RU155806U1 - Скважинный крыльчатый расходомер - Google Patents

Abstract

Скважинный крыльчатый расходомер, устанавливаемый на трубе и состоящий из измерительного преобразователя в виде размещенной в полом цилиндрическом корпусе проточной части, в которой установлена крыльчатка и сенсор, и электронного блока, отличающийся тем, что расходомер установлен в скважине на насосно-компрессорной трубе с помощью резьбы, корпус проточной части выполнен толстостенным и служит одновременно корпусом для крыльчатки, сенсора и электронного блока, проточная часть выполнена из разделенных между собой промежутком съемных прямолинейных цилиндрических участков с наружной резьбой.

Description

Полезная модель относится к области измерительных средств для измерения расхода и может быть использована для учета объема воды в водозаборной скважине и закачиваемой в нагнетательные пласты систем поддержания пластового давления, а также для учета объема нефти, извлекаемой из продуктивных пластов.

Известен скважинный расходомер с крыльчаткой, описанный в п. РФ №2019690 по кл., E21B 47/10, з. 22.01.91, оп. 15.09.94.

Известный скважинный расходомер включает корпус с входными и выходными окнами, расположенные в корпусе крыльчатку, самописец, шток, пружину, а также барабан с лентой и отличается тем, что, с целью повышения точности исследования, он снабжен расположенной в корпусе трубой, установленными в трубе грузом, поршнем, закрепленным на одном конце штока, и трубкой с продольным пазом, установленной соосно со штоком, при этом груз установлен с возможностью взаимодействия с поршнем, шток выполнен со штуцерным отверстием со стороны крепления с поршнем, а на свободном конце штока установлен с возможностью свободного вращения, контактирования с лентой и перемещения по продольному пазу трубки самописец, при этом труба установлена соосно со штоком, подпружинена относительно крыльчатки и связана с ней посредством валика, груз, поршень со штоком и самописец размещены с возможностью равномерного движения вдоль оси корпуса, а лента выполнена из фольги. Скважинный расходомер на бурильных трубах опускают в скважину и там записывают фоновую кривую и определяют отклонение ее от фоновой линии.

Использование предлагаемого скважинного расходомера позволяет проводить более качественные исследования поглощающих скважин, заключающиеся в повышении точности определения интервалов и направления перетока пластовых вод, интервалов поглощения и их приемистости.

Недостаток известного расходомера заключается в том, что он имеет весьма сложную конструкцию измерительного преобразователя. Сложной является также подготовка расходомера к работе и сама его эксплуатация - расходомер несколько раз опускают в скважину (см. стр. 3 описания к патенту №2019690), при этом он не обладает достаточной точностью измерения, необходимой для того, чтобы обеспечить точное измерение расхода по причине отсутствия проточной части в конструкции датчика. Точность измерения датчика ухудшается вследствие таких факторов как непостоянная площадь поперечного сечения обсадной колонны скважины, неравномерное распределение профиля скоростей потока, наличие посторонних предметов, в том числе трубной арматуры, в месте замера расхода.

Известен скважинный расходомер с крыльчаткой, описанный в п. РФ №2536079 по кл. E21B 47/10, G01f 1/10, з. 25.07.2013 г., оп. 20.12.2014 г.

Датчик скважинного расходомера с крыльчаткой содержит корпус, установленный в нем тахометрический преобразователь, включающий корпус преобразователя, крыльчатку с валом, размещенным в опорах с зазором, механо-электрический преобразователь вращения крыльчатки, установленный в корпусе преобразователя и представляющий собой неподвижный его элемент в корпусе преобразователя и подвижный - на валу крыльчатки, например соответственно геркон и магнит, узел защиты, включающий установленные на опоры колпаки, одним из которых является корпус преобразователя, и источник защитной среды в виде капсулы, с которым сообщен колпак корпуса преобразователя, и отличается тем, что в качестве защитной среды использована защитная жидкость, не смешивающаяся со скважинной и имеющая меньшую, чем у нее, плотность, например, для скважинной жидкости бурового раствора на водной основе защитной жидкостью может быть керосин, капсула установлена в корпусе датчика, причем объем защитной жидкости в ней не меньше объема колпака корпуса преобразователя, а капсула выполнена в виде шприца с подпружиненным поршнем в ее корпусе, подпоршневой объем которого сообщен с объемом колпака корпуса преобразователя, поршень выполнен с возможностью контактирования с его стопором, установленным на изогнутой пластине снаружи корпуса капсулы, выполненной с возможностью взаимодействия с поплавком, перемещающимся по корпусу капсулы. Для измерения расхода скважинной жидкости определяют частоту электрических импульсов (пропорциональных частоте вращения крыльчатки) путем регистрации их электрическим счетчиком, установленным в наземном пульте.

При этом капсула на корпусе датчика может быть выполнена приспособленной для осуществления периодического обслуживания, связанного с зарядкой ее защитной жидкостью, в частности легкосъемной, а в сообщении капсулы с объемом колпака корпуса преобразователя может быть установлен подпружиненный обратный клапан с усилием его срабатывания, меньшим усилия срабатывания поршня капсулы.

Известный датчик скважинного расходомера используется для гидродинамических исследований скважины путем его погружения в скважину на каротажном кабеле. Данный датчик надежно работает в загрязненных скважинных жидкостях при различных глубинах погружения.

Однако недостатком известного расходомера является сложность конструкции и неудобство эксплуатации, поскольку при его эксплуатации процедура зарядки капсулы защитной жидкостью должна выполняться перед каждым спуском (предстоящим гидродинамическим исследованием скважины) датчика в скважину, так как она (капсула) полностью опорожняется в процессе предыдущего скважинного исследования. Кроме того, он не обладает достаточной точностью измерения, необходимой для того, чтобы обеспечить точное измерение расхода по причине отсутствия проточной части в конструкции датчика. Точность измерения датчика ухудшается вследствие таких факторов как непостоянная площадь поперечного сечения обсадной колонны скважины, неравномерное распределение профиля скоростей потока, наличие посторонних предметов, в том числе трубной арматуры, в месте замера расхода.

Поскольку конструкции известных скважинных расходомеров, представленных в вышеописанных патентах, очень сильно отличаются от конструкции заявляемого расходомера, то с учетом того, что, согласно п. 9.4.7.2. Административного Регламента, «…в качестве наиболее близкого к полезной модели указывается тот, которому присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков полезной модели», а также оправданного желания разработчиков использовать в качестве скважинных более современные, удобные и более точные конструкции расходомеров, то заявитель все же считает необходимым выбрать в качестве прототипа наиболее близкий по технической сущности к заявляемому крыльчатый расходомер «ЭМИС-ПЛАСТ 220», описанный ниже.

Известен крыльчатый расходомер «ЭМИС-ПЛАСТ 220» разработки ЗАО «ЭМИС» представленный в «Руководстве по эксплуатации ЭП-220.000.00.РЭ», 2015 г. стр. 6 (см. Приложение 1) и выбранный в качестве прототипа.

Известный расходомер состоит из первичного (измерительного) преобразователя, установленного в отдельном корпусе из углеродной и нержавеющей сталей, и электронного блока, размещенного в отдельном корпусе из алюминиевого сплава. Первичный преобразователь представляет собой измерительную камеру с подводящим и отводящим патрубками, в которой установлена на оси в подшипниках крыльчатка с лопастями. Проходя через измерительный тракт счетчика, измеряемая среда заставляет вращаться лопасти крыльчатки, скорость вращения которой зависит от объемного расхода среды. Скорость вращения крыльчатки детектируется сенсором и передается в электронный блок магнитно-индуктивным способом. Электронный блок содержит устройство обработки сигнала и индикатор и осуществляет обработку этого сигнала: вычисление значения объема расхода среды и формирование выходных сигналов счетчика, а также отображение информации на индикаторе. Расходомер устанавливается на трубу с помощью фланцев.

Известный расходомер может применяться для измерения пластовых и артезианских вод на скважинах, применяется в системах поддержания пластового давления, для измерения загрязненной воды на нефтедобывающих скважинах, для измерения расхода сточных вод. Благодаря установке оси крыльчатки и подшипников за щитом обеспечивается незасоряемость расходомера, однако его невозможно использовать в качестве скважинного расходомера, что обусловлено его значительными габаритами из-за размещения первичного и электронного преобразователей в отдельных корпусах и фланцевого крепления расходомера, недостаточной прочности алюминиевого корпуса электронного блока и отсутствия ремонтопригодности вследствие выполнения проточной части в виде единого неделимого конструктива.

Задачей является обеспечение возможности использования в скважине расходомера при уменьшении его габаритов и сохранении точности измерений.

Поставленная задача решается тем, что скважинный крыльчатый расходомер, устанавливаемый на трубе и состоящий из измерительного преобразователя в виде размещенной в полом цилиндрическом корпусе проточной части, в которой установлена крыльчатка и сенсор, и электронного блока, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, расходомер установлен в скважине на насосно-компрессорной трубе с помощью резьбы, корпус проточной части выполнен толстостенным и служит одновременно корпусом для крыльчатки, сенсора и электронного блока, проточная часть выполнена из разделенных между собой промежутком съемных прямолинейных цилиндрических участков с наружной резьбой.

Выполнение корпуса проточной части толстостенным и использование его для размещения в нем крыльчатки, сенсора и электронного блока в совокупности с выполнением узла проточной части из двух разделенных промежутком съемных прямолинейных цилиндрических участков дает возможность уменьшить габариты расходомера и сделать его весьма прочным и надежным, что в совокупности с резьбовым креплением расходомера к насосно-компрессорной трубе в скважине обеспечивает его способность выдержать высокое наружное давление, которому он подвергается при установке в скважине на глубине 3 и более км. Выполнение прямолинейных цилиндрических участков проточной части съемными дает возможность при загрязнении проточной части менять только данные съемные участки, а не весь расходомер, упрощая эксплуатацию прибора в скважине.

Технический результат - уменьшение габаритов, обеспечение необходимой прочности и точности измерений, обеспечение ремонтопригодности, позволяющие использовать заявляемый расходомер в скважине.

Заявляемый скважинный расходомер обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как выполнение корпуса проточной части толстостенным и использование его в качестве общего корпуса для крыльчатки, сенсора и электронного блока, выполнение проточной части из разделенных между собой промежутком съемных прямолинейных цилиндрических участков, установка расходомера в скважине на насосно-компрессорной трубе с помощью резьбового соединения, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявляемый скважинный крыльчатый расходомер может найти широкое применение в нефтедобывающей промышленности для измерения объемного расхода нефти из скважин, воды, закачиваемой в пласты, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлены:

- фиг. 1 - общий вид собранного расходомера;

- фиг. 2 - вид собранного расходомера в продольном разрезе.

- фиг. 3 - узел преобразователя в разрезе.

- фиг. 4 - вид собранного расходомера в поперечном разрезе в центре проточной части.

Заявляемый скважинный крыльчатый расходомер (фиг. 1-4) содержит измерительный преобразователь в виде проточной части 1 и размещенный с ней в общем толстостенном корпусе 2 отсек электронного блока 3. Проточная часть 1 выполнена из разделенных между собой промежутком 4 съемных прямолинейных цилиндрических участков 5, которые крепятся к корпусу 2 с помощью фланцев 6. В проточной части 1 расположена крыльчатка 7 с лопастями. Скорость вращения крыльчатки 7 детектируется узлом 8 преобразователя.

Узел 8 преобразователя состоит из магнитно-индуктивного сенсора 9 (фиг. 3), установленного в стакане 10 и поджатого в нем гайкой 11.

Под провода (на чертежах не показаны) от сенсора 9 в корпусе 2 расходомера выполнен канал 12, идущий в отсек электронного блока 3. Расходомер устанавливается в скважине на насосно-компрессорную трубу (на чертеже не показана) с помощью резьбы 13.

Электронный блок 3 и корпус 2 расходомера рассчитаны для работы при давлении окружающей среды до 50 МПа, в диапазоне температур окружающей среды -20-+100 C.

Это достигается применением надежных соединений частей корпуса 2 и использованием электронных элементов, устойчивых к высокой температуре.

В процессе погружения расходомера в скважину он может подвергаться механическим воздействиям, поэтому его корпус 2 выполнен толстостенным и обладает сверхпрочной и ударостойкой конструкцией и имеет группу механического исполнения М34. Ударостойкость обеспечивается большой толщиной стенок корпуса 2, а также надежными креплениями узлов и элементов расходомера. При этом корпус 2 проточной части 1 представляет собой цилиндр со сквозным, смещенным относительно центральной продольной оси продольным цилиндрическим отверстием 14.

Работа скважинного крыльчатого расходомера происходит следующим образом.

Проходя через проточную часть 1 расходомера, измеряемая среда заставляет вращаться лопасти крыльчатки 7, скорость вращения которых зависит от объемного расхода среды. Скорость вращения крыльчатки 7 детектируется сенсором 9. Данные с сенсора 9 передаются в блок электронный блок 3, где обрабатываются и индицируются затем на индикаторе (на чертежах не показан).

В сравнении с прототипом заявляемый скважинный крыльчатый расходомер может использоваться в скважине, имея меньшие размеры и сохраняя весьма высокую точность измерений.

Claims (1)

1. Скважинный крыльчатый расходомер, устанавливаемый на трубе и состоящий из измерительного преобразователя в виде размещенной в полом цилиндрическом корпусе проточной части, в которой установлена крыльчатка и сенсор, и электронного блока, отличающийся тем, что расходомер установлен в скважине на насосно-компрессорной трубе с помощью резьбы, корпус проточной части выполнен толстостенным и служит одновременно корпусом для крыльчатки, сенсора и электронного блока, проточная часть выполнена из разделенных между собой промежутком съемных прямолинейных цилиндрических участков с наружной резьбой.

   

Images