RU2307247C2 - Indication device to indicate phase profile of horizontal and inclined well medium and capacitive transducer thereof - Google Patents
Indication device to indicate phase profile of horizontal and inclined well medium and capacitive transducer thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307247C2 RU2307247C2 RU2003112672/03A RU2003112672A RU2307247C2 RU 2307247 C2 RU2307247 C2 RU 2307247C2 RU 2003112672/03 A RU2003112672/03 A RU 2003112672/03A RU 2003112672 A RU2003112672 A RU 2003112672A RU 2307247 C2 RU2307247 C2 RU 2307247C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capacitive sensor
- capacitive
- bit
- capacitance
- registers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Предложение относится к области промысловой геофизики и предназначено для идентификации флюидной фазы в горизонтальных и наклонных скважинах.The proposal relates to the field of field geophysics and is intended to identify the fluid phase in horizontal and deviated wells.
Известна емкостная установка (САТ006), предназначенная для решения проблемы точной идентификации фазы в горизонтальных или сильно искривленных скважинах. (Прибор емкостной установки. Многоемкостный прибор с 12-ю расстанавливаемыми датчиками. Каталог / ф. Sondex Ltd, Великобритания, 2000 г.).Known capacitive installation (CAT006), designed to solve the problem of accurate phase identification in horizontal or highly curved wells. (Capacitive installation device. Multi-capacitance device with 12 detachable sensors. Catalog / f. Sondex Ltd, United Kingdom, 2000).
Модель САТ006 имеет установку из 12 датчиков или два круга по 6 датчиков в каждом, установленных на прижимных рычагах вокруг общего корпуса. Каждый датчик отмечает одновременно емкостные величины, связанные с диэлектрической проницаемостью флюида, окружающего его, позволяя производить многоточечную идентификацию флюида. Эти величины передаются на поверхность одновременно при помощи мультиплексной телеметрии (многопараметровая).The CAT006 model has an installation of 12 sensors or two circles of 6 sensors each, mounted on clamping levers around a common housing. Each sensor simultaneously notes capacitive values associated with the dielectric constant of the fluid surrounding it, allowing multi-point identification of the fluid. These values are transmitted to the surface simultaneously using multiplex telemetry (multi-parameter).
Недостаток устройства заключается в том, что в этой конструкции измерительные датчики установлены на рычагах, выполненных в виде штампованного профиля, в теле которого уложены провода от датчика к регистрирующей системе, которая удалена от датчика, что вызывает эффект «паразитной длинной линии» (паразитная емкость и индуктивность), который приводит к тому, что паразитная емкость проводов значительно превосходит емкость датчиков.The disadvantage of this device is that in this design the measuring sensors are mounted on levers made in the form of a stamped profile, in the body of which the wires are laid from the sensor to the recording system, which is remote from the sensor, which causes the effect of “stray long line” (stray capacitance and inductance), which leads to the fact that the stray capacitance of the wires significantly exceeds the capacitance of the sensors.
Задача предлагаемого устройства - ликвидация паразитных влияний, повышение чувствительности и точности измерений диэлектрической проницаемости.The objective of the proposed device is the elimination of parasitic influences, increasing the sensitivity and accuracy of measurements of dielectric constant.
Указанная задача решается тем, что в предложенном индикаторе профиля фазы среды, содержащем корпус, шарнирно соединенные с ним подпружиненные рычаги в «n» количестве, на каждом из которых установлен емкостный датчик, установленный в корпусе микроконтроллер, включающий «n» «m»-разрядных счетчиков, «n» «m»-разрядных регистров, оперативное запоминающее устройство, схему управления и центральный процессор, на каждом рычаге в непосредственной близости от емкостного датчика установлен преобразователь «емкости в частоту», при этом выходы всех емкостных датчиков подключены к входам соответствующих преобразователей «емкости в частоту», выходы которых подключены к тактовым входам «m»-разрядных счетчиков, подключенных выходами к «m»-разрядным регистрам, выполненным с защелкой с тремя состояниями 1, 0, Z, где 1 - логическая единица, 0 - логический ноль, Z - высокоомное состояние, и подключенным к оперативному запоминающему устройству, все «m»-разрядные счетчики и регистры подключены к схеме управления и к центральному процессору. Связь между преобразователем «емкости в частоту» и «m»-разрядным счетчиком осуществлена посредством экранированной витой пары проводников, имеющей на входе и выходе гермовводы.This problem is solved in that in the proposed indicator of the phase profile of the medium containing the housing, spring-loaded levers pivotally connected to it in an "n" amount, each of which has a capacitive sensor installed in the housing microcontroller, including "n" "m" -digit counters, “n” “m” -bit registers, random access memory, control circuit and central processor, a capacitance-to-frequency converter is installed on each lever in the immediate vicinity of the capacitive sensor, while the outputs of all capacitive sensors are connected to the inputs of the corresponding “capacitance to frequency” converters, the outputs of which are connected to the clock inputs of the “m” -digit counters, connected by the outputs to the “m” -digit registers, made with a latch with three
Кроме того, возможен вариант, когда в индикаторе профиля фазы среды в горизонтальных и наклонных скважинах, содержащем корпус, шарнирно соединенные с ним подпружиненные рычаги в «n» количестве, на каждом из которых установлен емкостный датчик, и снабженном установленным в корпусе микроконтроллером, включающим «n» «m»-разрядных счетчиков, «n» «m»-разрядных регистров, оперативное запоминающее устройство, схему управления и центральный процессор, в корпусе индикатора установлены преобразователь «емкости в частоту» и преобразователь-компенсатор паразитных емкостей и индуктивности, соединенный с емкостным датчиком посредством экранированной витой пары проводников, имеющей на входе и выходе гермовводы, и преобразователем «емкости в частоту». Выходы всех преобразователей «емкости в частоту» подключены к тактовым входам «m»-разрядных счетчиков микроконтроллера, подключенных выходами к «m»-разрядным регистрам, выполненным с защелкой с тремя состояниями 1, 0, Z, где 1-логическая единица, 0 - логический ноль, Z - высокоомное состояние, и подключенным к оперативному запоминающему устройству, при этом все «m»-разрядные счетчики и регистры подключены к схеме управления и к центральному процессору.In addition, it is possible that in the indicator of the phase profile of the medium in horizontal and deviated wells containing the housing, spring-loaded levers pivotally connected to it in an “n” quantity, each of which has a capacitive sensor and equipped with a microcontroller installed in the housing, including n "" m "-bit counters," n "" m "-bit registers, random access memory, control circuit and central processor, a capacitance to frequency converter and a converter parasitic capacitance and inductance coupler connected to the capacitive sensor by means of a shielded twisted pair of conductors having a pressure gland at the input and output, and a capacitance to frequency converter. The outputs of all the capacitance to frequency converters are connected to the clock inputs of the m-bit microcontroller counters, connected by the outputs to the m-bit registers made with a latch with three
Суть заявляемого устройства поясняется чертежами.The essence of the claimed device is illustrated by drawings.
На фиг.1«А» и 1«Б» представлена часть индикатора с выносным рычагом.In Fig.1 "A" and 1 "B" presents part of the indicator with an external lever.
На фиг.2 представлена блок-схема устройства.Figure 2 presents the block diagram of the device.
На фиг.3 показано устройство емкостного датчика этого индикатора.Figure 3 shows the device capacitive sensor of this indicator.
На фиг.1«А» представлена часть корпуса индикатора 1 с прижимным рычагом 2, на конце которого помещен емкостный датчик 3. В непосредственной близости от емкостного датчика 3 установлен преобразователь «емкости в частоту» 4. Таких рычагов вокруг корпуса можно расположить «n» количество (например, 3-12). Рычаг к корпусу крепится при помощи шарнира 5. В корпусе индикатора 1 установлен «m»-разрядный счетчик 6. Связь между преобразователем «емкости в частоту» 4 и «m»-разрядным счетчиком 6 осуществлена посредством экранированной витой пары проводников 7, которые подключены к преобразователю «емкости в частоту» 4 при помощи первого гермоввода 8 с защитным резиновым колпачком 9, а к «m»-разрядному счетчику 6 - через второй гермоввод 8' с резиновым колпачком 9', «m»-разрядный счетчик подключен к «m»-разрядному регистру, установленному также в корпусе индикатора 1 и входящему в состав микросхемы, называемой микроконтроллером. На фиг.1«Б» представлено устройство индикатора, в котором преобразователь «емкости в частоту» 4 помещен в корпусе индикатора 1. Причем для компенсации паразитных емкостных влияний и индуктивности между преобразователем «емкости в частоту» 4 и емкостным датчиком 3 установлен преобразователь-компенсатор паразитных емкостей и индуктивности 10, уравновешивающий эти паразитные влияния. Э - экран из проволочной оплетки. Связь между преобразователем-компенсатором паразитных емкостей и индуктивности 10 и емкостным датчиком 3 осуществлена посредством экранированной витой пары проводников 7, имеющей на входе и выходе гермовводы 8, 8'.Figure 1 "A" shows a part of the
На фиг.2 представлена блок-схема индикатора. Емкостные датчики Д в количестве «n» штук подключены к преобразователям «емкости в частоту» Пр (емкость х частота С→F) также в «n» количестве таким образом, что выход емкостного датчика Д подключен ко входу преобразователя «емкости в частоту» Пр, выход которого подключен к тактовому входу «m»-разрядного счетчика Сч в «n» количестве (где С - тактовый вход, CS -вход разрешения, К - вход сброса), выходы которого параллельно подключены к «m»-разрядному регистру RG в «n» количестве (где D - входной сигнал записи данных) с защелкой Зщ с тремя состояниями 1, 0, Z (где 1 - логическая единица, 0 - логический ноль, Z - высокоомное состояние), m - «m»-разрядная шина данных, установленная в цепи между выходом «m»-разрядного счетчика Сч и входом «m»-разрядного регистра RG.Figure 2 presents a block diagram of an indicator. Capacitive sensors D in the amount of "n" pieces are connected to the converters "capacitance to frequency" Pr (capacitance x frequency C → F) also in the "n" quantity so that the output of the capacitive sensor D is connected to the input of the converter "capacitance to frequency" Pr , the output of which is connected to the clock input of the "m" -bit counter СЧ in the "n" amount (where С is the clock input, CS is the enable input, K is the reset input), the outputs of which are connected in parallel to the "m" -bit register RG in "N" number (where D is the input signal of data recording) with the latch Zsch with three
Все «m»-разрядные счетчики Сч1-N, «m»-разрядные регистры RG1-N связаны с оперативно запоминающим устройством (ОЗУ), со схемой управления и центральным процессором ЦП и входят в состав микросхемы.All "m" -bit counters Sch 1-N , "m" -bit registers RG 1-N are connected to random access memory (RAM), to the control circuit and the central processor of the CPU and are part of the microcircuit.
Индикатор работает следующим образом.The indicator works as follows.
Постоянные изменения емкости Д отслеживаются преобразователем «емкости в частоту» (Пр.), выходной сигнал которого подается на тактирующий вход m-разрядного счетчика (Сч.), при этом одновременный подсчет импульсов на всех «m»-разрядных счетчиках происходит только при поступлении общего сигнала разрешения CS. По истечении времени действия сигнала CS приходит сигнал сброса на входы R «m»-разрядных счетчиков и этот же сигнал является сигналом записи D в «m»-разрядные буферные регистры RG.Constant changes in capacitance D are monitored by the “capacitance to frequency” converter (Ex.), The output signal of which is supplied to the clock input of the m-bit counter (Count), while the simultaneous counting of pulses on all “m” -digit counters occurs only when a total CS resolution signal. After the CS signal has expired, a reset signal arrives at the inputs of the R “m” -bit counters and the same signal is a signal for writing D to the “m” -bit buffer registers RG.
Таким образом, происходит один цикл накопления и записи. За время второго цикла накопления ЦП (центральный процессор) микроконтроллера (МК) заносит в определенную зону ОЗУ в определенном порядке данные о профиле фазы среды, которые затем с помощью телеметрической системы передаются в наземный пульт регистрации и визуализации.Thus, one cycle of accumulation and recording occurs. During the second cycle of accumulation of the CPU (central processor) of the microcontroller (MC), it enters into a certain zone of RAM in a certain order the data on the profile of the phase of the medium, which are then transmitted via a telemetry system to the ground-based registration and visualization console.
Известен прибор для измерения плотности жидкости, который содержит два электрода-конденсатора, находящихся на некотором расстоянии один от другого (Пат. США №3903478, G01C 27/26, Опубл. 02.09.1975 г.) Датчик состоит из измерительного конденсатора, образованного тремя цилиндрическими пластинами, между которыми протекает контролируемая жидкость. Внутренняя и наружная пластины конденсатора соединены между собой. Изменение плотности жидкости вызывает изменение емкости между электродами.A known device for measuring the density of a liquid, which contains two electrodes of a capacitor located at a certain distance from one another (US Pat. US No. 3903478, G01C 27/26, Pub. 02.09.1975), the Sensor consists of a measuring capacitor formed by three cylindrical plates between which the controlled fluid flows. The inner and outer plates of the capacitor are interconnected. A change in fluid density causes a change in capacitance between the electrodes.
Прибор измеряет усредненную величину процентного водосодержания, при этом обладает низкой чувствительностью, кроме того, он не приспособлен для работы в вязких средах, т.к. в этом случае затруднено протекание жидкости между пластинами конденсатора и наблюдается эффект «насыщения», что снижает чувствительность прибора.The device measures the average percentage water content, while it has low sensitivity, in addition, it is not suitable for use in viscous media, because in this case, the flow of fluid between the plates of the capacitor is difficult and the effect of "saturation" is observed, which reduces the sensitivity of the device.
Известен емкостный датчик для измерения состава смеси воды и нефти (Пат. Франции №1427818, кл. G01N, опубл. 3.01.1966 г.). Измерительный электрод датчика представляет собой металлическую оплетку или спираль, навернутую на цилиндрический стержень из синтетической смолы и покрытую изоляционным слоем толщиной, примерно равной ширине кольцевого пространства между измерительным электродом и наружной оболочкой аппарата, служащей вторым электродом. Датчик служит для измерения диэлектрической постоянной. Недостатки данного датчика повторяют несовершенство прибора по патенту США №3903478.Known capacitive sensor for measuring the composition of a mixture of water and oil (US Pat. France No. 1427818, CL G01N, publ. 3.01.1966). The measuring electrode of the sensor is a metal braid or spiral wrapped on a cylindrical rod of synthetic resin and covered with an insulating layer with a thickness approximately equal to the width of the annular space between the measuring electrode and the outer shell of the apparatus serving as the second electrode. The sensor is used to measure the dielectric constant. The disadvantages of this sensor repeat the imperfection of the device according to US patent No. 3903478.
Предложенный емкостный датчик решает задачу надежности его использования в средах с любой вязкостью и повышения его чувствительности.The proposed capacitive sensor solves the problem of the reliability of its use in environments with any viscosity and increase its sensitivity.
Задача решается тем, что в емкостном датчике, представляющем собой каркас с основанием и боковыми стенками, образующими емкостную пару, каркас емкостного датчика выполнен из немагнитного материала, боковые стенки которого профилированы и открыты с торцов, на внутренней поверхности каждой из стенок наклеены пластины из керамики, на которых напылен металл с высокой проводимостью, внешняя поверхность каждой из боковых стенок покрыта веществом с низкой адгезией, а с внутренней стороны стенки на металл напаян гибкий многожильный провод с литой изоляцией из фторопласта, который является выходом емкостного датчика.The problem is solved in that in the capacitive sensor, which is a frame with a base and side walls forming a capacitive pair, the frame of the capacitive sensor is made of non-magnetic material, the side walls of which are profiled and open from the ends, ceramic plates are glued on the inner surface of each wall, on which a highly conductive metal is sprayed, the outer surface of each of the side walls is coated with a low adhesion substance, and a flexible multicore wire is soldered to the metal from the inside of the wall the insulation of the fluoroplastic, which is the output of the capacitive sensor.
В емкостном датчике в качестве немагнитного материала используют пластмассу, в качестве металла с высокой проводимостью используют серебро, а в качестве вещества с низкой адгезией - фторопласт.In a capacitive sensor, plastic is used as a non-magnetic material, silver is used as a metal with high conductivity, and PTFE is used as a substance with low adhesion.
В емкостном датчике емкостная пара выполнена со стенками в виде полукруга или выполнена со стенками в виде подковы, или со стенками, образующими между собой угол более 90 градусов.In the capacitive sensor, the capacitive pair is made with walls in the form of a semicircle or made with walls in the form of a horseshoe, or with walls forming an angle of more than 90 degrees between them.
На фиг.3 представлен емкостный датчик, где каркас с основанием 11 и боковыми стенками 12, образующими между собой угол α более 90 градусов и открытыми с торцов. Стенки 12 профилированы - выполнены с углублением 13.Figure 3 presents a capacitive sensor, where the frame with the
На внутренней поверхности стенок наклеены пластины из керамики 15, на которые напылен металл с высокой проводимостью, например серебро, а внешняя поверхность стенки покрыта веществом с низкой адгезией 16, например фторопластом, на металле напаян 17 гибкий многожильный провод 18 с литой изоляцией 19 из фторопласта.
Емкостный датчик работает следующим образом. При прохождении жидкости между изолированными обкладками (стенками) 12 емкостной пары (конденсатора) меняется емкость конденсатора в зависимости от диэлектрической проницаемости состава жидкости, протекающей между изолированными обкладками конденсатора.Capacitive sensor operates as follows. With the passage of fluid between the insulated plates (walls) 12 of the capacitive pair (capacitor), the capacitance of the capacitor changes depending on the dielectric constant of the composition of the fluid flowing between the insulated plates of the capacitor.
Зависящая от состава жидкости емкость конденсатора изменяет частоту в преобразователе «емкости в частоту». Чувствительность преобразователя «емкости в частоту» совместно с конденсатором должна быть достаточной для построения профиля фазы среды по критерию диэлектрической проницаемости.The capacitance of a capacitor depending on the composition of the liquid changes the frequency in the “capacitance to frequency” converter. The sensitivity of the “capacitance to frequency” converter together with the capacitor should be sufficient to construct the phase profile of the medium according to the permittivity criterion.
Изготовление емкостного датчика с боковыми стенками, образующими угол α более 90 градусов и открытыми с торцов (или со стенками в виде полукруга, или в виде подковы), позволяет пропускать жидкость без какой либо задержки и налипания слоя на обкладках конденсатора, чему способствует и применение материала с низкой адгезией.The manufacture of a capacitive sensor with side walls forming an angle α of more than 90 degrees and open from the ends (or with walls in the form of a semicircle, or in the form of a horseshoe) allows fluid to pass through without any delay or sticking of the layer on the capacitor plates, which is also facilitated by the use of the material low adhesion.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003112672/03A RU2307247C2 (en) | 2003-04-29 | 2003-04-29 | Indication device to indicate phase profile of horizontal and inclined well medium and capacitive transducer thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003112672/03A RU2307247C2 (en) | 2003-04-29 | 2003-04-29 | Indication device to indicate phase profile of horizontal and inclined well medium and capacitive transducer thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003112672A RU2003112672A (en) | 2004-12-10 |
| RU2307247C2 true RU2307247C2 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=38954351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003112672/03A RU2307247C2 (en) | 2003-04-29 | 2003-04-29 | Indication device to indicate phase profile of horizontal and inclined well medium and capacitive transducer thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2307247C2 (en) |
-
2003
- 2003-04-29 RU RU2003112672/03A patent/RU2307247C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Прибор емкостной установки. Многоемкостный прибор с 12 расстанавливаемыми датчиками. Каталог, ф-ма Sondex Ltd. - Великобритания, 2000. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2183012C2 (en) | Method and device for metering multiphase stream | |
| Chetpattananondh et al. | A self-calibration water level measurement using an interdigital capacitive sensor | |
| US5861755A (en) | Two-phase quality/flow meter | |
| US4468611A (en) | Capacitive system for monitoring the dielectric properties of flowing fluid streams | |
| US4644263A (en) | Method and apparatus for measuring water in crude oil | |
| CN104685323B (en) | Fill level monitoring system and flow measuring device | |
| US2859617A (en) | Thermal flowmeter | |
| JPS6352015A (en) | Mass flow measuring device | |
| RU2002126261A (en) | FARADMETER | |
| US3863147A (en) | Capacitance sensing apparatus | |
| CN207795230U (en) | A kind of conducting probe sensor and apply its moisture percentage measuring apparatus | |
| RU2307247C2 (en) | Indication device to indicate phase profile of horizontal and inclined well medium and capacitive transducer thereof | |
| RU35571U1 (en) | The indicator of the phase profile of the medium in horizontal and deviated wells and its capacitive sensor | |
| CN206095327U (en) | Compound multichannel flowmeter and flow metering device thereof | |
| CN108344465A (en) | Method and device for measuring liquid level based on liquid temperature | |
| EP4165378B1 (en) | Flow meter for measuring flow velocity in oil continuous flows | |
| Cataldo et al. | Extending industrial applicability of TDR liquid level monitoring through flexible probes | |
| US11703407B2 (en) | Multifunctional sensor for the process industry | |
| TW460694B (en) | Volume charge density measuring system | |
| RU2658498C2 (en) | Device for the liquid media specific electrical conductivity measurement | |
| US6539811B2 (en) | Apparatus for measuring the flow of a medium to be measured through a measuring tube | |
| US8276443B2 (en) | Method of using a level meter employing the radar principle | |
| SU1154447A1 (en) | Deep-well level gauge | |
| WO2013184040A2 (en) | Downhole sensor | |
| RU2501001C1 (en) | Device to determine phase condition of gas and liquid flow |