DE2005545C3

DE2005545C3 - Tiefenmanometer

Info

Publication number: DE2005545C3
Application number: DE19702005545
Authority: DE
Inventors: Ali Aschraf Abdul Gusein Ali-Sade; Eldar Sirali Aliew; Farchad Aga Gamsajew; Mir Samed Ali Mowsumsade; Alexandr M. Pirwerdian; Aslan Bachram Sultanow; Konstantin W. Winogradow
Original assignee: ASERBAJDTSCHANSKIJ NAUTSCHNO-ISSLEDOWATEL'SKIJ INSTITUT PO DOBYTSCHE NEFTI BAKU (SOWJETUNION)
Current assignee: ASERBAJDTSCHANSKIJ NAUTSCHNO-ISSLEDOWATEL'SKIJ INSTITUT PO DOBYTSCHE NEFTI BAKU (SOWJETUNION)
Priority date: 1970-02-06
Filing date: 1970-02-06
Publication date: 1974-02-28
Also published as: DE2005545B2; DE2005545A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Tiefenmanometer zur Hochdruckmessung in Erdöl- bzw. Wasserbohrungen u. dgl., das ein geschlossenes Gehäuse mit festen Wänden sowie eine Öffnung für das Medium enthält, dessen Druck gemessen werden soll, mit einem auf diesen Druck ansprechenden Gleitelement. das durch eine Trennwand im Gehäuse mit einer ständig nach außen hin isolierten Kammer in Verbindung steht, die feste, unter dem gleichen Innen- und Außendruck stehende Wände aufweist und bei der Herstellung des Manometers unter Almosphärendruek mit einem elastischen Medium gefüllt wird, wobei das Gleitelement auf den Druck des elastischen Mediums der Kammer ansprechbar ausgebildet ist, und mit einer Vorrichtung zur Registrierung der Verschiebung des Gleitelementes. entsprechend dem zu messenden 6-Dnick.

Aus der LJSA.-Patentschrift 2 25v 867 ist ein Tiefenmanomeier dieser Art bekannt, bei dem als Druckgeber eine Spiralfeder dient, die aus einem Hohlrohr gefertigt ist. Die Feder i^t mit einer Flüssigkeit gefüllt und steht an ihrem offenen F.nde mit dem Meßmiltel in Verbindung. Das Meßmittel wirkt dabei auf die Flüssigkeit ein, mit der die Feder gefüllt ist Die Feder windet sich proportional dem Umgebungsdruck in der Bohrung auf und betätigt einen mit einer Schreibfeder versehenen Zeiger, der am Federblindende befestigt ist. Die Schreibfeder zeichnet eine Druckkurve auf einem fortlaufend bewegten Registrierstreifen auf.

Der Bereich der mit derartigen Tiefenmanometern zu messenden Drücke ist jedoch infolge der erheblichen Hysterese, der die Meßfeder unterliegt, und des großen Maßstabes der registrierten Kurven, der die Auswertung mit hochauflösenden Mikroskopen erfordert, beschränkt. Außerdem sind die zur Hochdruckmessung benötigten Federn mit kleinem Durchmesser sehr kompliziert und aufwendig in der Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugiunde, durch Anwendung eines auf einem anderen Prinzip aufgebauten Druckgebers ein Tiefenmanometer anzugeben, das eine einwandfreie und leicht auswertbare Messung auch bei den in der Praxis auftretenden hohen unci höchsten Drücken (SOO bis 2000 at) gewährleistet.

Dies wird eriindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Aufr.ahme'des den zu messenden Druck ausübenden Mediums auf der Seite des Gleitelements vorgesehen und das Gleitelement zur wechselseitigen Anpassung des Druckes in der Kammer an den zu messenden Dru'k ausgebildet sind.

Vorteilhaft ist das elastische Medium in der Kammer eine Flüssigkeit.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Tiefenmanometers nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Kompensator zum Ausgleich der Volumenausdehnung der Flüssigkeit, der aus einem Werkstoff besteht, dessen Wärmeausdehnungszahl kleiner als diejenige des Werkstoffes der Kammer ist.

Durch die Erfindung wird ein Tiefenmanometer angegeben, das in der Praxis die Messung von unbeschrankt hohen Druckwerten mit hoher Genauigkeit ermöglicht.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine der Ausführungsarten des erfindungsgemäßcn Tiefenmanometers dargestellt.

Das Uhrwerk 1 dient zum Drehen des Kartogrammhalters mit einem Kartogramm 2, wobei die letzteren im Gehäuse 3 mit der Öffnung 4 angeordnet sind. Die Schreibfeder 5 ist mit dem Druckgeber gekoppelt, der als eine mit Flüssigkeit (z. B. mit Glyzerin) gefüllte Kammer 6 ausgeführt ist und eine diese Kammer von dem Meßmittel trennende Stange als Gleitelement 7 enthält, die durch die Trennwand 8 läuft, den Druck dieses Mittels aufnimmt und den- ^elben auf die Flüssigkeit dieser Kammer überträgt. Die Schreibfeder 5 zieht einen Strich auf dem Kartogramm 2 des Kartogrammhalters, der vom Uhrwerk 1 angetrieben wird. Das Uhrwerk 1, der Kartogrammhalter mit dem Kartogramm 2 und die Schreibfeder 5 bilden ein Registrierwerk. An Stelle der Stange mit der Trennwand 8 können ein Wellrohr, eine Membrane oder andere Glieder benutzt werden. Die Umgebungstemperatur am Tiefenmanometer wird durch das Thermometer 9 gemessen. Der in der Kammer 6 befindliche Körper 10 dient zum Raumausgleich der Wärmedehnung der Flüssigkeit dieser Kammer.

Das Bedürfnis nach einem Kompensator ist dadurch hervorgerufen, daß beim Hinablassen des Tiefenmanometers in die Bohrung die Flüssigkeit in der Kammer 6 und die Metallwände dieser Kammer sich

erwärmen und ausdehnen. Da aber die Wärmeausdehnungszahl der meist verbreiteten Flüssigkeiten diejenige der meist verbreiteten Metalle übertrifft, werden die Ausdehnungen gleicher Rauminhalte der Flüssigkeit in der Kammer 6 und der Wände dieser Kammer 6 einander nicht ausgleichen. Deshalb wird auch eine Temperaturänderung die Verschiebung der Stange 7 beeinflussen.

Der Raumkompensator 10 ist zur Beseitigung dieses Einflusser bestimmt. Er wird aus einem Werkstoff gefertigt, der sowohl im Vergleich mit der Flüssigkeit in der Kamme;· 6 als auch mit dem Werkstoff der Wände dieser Kammer 6 eine kleinere Wärmeausdehnungszahl aufweist. Als solcher Werkstoff kann z. B. Quarzglas, das im Vergleich mit dem Werkstoff der Wände der Kammer 6, die z. B. aus Bronze hergestellt sind, eine kleinere Wärmeausdehnungszahl aufweist, verwendet werden.

Ein vollständiger Raumausgleich wird unter Einhaltung folgender Bedingung erzielt.

Vg(\_q --3 Ag).

hier ist:

/, - Hubnröße der Stange 7,

5 - Stangen-Querschnittsfläche,

V₁ .-- Flüssickeitsinhalt in der Kammer 6

ft - Kompressibilitätskoeffizient der Flüsigkeit,

ρ -- Meßdruck.

Die Huberöße der Stange 7 kann in Abhängigkeit von der Menge und den Eigenschaften der Flüsigkeit sowie von der Querschnitlsfläche der Stange vcrsch.e-

des Tiefenmanometers verläuft in

V_k = Rauminhalt der Kammer 6.

Vg -- Flüssigkeitsinhalt in der Kammer 6,

\g -= Wärmeausdehnungszahl der Flüssigkeit,

\₀ = Wärmeausdehnungszahl des Raumkcmpen-

sators,
\_t = Wärmeausdehnungszahl des Werkstoffs

der Kammer 6.

Die Hubgröße der Stange 7 unter dem Einfluß des Druckes im Bohrloch wird durch folgende Formel auseedrückt:

in der Bohrung gleich sein, und es ,st kein cefälle an beiden Seiten der Stange vorhanden ^ε Aus diesem Grunde hat das erfindungsgemaß^li* a₅ fenmanometer praktisch keine ^«druc^n,-_f D e

Grenze kann nur im Z™^mmenh*ⁿ&T^L·™ 5er wert stehen bei dem unzulässige Änderungen der ;_h ,kai.schen Eigenschaften ^r Flüssigkeit und d Werkstoffe entstehen, aus denen das T.efenmanomc

so gefertigt ist. d. h. mit einem Druck von em.gen Zehn Tausend Atmosphären. Daraus folgt, d. B das er in dungscemäße Manometer in der Praxis^: Unter suchunc von beliebig tiefen Bohrungen gev^ahrle stet^ Es ist zu vermerken, daß die Meßgenau.gke.t des

erfindungsgemäßen Tiefenmanometers m. der E-höhung der Druckwertgrenze "^"^^^"E steigt, da viele Flüss.gke.ten in der Praxi» keine blei bende Verformung aufweisen und e.ne H>steres.s he. ihnen fehlt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Tiefenmonometer zur Hochdriickmessung in Erdöl- bzw. Wasserbohrungen u. dgl., das ein geschlossenes Gehäuse mit festen Wänden sowie eine Öffnung für das Medium enthält, dessen Druck gemessen werden soll, mit einem auf diesen Druck ansprechenden Gleitelement, das durch j ο eine Trennwand im Gehäuse mit einer ständig nach außen hin isolierten Kammer in Verbindung steht, die feste, unter dem gleichen Innen- und Außendruck stehende Wände aufweist und bei der Herstellung des Manometers unter Atmosphärendruck mit einem elastischen Medium gefüllt wird, wobei das Gleitelement auf den Druck des elastischen Mediums der Kammer ansprechbar ausgebildet ist, und mit einer Vorrichtung zur Registrierung der Verschiebung des Gleitelementes, entsprechend dem zu messenden Druck, d adurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme des den zu messenden Druck ausübenden Mediums auf der Seite des Gleitelements (7) vorgesehen und das Gleitelement (7) zur wechselscitigen Anpassung des Druckes in der Kammer (6) an den zu messenden Druck ausgebildet sind.

2. Tiefenmanometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Medium in der Kammer (6) eine Flüssigkeit ist.

3. Tiefenmanometer nach Anspruch 2. gekennzeichnet durch einen Kompensator (10) zum Ausgleich der Volumenausdehnung der Flüssigkeit, der aus einem Werkstoff besteht, dessen Wärmeausdehnungszahl kleiner als diejenige des Werkstoffes der Kammer (6) ist