RU13391U1 - Устройство для измерения уровня жидкости в скважине - Google Patents

Abstract

1. Устройство для измерения уровня жидкости в скважине, содержащее цилиндрический корпус, с одного торца которого расположена резьбовая муфта для соединения с арматурой скважины, а с другого - излучатель акустического сигнала, преобразователь отраженного акустического сигнала в электрический, отличающееся тем, что в корпусе на выполненном напротив излучателя основании со сквозными функциональными отверстиями размещены преобразователь отраженного акустического сигнала в электрический и дополнительно введенные датчик давления, блок измерения, выполненный в виде ориентированных вдоль оси корпуса печатных узлов с функциональными элементами, аккумулятор для автономной работы устройства, а также дополнительно введенные охватывающий корпус с возможностью вращения, цилиндрический кожух и установленный на нем блок ввода-вывода с индикацией, который соединен с блоком измерения посредством гибкого кабеля и разъемного контактного узла, одна часть которого соединена с блоком ввода-вывода, а другая - ответная часть пропущена с возможностью перемещения в выполненном в корпусе пазе.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор акустического сигнала выполнен в виде съемного выпускного клапана или шаровой насадки, или съемного насоса с клапаном, и штуцера, прикрепляемого посредством резьбового соединения к соответствующему отверстию в основании.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок измерения выполнен в виде микропроцессорного контроллера, реализующего алгоритм, по которому уровень жидкости определяют как произведение времени прохождения звука от устья скважины до уровня жидкости, измеренног�

Description

Устройство для измерения уровня жидкости в скважине.

Полезная модель относится к нефтедобывающей нромышленности, а именно к устройствам для измерения уровня жидкости в скважинах для добычи нефти.

Известные акустические устройства для измерения уровня жидкости в скважине состоят из акустического датчика, формирующего и нринимающего отраженный акустический сигнал, и соединентюго с ним гибким кабелем вторичного нреобразователя, осуществляющего вычисление уровня по зафиксированному времени и индикацию вычисленного уровня жидкости. Наличие кабеля, соединяющего датчик с блоком обработки, значителыю снижает их надежность, Так как наибольшее количество отказов устройств обусловлено повреждениями в кабеле.

Известны устройства для измерения уровня жидкости в скважине нутем вьщуска газа из межтрубного нространства в атмосферу (Кезь А.Н. Исследование насосных скважин методом волнометрирования. «Нефтепромысловое дело. Авторское свидетельство СССР № 571588, кл. Е21В47/04, 1975), в которых акустический сигнал создается за счет выпуска газа из межтрубного пространства. Недостатками устройств является их применимость только на скважинах с избыточным давлением газа и низкая надежность в силу наличия кабеля, соединяющего датчик с блоком обработки.

Известны устройства (Авторское свидетельство СССР № 827768, кл. Е21В47/04, 1981; Авторское свидетельство СССР № 1055869, кл. Е21В47/04, 1983). Используемый в устройствах узел формирования акустического сигнала позволяет нроводить измерения для скважин в затрубном нространстве которых нет избыточного давления. Данным устройствам так же, как и предыдущим, свойственна малая надежность в силу наличия кабеля, соединяющего датчик с блоком обработки. - свидетельство СССР № 1421857, кл.Е21В 47/04, 1988г.), которое содержит корпус и установленные на нем приемник акустического импульса и узел формирования импульса с неподвижным и подвижным флатщами, состоящий из предохранительного клапана с затвором и импульсного клапана с затвором, приводной ручки и жестко закрепленного гофрированного цилиндра с расположенным вдоль его продольной оси полым штоком, проходящим через центральное осевое отверстие в неподвижном фланце. Измерение проводят следующим образом. На устье скважины возбуждается зондирующий акустический импульс, который, распространяясь в , заполняющей затрубное пространство достигает уровня жидкости и, отразившись от поверхности раздела газжидкость, импульс возвращается обратно. Время запаздьшания отраженного импульса относительно зондирующего является той величиной, по которой судят о положении уровня жидкости в скважине. Устройство работает как при наличии давления, так и при его отсутствии. В первом случае зондирующий импульс создается за счет кратковременного вьшуска газа из скважины, а во втором за счет изменения обт.ема, занимаемого гофрированным цилиндром. Недостатком данного устройства является низкая надежность его и значительные массагабаритные размеры. Сигнал об измеренном уровне, пол ченньтй на выходе устройства, является промежуточным результатом, нуждающимся в последующей обработке и наглядном представлении. Для обработки и индикации результатов измерения используется блок обработки и индикации, связанный с устройством посредством кабеля, наличие которого значительно снижает показатели надежности устройства. Задачей полезной модели является создание устройства в моноблочном исполнении, обладающего малыми размерами, удобного в эксплуатации, представляющего результаты измерения в наглядном виде, удобном для восприятия. Для решения поставленной задачи в устройство для измерения уровня жидкости в

скважине, содержание цилиндрический корпус, с одного торца которого расположена резьбовая муфта для соединения с арматурой скважины, а с другого - излучатель акустического сигнала, преобразователь отраженного акустического сигнала в электрический, в отличие от нрототина в корпусе на выполненном нанротив излучателя основании со сквозными функциональными отверстиями размен1ены нреобразователь отраженного акустического сигнала в электрический н дополнительно введенные датчик давления, блок измерения, выполненный в виде ориентированных вдоль оси корнуса печатных нлат с функциональными элементами, аккумулятор, для автономной работы устройства, а также закрепленный на выполпеппом цилиндре, охватывающим с возможпостью вращения корнус, дополнительно введенный блок ввода-вывода с индикацией, соединенный с блоком измерения посредством гибкого кабеля и разъемного контактного узла, одна часть которого соединена с блоком ввода-вывода, а другая ответная часть, закрепленная в вынолненном в цилиндре отверстии, установлена с возможностью перемещения в выполненном в корнусе па.

Благодаря тому, что блок измерения вьщолнен в виде микропроцессорного контроллера, который синхронизирует работу всех элементов, осуществляет обработку информации с первичных датчиков (давления и эхо-сигнала), производит вычисление уровня, возможно выполнение устройства в едином корнусе с малыми размерами.

Благодаря моноблочному(в едином корнусе) нсполнению, устройство надежно в эксплуатации, имеет минимальные массосабаритные размеры при широких фупкциональных возможностях, а именно, оно осуществляет генерацию и прием акустического импульса, последующее его преобразование и анализ, определение уровня жидкости и давления на устье скважины и нредставление результатов в удобной для воснриятия форме. Компактное расположение элементов устройства в едином корпусе и возможность

вранхения блока ввода-вывода обеспечивают удобство при монтаже-демонтаже и в процессе работы устройства.

Благодаря выполнению генератора акустического сигнала в виде съемного выпускного клапана и ли шаровой насадки или съемного насоса с клапаном и штуцера, прикренляемого носредством резьбового соединения к соответствующему отверстию в основании, устройство работает как при налагай давления в скважине, так и при его отсутствии.

Благодаря тому, что блок задания режимов и индикации реализован на основе элементов коммутации и размещен в заш;итном корпусе, на переднюю панель которого вынесены клавиши задания режимов и цифровое табло, возможно отображение режимов работы и результатов контроля на цифровом индикаторе в удобной для восприятия форме.

Наличие закрьггого защитной крышкой разъема позволяет результаты измерений передавать во внешние устройства, такие как устройство термонечатающее или персональный компьютер, а также подключать внешнее зарядное устройство для зарядки аккумулятора.

Далее полезная модель поясняется на примере конкретного выполнения. На фиг.1 схематично представлено осевое сечение устройства с вырезанной по обозначенной ломаной линии боковой поверхностью корпуса. На фиг.2 представлен вид А устройства с условно отсеченной ручкой. На фиг.З представлено сечение устройства но линии Б-Б.

Устройство для измерения уровня жидкости в скважине состоит из корнуса 1, состоящего из цилиндрической формы кожуха 2, закрытого с одного торца крышкой 3, а с другогооснованием 4, являющимся перегородкой отделяющей газовую среду скважины от атмосферы; в отверстии крьннки 3, герметично его закрывая, закреплен излучатель

акустического сигнала 5, состоящий из выпускного клапана 6 и штуцера 7, проходящего внутри корпуса через сквозное отверстие в основании 4; к основанию 4 прикреплена муфта 8 с внутренней конусной трубной резьбой, посредством которой устройство крепится к измерительному натрубку фонтанной арматуры скважины (на фиг.1 не показана); внутри корпуса 1 расположеп блок измерения 9, выполненный в виде двух печатных узлов 9.1 и 9.2 с функциональными элементами, прикрепленных с помощью пары идентичных кронштейнов 10, к основанию 4; преобразователь 11 акустического сигнала в электрический (выполненный на основе пьезокерамики), прикрепленный в снециальном герметизированном отверстии основания 4, в котором проложены провода (на фиг.1 не ноказаны) для связи преобразователя с блоком измерения 9; аккумулятор 12 (иснользуется 6VSE 4/5А SAFT), прикрепленный внутри корнуса с помощью кронштейнов 13,14 и электрически связанный проводами со всеми электронными узлами устройства.

На кожухе 2 корпуса 1 коаксиально установлен подвижный кожух 15, на котором закреплен блок ввода-вывода 16 в герметичном корпусе, разъемный контактный узел 17 (иснользуется PC 19 ABO.364.047 ТУ), одна часть которого 17.1 (показана на фиг.2) соединена с блоком ввода-вывода 16, а другая-ответная часть 17.2 пропущена в пазу 18, выполненном в (е 2 корпуса 1, и соединена посредством гибкого кабеля 19 с блоком измерения 9, паз 18 является ограничителем при повороте кожуха 15 и может составить угол до 215°, на торцевой поверхности корпуса блока ввода-вьгеода закреплен закрьггый крышкой разъем 20 (использован D9-way skt 472-843RS catalogue) для подключения внешних устройств.

На конце штуцера 7 между клапаном 6 и крышкой 3 размещена гайка 21 для крепления крышки 3, кожухов 2 и 15 к основанию 4 посредством их осевого стягивания между собой. Блок измерения 9 для реализации алгоритма вычисления уровня жидкости содержит

функционально связанные по традиционной схеме микропроцессор(использован

1821ВМ85 бКО.349.017-01 ТУ), запоминающее устройство(использовано SRM20100LMT),

аналого-цифровой преобразователь(исцользован МАХ186АЕРР), таймер(иснользован

RTC62421A).

Для удобства пользования устройство снабжено 22, закрепленной с помощью

штырей 23, 24 на муфте 8.

Датчик давления 25 (используется LHP-130-10-U-1M ТУ25-7301.061-89), представленный

на фиг.2, прикреплен в специальном герметизированном отверстии основания 4 и

соединен посредством проводника 26 с блоком измерения 9.

На лицевую нанель корнуса блока ввода-вывода 16, представленную на фиг.З, вынесены

клавиатура 27 (использована FT-004 BOPLA) дая унравления всем устройством, и

символьный индикатор 28 ( использован ИВ-28 ОДО.339.167ТУ) для отображения

информации.

Для проведепия измерения уровня жидкости в скважине, устройство, муфтой 8 закручивается на измерительный патрубок фонтагпюй арматуры скважины. Если лицевая панель блока ввода-вьгеода 16 оказалась невидимой, то вратцением кожзоса 15 добиваются положения лицевой панели, в котором информацию удобно считывать. В начале работы устройство включается с помощью клавиатуры 27. Датчиком давления 25 измеряется давление скважинного газа и а1галоговый сигнал пропорциональный величине давления поступает в блок измерения 9. В блоке измерепия 9 поступивший аналоговый сигнал оцифровывается и записывается в запоминающее устройство блока измерения 9. Затем с помощью излучателя акустического сигнала 5 генерируется акустический сигнал. Если в скважине есть избыточное давление, то сигнал генерируется с помощью клапана 6 путем выпуска небольщого колцчества скважинного газа в атмосферу. Если в скважине отсутствует давление или оно близко к нулю, то акустический сигнал

генерируют либо эластичной шаровой насадкой, либо баллоном с избыточным давлением, снабженным клананом. Акустический сигнал эаспространяясь в скважине с определенной скоростьюицостигает границы раздела фаз жидкость-газ, отражается от нее и возвращается на устье скважины, где с номовдью преобразователя 11 преобразуется в электрический сигнал и постунает в блок измерения 9, где он оцифровывается и записывается в запоминающее устройство через равные промежутки времени как график акустического сигнала, а именно, зависимость амплитуды акустического сигнала от времени. Микропроцессор определяет по заданной программе время прохождения акустического сигнала и уровень, как произведение по которому уровень жидкости определяют как произведение времени прохождения звука от устья скважины до уровня жидкости, измеренного но графику акустического сигнала, на скорость звука, взятую из табличных данных в зависимости от давления и свойств газа в затрубном пространстве и делепием этого произведения на два. Вьршсленное таким образом значение уровня жидкоети высвечивается на символьном индикаторе 28.

Таким образом, разработано компакттюе в мопоблочном исполнении устройство для определения уровня жидкости в скважине, удобное в эксплуатации.

Claims (4)

1. Устройство для измерения уровня жидкости в скважине, содержащее цилиндрический корпус, с одного торца которого расположена резьбовая муфта для соединения с арматурой скважины, а с другого - излучатель акустического сигнала, преобразователь отраженного акустического сигнала в электрический, отличающееся тем, что в корпусе на выполненном напротив излучателя основании со сквозными функциональными отверстиями размещены преобразователь отраженного акустического сигнала в электрический и дополнительно введенные датчик давления, блок измерения, выполненный в виде ориентированных вдоль оси корпуса печатных узлов с функциональными элементами, аккумулятор для автономной работы устройства, а также дополнительно введенные охватывающий корпус с возможностью вращения, цилиндрический кожух и установленный на нем блок ввода-вывода с индикацией, который соединен с блоком измерения посредством гибкого кабеля и разъемного контактного узла, одна часть которого соединена с блоком ввода-вывода, а другая - ответная часть пропущена с возможностью перемещения в выполненном в корпусе пазе.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор акустического сигнала выполнен в виде съемного выпускного клапана или шаровой насадки, или съемного насоса с клапаном, и штуцера, прикрепляемого посредством резьбового соединения к соответствующему отверстию в основании.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок измерения выполнен в виде микропроцессорного контроллера, реализующего алгоритм, по которому уровень жидкости определяют как произведение времени прохождения звука от устья скважины до уровня жидкости, измеренного по графику акустического сигнала, на скорость звука, взятую из табличных данных в зависимости от давления и свойств газа в затрубном пространстве, и делением этого произведения на два.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок ввода-вывода с индикацией, реализованный на основе элементов коммутации, размещен в защитном корпусе, на переднюю панель которого вынесены клавиши задания режимов и цифровое табло, а на торцевой поверхности - закрытый защитной крышкой разъем для подключения устройства к внешним устройствам.