SU823565A1 - Скважинный расходомер - Google Patents

Description

(54) СКВАЖИННЫЙ РАСХОДОМЕР

I

Изобретение относитс  к промыслово-геофизическим исследовани м, а именно к устройствам дл  определени  расхода и направлени  потока жидкости в буровых скважинах .

Известен скважинный расходомер, содержащий корпус с установленным в нем герконом и крыльчатку, на валу которой закреплен посто нный магнит 1.

Недостатком этого расходомера  вл етс  невозможнЪсть определени  направлени  потока по оси скважины.

Известен также скважинный расходомер, содержащий корпус, крыльчатку, на валу которой закреплен магнит, и магниточувствительный узел с несимметричным расположением элементов. Этот расходомер позвол ет определ ть не только расход, но и направление потока по последовательности срабатывани  герконов 2.

Недостаток этого расходомера заключаетс  в снижении чувствительности из-за торможени  крыльчатки, которое возникает в результате взаимного прит жени  между посто нным магнитом на крыльчатке и герконами в корпусе расходомера.

Цель изобретени  - повыщение чувствительности расходомера.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что магниточувствительный узел расходомера выполнен в виде двух магнитодиодов, включенных встречно-параллельне.

На фиг. 1 показан предлагаемый скважинный расходомер, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З - блок-схема измерительного пульта к расходомеру; на фиг. 4 и 5 - последовательность импульсов в измерительной цепи при вращ ,ении крыльчатки по часовой стрелке (фиг. 4) и против нее (фиг. 5).

Claims (2)

1. Крыльчатка 1 расходомера установлена между нижним 2 и верхним 3 кронштейнами корпуса. Верхний кронщтейн 3 содержит внещнюю втулку 4. Обе детали изготовлены из неэлектропроводного и немагнитного материала (эбонита). На внутренней стороне втулки выполнены два продольных паза 5, рассто ние между которыми по дуге составл ет . В нижней части каждого паза установлены магнитодиоды 6 и 7, от которых сделаны выводы § и 9 изолированным монтажным проводом. Магнитодиоды 6 и 7 расположены так, чтобы плоскость полупроводникового перехода располагалась по касательной к внутренней окружности втулки 4, и установлены в противоположной пол рности , например диоды 6 - анодом кверху , диод 7 - анодом вниз. После размещени  диодов пазы залиты эпоксидной смолой дл  герметизации. На валу крьшьчатки 1 напротив магнитодиодов размещен посто нный магнит 10 эксцентрично относительно оси вращени . Поскольку дл  запирани  магнитодиодов необходимо, чтобы внешнее магнитное поле было перпендикул рно плоскости полупроводникового перехода, магнит 10 расположен перпендикул рно оси вращени  крыльчатки с таким расчетом, чтобы один из его полюсов выходил на поверхность вала крыльчатки. В конструкции расходомера использован маГнит цилиндрической формы, а радиус вала крыльчатки 1 выбран равным- длине магнита. Поэтому северный полюс магнита доходит до поверхности вала, а южный - до оси вращени . С противоположной магниту стороны вала расположен противовес 11, также цилиндрической формы. Дл  установки магнита и противовеса в валу крыльчатки предварительно высверлен цилиндрический канал. Крыльчатка выполнена из материала с ну левой плавучестью с целью уменьщени  давлени  на опоры. Опоры крыльчатки состо т из твердосплавных игл 12 и 13 и агатовых подщипников 14 и 15. И верхн   и нижн   опоры крыльчатки при погружении расходомера в скважину защищаютс  от жидкой среды воздушными колпаками, которые образуютс  вокруг твердосплавных игл, когда жидкость, заполн юща  скважину, попадает в пространство между валом крыльчатки и кронштейнами корпуса. Дл  обеспечени  одинакового гидродинамического сопротивлени  при восход щем и нисход щем направлени х потока лопасти крыльчатки установлены симметрично относительно верхнего и нижнего кронщтейнов корпуса. Внутри скважинного расходомера выводы магнитодиодов 6 и 7 соедин ютс  встречнопаралл .ельно: катод одного диода - с анодом другого и точки соединени  айв через жилы каротажного кабел  поднимаютс  к наземному измерительному пульту (фиг. 3). Дл  обеспечени  возможности однообразного подключени  расходомера к измерительному пульту одна из точек соединени  (в) заземлена. В состав наземного измерительного пульта вход т генератор 16 переменного тока. посто нный резистор 17 и шунтирующий его конденсатор 18, усилитель 19 напр жени , транзисторный ключ 20 и электромеханический счетчик 21. Совместно с измерительным пультом расходомера используетс  обычный электронно-лучевой осциллограф 22. Питаетс  измерительный пульт посто нным напр жением 9 В от автономного источника. Скважинный магнитоуправл емый расходомер действует следующим образом. Осевой поток жидкости, естественно существующий или вызванный в скважине искусственно , приводит во вращение крыльчатку 1, например, в направлении часовой стрелки. В то врем , когда посто нный магнит 10 располагаетс  в стороне, противоположной магнитодиодом 6 и 7, переменный ток от генератора 16 в один полупериод замыкаетс  через магнитодиод 6, в другой - через магнитодиод 7 так, что через резистор 17, включенный последовательно с ними. ток протекает в обоих направлени х и егс посто нна  составл юща  равна нулю. Ток генератора измен етс  по синусоидальному закону, а рабоча  частота, по крайней мере, на пор док выше максимальной частоты вращени  крыльчатки. Когда при повороте крыльчатки 1 посто нный магнит 10 проходит мимо магнитодиода б, последний запираетс , и ток от генератора 16 замыкаетс  только через магнитодиод 7 в те полупериоды , когда на соединительной точке а напр жение имеет отрицательный знак. Поэтому в это врем  ток через резистор 17 протекает только в одном направлении (снизу вверх согласно фиг. 3), этот ток зар жает конденсатор 18, емкость которого должна быть достаточной дл  интегрировани  напр жени  при рабочей частоте генератора 16 переменного тока. На экране осциллографа 22, подключенного к конденсатору 18, в это вре м  фиксируетс  импульс посто нного напр жени  (фиг. 4). Когда крыльчатка I поворачиваетс  еще на 90° посто нный магнит 10 запирает магнитодиод 7. Переменный ток генератора замыкаетс  не только через открывающийс  диод 6, но и 13 другие полупериоды , когда на соединительную точку а поступает положительное напр жение. Поэтому ток через резистор 17 протекает в про-/ тивоположном направлении - сверху вниз (фиг. 3), посто нное напр жение на конденсаторе 18 мен ет знак, и на экране осциллографа 22 фиксируетс  импульс отрицательной пол рности. Когда крыльчатка поворачиваетс  еще на 270°, по вл етс  снова положительный импульс, а еще через 90° - снова отрицательный, т.е. каждому обороту крыльчатки соответствует на входе измерительной схемы пара из положительного и отрицательного импульсов напр жени . При смене направлени  потока в скважине направление вращени  крыльчатки мен етс  на противоположное, сначала запираетс  магнитодиод 7, а потом - магнитодиод 6, поэтому кажда  пара импульсов начинаетс  с отрицательного (фиг. 5). Дл  того, чтобы зарегистрировать каждый оборот крьшьчатки, т.е. определить скорость ее вращени , сигнал, снимаемый с конденсатора 18, усиливаетс  усилителем 19 напр жени  и поступает на транзисторный ключ 20. При поступлении на него положительного импульса из каждой пары транзисторный ключ 20 запираетс  и вызьшает срабатывание электро-механического счетчика 21, вклю-. ценного в его коллекторную цепь. По изменению показаний счетчика 21 за единицу времени определ ют скорость вращени  крыльчатки, а от скорости вращени  с помощью тарйровочных графиков nepexqд т к расходу (или дебиту) потока. Направление потока определ ют по последовательности положительных и отрицательных импульсов на экране осциллографа 22. Таким образом, предлагаема  конструкци  скважинного магнитоуправл емого расходомера позвол ет одновременно определ ть и расход и направление потока при обеспечении значительного повышени  чувствительности прибора. Чувствительность расходомера ограничиваетс  лишь силами трени  крыльчатки в опорах. Установка магнитодиодов в магниточувствительном узле расходомера позвол ет также получить дополнительный полезный эффект , заключающийс  в повышении срока службы расходомера, так как, в отличие от герконов, число срабатываний магнитодиодов не ограничено. Высока  чувствительность предлагаемого расходомера подтверждена лабораторными и производственными испытани ми опытного образца. Формула изобретени  Скважинный расходомер, содержащий корпус, крыльчатку, на валу которой закреплен магнит, и магниточувствительный узел с несимметричным расположением элементов , отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности, магниточувствительный узел выполнен в виде двух магнитодиодов , включенных встречно-параллельно. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 471428, кл. Е 21 В 47/10, 1973.
2. 2.Патент США № 3036460, кл. 73-155, 1961 (прототип).