RU2381361C2 - Well temperature measurement device - Google Patents
Well temperature measurement device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2381361C2 RU2381361C2 RU2008107406/03A RU2008107406A RU2381361C2 RU 2381361 C2 RU2381361 C2 RU 2381361C2 RU 2008107406/03 A RU2008107406/03 A RU 2008107406/03A RU 2008107406 A RU2008107406 A RU 2008107406A RU 2381361 C2 RU2381361 C2 RU 2381361C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- panel
- nozzle
- well temperature
- bimetallic plate
- receiving
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к бурению скважин, и в частности геофизическим исследованиям, и предназначено для измерения температуры в скважинах в процессе бурения.The invention relates to the oil and gas industry, namely to drilling wells, and in particular geophysical surveys, and is intended to measure the temperature in the wells during drilling.
Известно устройство для измерения температуры в скважине по авторскому свидетельству (см. а.с. №279520, СССР, 1969 г.), включающее термобаллон, механическую колебательную систему с закрепленным на ней постоянным магнитом и преобразователь механических колебаний в электрические.A device for measuring temperature in a well is known according to the copyright certificate (see AS No. 279520, USSR, 1969), including a thermal bulb, a mechanical oscillating system with a permanent magnet fixed to it, and a converter of mechanical vibrations into electric ones.
Недостатком описанного устройства является низкая надежность за счет низкой виброустойчивости механической колебательной системы.The disadvantage of the described device is low reliability due to the low vibration resistance of the mechanical oscillatory system.
Прототипом является устройство (см. а.с. СССР, №1298365, 1985 г.), содержащее преобразователь температуры в виде струйного генератора, имеющего струйный элемент с соплами питания, приемным, выходным, и поверхность, размещенные в углублении панели и связанные между собой коммутационными каналам, дроссель сообщающийся с баллоном сжатого газа, а приемное сопло связано с переменной емкостью в виде зазора между коаксиально расположенными корпусом и баллоном. При этом выходное сопло подключено через сильфон, являющийся приводом управляющего клапана гидроусилителя, подключенного к гидравлическому каналу связи.The prototype is a device (see AS USSR, No. 1298365, 1985) containing a temperature converter in the form of a jet generator having a jet element with power nozzles, a receiving, an output, and a surface located in the recess of the panel and interconnected switching channels, the throttle communicating with the cylinder of compressed gas, and the receiving nozzle is connected with a variable capacity in the form of a gap between the coaxially located housing and the cylinder. In this case, the output nozzle is connected via a bellows, which is the actuator of the control valve of the hydraulic booster connected to the hydraulic communication channel.
Недостатком прототипа является низкая точность за счет малой девиации частоты струйного генератора (не более 30%), обусловленной малым температурным коэффициентом линейного расширения баллона со сжатым воздухом и в связи с этим малым изменением зазора между корпусом и баллоном, а, следовательно, и малым изменением объема переменной емкости, что в конечном счете приводит к незначительному изменению частоты.The disadvantage of the prototype is low accuracy due to the small deviation of the frequency of the jet generator (not more than 30%), due to the low temperature coefficient of linear expansion of the cylinder with compressed air and due to this small change in the gap between the housing and the cylinder, and, consequently, a small change in volume variable capacitance, which ultimately leads to a slight change in frequency.
Технической задачей является создание точного и виброустойчивого устройства для контроля температуры непосредственно в процессе бурения скважин.The technical task is to create an accurate and vibration-proof device for temperature control directly during the drilling process.
Технический результат - повышение точности и надежности измерения температуры в скважине в процессе бурения.EFFECT: increased accuracy and reliability of temperature measurement in a well during drilling.
Он достигается тем, что с целью повышения точности и надежности приемное сопло струйного генератора установлено в панели с зазором, выполнено гибким и снабжено жестко закрепленной на нем биметаллической пластиной, один конец которой жестко закреплен в панели, а другой свободен и способен перемещаться относительно поверхности специального профиля.It is achieved by the fact that, in order to increase accuracy and reliability, the receiving nozzle of the jet generator is installed in the panel with a gap, is flexible, and is equipped with a bimetallic plate rigidly fixed on it, one end of which is rigidly fixed in the panel, and the other is free and able to move relative to the surface of a special profile .
На фиг.1 показано устройство для измерения температуры в скважинах.Figure 1 shows a device for measuring temperature in wells.
Устройство размещают над долотом в контейнере.The device is placed above the bit in the container.
Устройство содержит преобразователь температуры в виде струйного генератора, содержащего струйный элемент 1, включающий выходное сопло 2, биметаллическую пластину 3, приемное сопло 4 и сопло питания 5, размещенные в окрестности поверхности 6 и связанные между собой коммутационными каналами, приемную емкость 7, источник энергии 8, выполненный в виде баллона со сжатым газом, причем баллон жестко закреплен в корпусе 9 с возможностью съема, и емкость 10. Источник энергии 8 через дроссель 11 соединен с соплом питания 5, приемное сопло 4 соединено с приемной емкостью 7, выполненной в виде углубления в панели 12, а выходное сопло 2 подключено через сильфон 13, являющийся приводом управляющего штока 14 гидроусилителя, к каналу связи, каким является бурильная колонна, заполненная промывочной жидкостью, гидроусилитель и приемник, установленный на устье скважины (на фиг.1 не показан).The device comprises a temperature converter in the form of a jet generator containing a
Работа устройства основана на эффекте Коанда - свойстве струи изменять направление путем прилипания струи жидкости или газа к расположенной вблизи твердой стенке.The device’s operation is based on the Coanda effect — the property of a jet to change direction by sticking a jet of liquid or gas to a nearby solid wall.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Путем увеличения давления бурового раствора на выходе буровых насосов на устье скважины открывается дроссель 11. Поток газа из сопла 5 питания обтекает расположенную вблизи твердую поверхность 6, выполненную в панели 12, и заполняет приемную емкость 7 через отверстие приемного сопла 4. В результате заполнения газом приемной емкости 7 перед приемным соплом 4 создается противодавление, что вызывает отрыв потока от поверхности специального профиля 6, выполненной в панели 12, и переход этого потока в выходное сопло 2 и далее в сильфон 13, что вызывает повышение в нем давления и его перемещение, а также перемещение связанного с ним управляющего клапана 14 гидроусилителя. При этом давление в выходном сопле 2 возрастает скачкообразно и удерживается на максимальном значении до тех пор, пока противодавление в приемном сопле 4 не снизится до величины, при которой поток вновь обтекает поверхность 6, выполненную в панели 12, и заполняет приемную емкость 7. Давление в канале за выходным соплом 4 меняется П-образно, а в канале за соплом 4 - пилообразно. Частота колебаний на выходе струйного генератора определяется известным уравнениемBy increasing the pressure of the drilling fluid at the outlet of the mud pumps, a throttle opens at the
где f - частота колебаний, Гц; с - постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей генератора, см3/с; v - объем приемной емкости 7, см3.where f is the oscillation frequency, Hz; C is a constant coefficient, depending on the design features of the generator, cm 3 / s; v is the volume of the
С повышением температуры упругое приемное сопло 4, выполненное в виде упругого элемента с жестко закрепленной на нем биметаллической пластиной, один конец которой жестко закреплен в панели 12, а другой конец свободный, расширяется. В результате этого свободный конец приемного сопла 4 перемещается относительно поверхности 6, с прилипшей к ней струей газа от оси струи к ее периферии, где расход газа уменьшается и, следовательно, изменяется время заполнения газом приемной емкости 7 и в связи с этим пропорционально измеряемой температуре в скважине изменяется частота колебаний струйного генератора.With increasing temperature, the elastic receiving
Отработанный газ из источника энергии стравливается в емкость 10.The exhaust gas from the energy source is discharged into the
Перемещение свободного конца приемного сопла 4 определяется формулой:The movement of the free end of the receiving
где α - коэффициент линейного расширения материала биметаллической пластины;where α is the coefficient of linear expansion of the material of the bimetallic plate;
l - длина сопла в первоначальном состоянии;l is the length of the nozzle in the initial state;
S - толщина биметаллической пластины;S is the thickness of the bimetallic plate;
ΔT - изменение температуры.ΔT is the change in temperature.
Серия пневматических импульсов, образующихся на струйном генераторе, посредством сильфона 13 преобразуется в механическое перемещение управляющего штока 14 гидроусилителя. На выходе гидроусилителя (на фиг.1 не показан) появляется гидравлический импульс, этот импульс распространяется по буровому раствору, заполняющему колонну бурильных труб, до устья скважины, поступает на вход гидравлического демпфера, где гасятся помехи от пульсаций давления, создаваемые буровыми насосами. Полезный гидравлический сигнал, несущий информацию о температуре в скважине, поступает на вход тензодатчика, преобразуется в пропорциональный электрический сигнал, усиливается и после разделительного фильтра поступает на вход ЭВМ, где преобразуется в соответствующее значение температуры и выводится на дисплей.A series of pneumatic pulses generated on the jet generator, through the
Были проведены лабораторные исследования макета устройства для измерения температуры в скважине.Laboratory studies of the layout of the device for measuring temperature in the well were conducted.
На фиг.2 представлена схема системы сопел с поверхностью специального профиля макета струйного генератора, использованного в эксперименте.Figure 2 presents a diagram of a system of nozzles with the surface of a special profile of the layout of the jet generator used in the experiment.
Геометрические размеры следующие (см. фиг.2):The geometric dimensions are as follows (see figure 2):
1 - сопло питания ⌀=1 мм; 2 - приемное сопло ⌀=0,5 мм; 3 - выходное сопло ⌀=1 мм; 4 - поверхность специального профиля, α=140°; β=50°; θ=80°; φ=35°; ψ=20°; θ=70°; rп=2 мм; 11п=15 мм; 12п=10 мм.1 - power nozzle ⌀ = 1 mm; 2 - receiving nozzle ⌀ = 0.5 mm; 3 - output nozzle ⌀ = 1 mm; 4 - surface of a special profile, α = 140 °; β = 50 °; θ = 80 °; φ = 35 °; ψ = 20 °; θ = 70 °; r p = 2 mm; 1 1p = 15 mm; 1 2p = 10 mm.
На фиг.3 представлен график зависимости величины перемещения свободного конца приемного сопла от изменения температуры.Figure 3 presents a graph of the magnitude of the displacement of the free end of the receiving nozzle from temperature changes.
На фиг.4 представлен график зависимости частоты колебаний струйного генератора от температуры предложенного устройства (на фиг.4 график 1) и прототипа (на фиг.4 график 2).In Fig.4 presents a graph of the dependence of the oscillation frequency of the jet generator on the temperature of the proposed device (Fig.4 graph 1) and the prototype (Fig.4 graph 2).
В эксперименте использованы измерительные приборы: термометр стеклянный ртутный №106, ГОСТ 2823-73, предел измерения 0÷200°С; микрометр №82341.In the experiment, measuring instruments were used: mercury glass thermometer No. 106, GOST 2823-73,
Давление питания измерялось образцовым манометром ОБ-160 №150831, ГОСТ 6521-72, 1977 г. с пределом 0÷0,25. Использован пневматический редуктор РДФ-4-1-УЗ №5747, 2005 г. с манометром №04707 с пределом изменения давления от 0,02 до 0,25 МПа. Испытания показали работоспособность предложенного устройства. Нелинейность статической характеристики составляет не более 0,6%, чувствительность 0,009 Гц/град., вариация показания не более 0,002%.The supply pressure was measured with a standard OB-160 pressure gauge No. 150831, GOST 6521-72, 1977 with a limit of 0 ÷ 0.25. The pneumatic reducer RDF-4-1-UZ No. 5747, 2005 with a pressure gauge No. 04707 with a pressure change limit of 0.02 to 0.25 MPa was used. Tests have shown the operability of the proposed device. The non-linearity of the static characteristic is not more than 0.6%, the sensitivity is 0.009 Hz / deg., The variation of the indication is not more than 0.002%.
Прототип: нелинейность 1%, чувствительность 0,0042 Гц/град., вариация не более 0,005%.Prototype:
Виброустойчивость устройства соответствует виброустойчивости струйных элементов. Испытания предложенного устройства показали, что оно полностью удовлетворяет условиям забоя скважины. Данное устройство позволяет с высокой точностью контролировать непосредственно в процессе бурения температуру на забое скважины и на основе этой информации регулировать параметры бурового раствора с целью улучшения условий промывки скважины.The vibration resistance of the device corresponds to the vibration resistance of the inkjet elements. Tests of the proposed device showed that it fully meets the conditions of the bottom hole. This device allows you to accurately control directly in the process of drilling the temperature at the bottom of the well and based on this information to adjust the parameters of the drilling fluid in order to improve the conditions for flushing the well.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008107406/03A RU2381361C2 (en) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | Well temperature measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008107406/03A RU2381361C2 (en) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | Well temperature measurement device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008107406A RU2008107406A (en) | 2009-09-10 |
RU2381361C2 true RU2381361C2 (en) | 2010-02-10 |
Family
ID=41165928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008107406/03A RU2381361C2 (en) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | Well temperature measurement device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2381361C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2538014C1 (en) * | 2013-07-09 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный технический университет" | Well temperature measurement device |
RU2713842C1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-02-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет" ФГБОУ ВО "АГТУ" | Device for measuring temperature in well |
-
2008
- 2008-02-26 RU RU2008107406/03A patent/RU2381361C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2538014C1 (en) * | 2013-07-09 | 2015-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный технический университет" | Well temperature measurement device |
RU2713842C1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-02-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный технический университет" ФГБОУ ВО "АГТУ" | Device for measuring temperature in well |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008107406A (en) | 2009-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2397409C (en) | Downhole densitometer | |
US6688176B2 (en) | Single tube densitometer | |
AU2013394872B2 (en) | Method and device for the concurrent determination of fluid density and viscosity in-situ | |
CN101050702B (en) | Measuring device and method for overcurrent type resonant sound spectrum multiple phase flow state test | |
US20110167910A1 (en) | Apparatus and method for detecting a property of a fluid | |
US20110094308A1 (en) | Fluidic oscillator flow meter | |
EP3529460B1 (en) | Time-reversed nonlinear acoustic downhole pore pressure measurements | |
JP2018523768A (en) | Apparatus and method for measuring fluid properties using an electromechanical resonator | |
US8201462B2 (en) | Recirculation type oscillator flow meter | |
ATE451603T1 (en) | VISCOSITY MEASUREMENT DEVICE | |
KR20120084255A (en) | Fluid density measurement device | |
RU2381361C2 (en) | Well temperature measurement device | |
CN101825549B (en) | Fluid density sensor | |
CN102749266A (en) | Fluid property measuring device and fluid density measuring method | |
US7418876B2 (en) | Oscillatory motion based measurement method and sensor for measuring wall shear stress due to fluid flow | |
AU2012217092B2 (en) | System for measuring pressure and temperature | |
RU2425974C2 (en) | Device for measuring pressure of drilling fluid in well | |
ITPR20000038A1 (en) | SHELL VIBRATION FLOW METER WITH ADDED MASSES | |
US10428648B2 (en) | Downhole formation fluid viscometer sensor | |
RU2285797C1 (en) | Well bore deviation zenith angle measurement device | |
RU2804066C1 (en) | Device for measuring viscosity of drilling fluids at the bottom of the well during the drilling process | |
RU2726723C1 (en) | Device for measuring drilling mud pressure in well | |
RU206991U1 (en) | VIBRATION TRANSMITTER | |
AU2007203367B2 (en) | Single tube downhole densitometer | |
RU2713842C1 (en) | Device for measuring temperature in well |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110227 |