SU956987A1 - Скважинный расходомер - Google Patents

Description

(54) СКВАЖИННЫЙ РАСХОДОМЕР

1

Изобретение относитс  к области приборов дл  проведени  гидродинамических и физических исследований скважин и предназначено дл  применени  в нефтедобывающей промышленности.

Известны скважинные расходомеры турбинного типа, используемые при промысловых исследовани х скважин Г.

Недостатком данных приборов  вл етс  существенна  зависимость показаний расходомеров от в зкости жидкости при значени х ее, превыщающих 30 сПз, недостаточна  надежность обусловленна  введенными усложнени ми.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  скважинный расходомер,- содержащий корпус с входными и выходными окнами , с измерительным каналом и заторможенной крыльчаткой с закрепленными в ступице лопаст ми, установленной в нем на струнах-раст жках , и преобразователь угла поворота крыльчатки в пропорциональный сиг-, нал 2.

В известном скважинном расходомере имеютс  дополнительные выходные окна, выполненные в корпусе, между заторможенной крыльчаткой и выходными окнами. Дополнительные окна закрыты плоскими пружинами , закрепленными консольно, с одной стороны.

По мере увеличени  расхода и, соответственно , увеличени  перепада давлений на 5 приборе, пружины отгибаютс , увеличива  проходное сечение дополнительных окон и таким образом перепускают поток жидкости мимо прибора.

Однако известный расходомер не всегда 10 «удовлетвор ет скважинным услови м. При наличии шероховатостей-, выступов и заусениц в трубах может произойти повреждение пружин, перекрывающих дополнительные окна . Наличие плоских пружин на внещней стороне корпуса, вли ющих на точность измере15 ний, понижают его надежность, так как не исключаетс  повреждение пружин при спуске и подъеме прибора.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и надежнсти измерений при переменной в зкости контролируемой жидкости .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в скважинном расходомере, содержащем корпус с входными и выходными окнами, измерительным каналом и заторможенной

крыльчаткой с закрепленными в ее ступице лопаст ми, установленной в измерительном канале на струнах-раст жках, и преобразователь угла поворота крыльчатки в пропорциональный сигнал, лопасти крыльчатки выполнены в виде пластинчатых пружин, закрепленных в ступице консольно, с возможностью упругого изгиба.

Лопасти выполнены с переменной жесткостью по длине.

На фиг. 1 изображена измерительна  часть прибора в разрезе, общий вид; на фиг. 2 - крыльчатка, разрез; на фиг. 3 - профиль лопаток крыльчатки (вид с торца).

Скважинный расходомер состоит из корпуса 1, измерительного канала с входом 2 и выходом 3, в котором размещаетс  крыльчатка 4, укрепленна  на струнах-раст жках 5 и 6, и преобразователь 7 угла поворота крыльчатки. Крыльчатка 4 снабжена гибкими упругими лопатками 8, выполненными в виде изогнутых или пр мых пластинчатых пружин. Лопатки 8 по длине могут быть выполнены с посто нной жесткостью или переменной (например, за счет вырезов 9 в их теле). Лопатки 8 креп тс  в ступице крыльчатки 4 только передней кромкой (консольно ) ; между остальной частью лопатки и ступицей крыльчатки имеетс  зазор. Лопатка крыльчатки имеет удлиненную форму, причем длина ее значительно превышает высоту . Экспериментально установлено, что длина лопатки должна составл ть не менее 2-б ее щирины. Наилучшие результаты достигнуты , когда это отношение лежит в пределах 3-5. Лопатки крыльчатки могут быть выполнены сплошными или иметь вырезы (фиг. 2), т.е. иметь по. длине переменную жесткость. При наличии прорезей длина лопаток может быть уменьшена.

Таким образом могут быть устроены и расходомеры с вращающимис  крыльчатками . В этом случае лопатки выполн ютс  с частичной переменной жесткостью: часть лопатки, начина  с передней кромки, жестка , друга  часть, с котовой сбегает стру , эластична .

Работает расходомер следующим образом .

Жидкость, поступающа  в скважину, направл етс  по каналу 2 расходомера. Попада  на лопасти 8 крыльчатки, она созда-, ет крут щий момент и поворачивает последнюю . По мере увеличени  потока увеличиваетс  скоростной напор, под действием которого лопатки разгибаютс  и уменьшаетс  их угол атаки, что приводит к уменьшению крут щего момента на крыльчатке. Крут щий момент вызь1вает закручивание струн-раст жек 5 и 6 и поворот заторможенной крыльчатки на угол, пропорциональный велич1;1не расхода жидкости. Так как динамический напор жидкости пропорционален ее плотности, то угол поворота крыльчатки соответствует массовому расходу жидкости. Этот измер етс  посредством преобразовател  7, который формирует электрический сигнал. Изменение в зкости жидкости, расход которой измер етс , вызывает изменение углов атаки лопаток крыльчатки. Подбором жесткости лопаток можно достичь компенсации изменени  в зкости. Лопатки крыльчатки при этом изготавливаютс  из тонкого листового нержавеющего сплава, например, типа 40КХНМ и термически обрабатываютс 

Наибольший технический эффект достигаетс  при согласовании жесткости струн раст жек и жесткости лопаток. Согласование упругостей струн и лопаток должно быть таково, чтобы при предельном закручивании струн, соответствующим наибольшему значению расхода, достигалось наибольшее спр мление лопаток. Если это соответствие не выполнено и жесткость лопаток окажетс  мала, а жесткость, струн - велика, то максимальный достигаемый угол поворота турбинки будет небольшой и соответственно уменьшитс  верхний предел измер емого расхода.

Такой расходомер имеет улучшенные характеристики: зависимость угла поворота от расхода становитс  более линейной, расшир етс  динамический диапазон и показани  расходомера станов тс  пропорциональными плотности жидкости.

Технико-экономический эффект от применени  предлагаемого расходомера определ етс  повышением точности измерени  расхода в зких жидкостей за счет улучшени  характеристики расходомера.

Claims (2)

1.Скважинный расходомер, содержащий корпус с входными и выходными окнами, измерительным каналом и заторможенной крыльчаткой с закрепленными в ее ступице лопаст ми, установленной в измерительном канале на струнах-раст жках, и преобразователь угла поворота крыльчатки в пропорциональный сигнал, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и надежности, измерений при переменной в зкости контролируемой жидкости, лопасти крыльчатки выполнены в виде пластинчатых пружин, закрепленных в ступице консольно с возможностью упругого изгиба.

2.Расходомер по п. 1, отличающийс  тем, что лопасти выполнны с переменной жесткостью по длине.

Источники информаци , прин тые во внимание при экспертизе

1.Петров А. И. Методы и техника измерений при промысловых исследовани х скважин . М., «Недра, 1972, с. 221.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 726318, кл. Е 21 В. 47/10, 1977 (прототип ) .