивибратор 13 в течение времени свыдает импульсы 0, , число которыхрегистрируется цифровым прибором 14,Охлаждение (нагрев) термосопротивлений 9 после отключения (включения)Н наступает не мгновенно, а черезвремя. Продолжительность с, а следовательно частота 1 повторения импульсов 11 на вьмоде инвертора 1находятся в зависимости от параметровИзобретение относится к областиопределения состояния флюидов в природных условиях и в технологическихустановках и может быть использованов различных отраслях народного хозяйства, в частности, .для определенияграниц раздела между разнороднымифлюидами, например, водонефтяногоконтакта (ВНК) в стволе скважин, илиизменения скорости потока однородного флюида, например, водоворотов вморских глубинах или воздушных течений на различных высотах.Цель изобретения - повышение надежности и чувствительности устройства для определения состояния флюидов.На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства управляемогогенератора прямоугольных импульсовинфранизких частот; на фиг. 2 - схемакорпуса чувствительного органа,поперечное сечение; на фиг. 3 - временные диаграммы работы электрическойсхемы.Устройство содержит инвертор 1,амплитудный дискриминатор 2, элемент3 задержки, тиристорный ключ 4, источник 5 постоянного тока, цепь 6промышленной частоты, активное сопротивление 7, нагреватель 8, размещенный в корпусе, и термосопротивления 9,размещенные вокруг нагревателя 8 иподключенные к амплитудному дискриминатору 2, выход которого через инвертор 1, элементы 3 задержки и тиристорный ключ подключен к нагревателю 8.При дистационном измерении устройство содержит также модулятор 10 сгенератором несущей частоты Й, линию 11 связи и демодулятор 12.Цепи промьпдленной частоты Ц, исигналов информации Ци разделены известным методом, Управляемый мультивибратор 13 (например, субблок ГСкомплекса Спектр") в течение времени выдает импульсы Б,с, число которых п(7) регистрируется цифровым прибором 14 (например, типа ПС 02-08).Принцип работы основан на том,что параметры сигналов ставятся в зависимость от теплофизических параметров состояния окружающей среды,Электрическая схема предлагаемогоустройства содержит цепь обратнойсвязи, по которой напряжение Б с термосопротивлений 9 подается на входамплитудного дискриминатора,Логическая структура схемы такова,что она попеременно может находитьсяв двух состояниях И и Л.При логическом уровне напряженийБ (Ц ь), что соответствует состоянию И схемы, тиристорный ключ 4 открывается и напряжение промышленнойчастоты Б подается на нагреватель 8.10 В результате нагрева термосопротивлений 9 их суммарное сопротивление Ка следовательно, напряжение Б наних, уменьшается. Продолжительностьубывания Б до уровня переключения 15 схемы Ц, зависит от отвода теплаот поверхйости чувствительного органа (ЧО). В свою очередь, интенсивность отвода тепла при постоянствемассы ш ЧО, напряжения питания схемы 20 Б, потребляемой мощности нагревателя Р зависит от теплофизических панраметров (Л, С , У , Т ,) состояния окружающей среды, т.е. чем нижетемпература Т и (или) выше скорость 25 течения Ус (обдувка ЧО) окружающейсреды, тем больше отвод тепла от поверхности ЧО, Подобно любому нагретому металлическому телу интенсивностьотвода тепла от поверхности ЧО будетизменяться также в зависимости от того, обладает ли окружающий ЧО флюидвысокой или низкой теплопроводностьюЛ и (или) теплоемкостью С , т.е,окружен ли ЧО водой или нефтью, или 35находится в газовой среде.При достижении ББ, на выходе амплитудного дискриминатора 6 напряжение Пц срывается, тиристорныйключ 4 включается и нагреватель обес точивается, т.е. схема скачком переходит в состояние Л. После переключения схемы, в зависимости от степениинерционности ЧО, некоторое времяубывание. П продолжается. Затем в ре эультате естественного охлаждениятермосопротивлений 9 их суммарноесопротивление К , а следовательно Прастут, Продолжительность роста Б,.зависит от влияния указанных факто- Ы ров, При достижении ПБпроисходит обратный переброс схемы и начало нового цикла.Таким образом, продолжительностьпребывания схемы в каждом из двух5 состояний (И и Л), т.е. длительностьа следовательно, частота повторения импульсов 11/2, зависят от значений теплофизических параметров (Л, 3 133 С , У Т ,) окружающего ЧО флюида в совокупности и отдельности.Если технологическое условие, где применяется предложенное устройство, таково, что одновременно могут изменяться не все перечисленные теплофизические параметры окружающего ЧО флюида, а отдельные из них Ус и (или) Т или С и Л, то ясно, что длительность ь й частота повторениявыходных импульсов будут отражать в себе информацию об изменении скорости потока У и (или), температуры Т или С и Л, используемых для определения места слияния двух разнородных флюидов, в частности ВНК, в стволе скважин.Применению устройства для определения состояйия флюидов в условияхскважин благоприятствуют следующие факторы: по эксплуатируемым скважинам обычно известны компоненты добываемой газожидкостной смеси. (нефть, вода и гаэ); одна из компонент, а именно пластовая вода, поступает в скважину иэ нижних отверстий фильтра и до ВНК сохраняет свои пластовые теплофизические параметры (Л, Ср) состояния; при нормальном техническом состоянии скважин изменение других теплофиэиНеских параметров по толще фильтра, в частности температуры Т (Н) и скорости потока У, (Н), происходит беэ существенных скачков; компоненты газожидкостной смеси по параметрам Л и Ср,существенно (в 2-5 раз) отличаются между собой. ВНК определяется в следующей последовательности. Устройство на каротажном кабеле, беэ применения пакета, через НКТ спускается до нижней отметки контролируемого участка, а затем ступенчато протягивается по стволу скважины и на каждой ступени дистанционно регистрируются параметрыили 1 . По полученным данным строят 9242диаграмму изменения (с (Н) или 1 (И)по исследуемому участку ствола скважины. По скачкообразному изменению5полученных диаграмм определяют местослияния разнородных флюидов в стволескважины (воды с нефтью или нефти сгазом) .Устройство для определения состояния флюидов, в которых оно находится, выдает информацию импульсамипостоянного тока с инфраниэкой частотой повторения, благодаря чему обеспечивается помехоустойчивость передачи сигналов и возможность использования цифровых приборов для регистрацииих без промежуточного преобразования,В результате размещения термосо-.,противлений вокруг нагревателя теплообмен по системе флюид - термосопротивление - нагреватель осуществляется в радиальном направлении, создаются условия для увеличения чувствительности устройства и эффективной мощ 25 ности нагревателя, а также возникаеттехническая воэможность для заменыполупроводниковых термисторов проводниковыми термосопротивлениями с линейной характеристикой,30 ФормулаизобретенияУстройство для определения состояния флюидов, содержащее корпус, нагреватель и термосопротивления, соединенные со схемой преобразователя сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности и чувствительности устройства, 40 в него введены амплитудный дискриминатор, инвертор, элемент задержки и тиристорный ключ, причем нагреватель размещен в корпусе, а термосопротивления размещены вокруг него и подключены к амплитудному дискриминатору, выход которого через инвертор, элемент задержки и тиристорный ключ подключен к нагревателю.