точного пристрої для контролю температури в свердловині безпосередньо в процесі буріння.
Технічним результатом є підвищення надійності і спрощення конструкції. Надійність досягається тим, що механічна коливальна система виконана у вигляді біметалічної циліндричної спіралі, яка забезпечує поперечні коливання. Спрощення пристрою досягається тим, що скорочується число елементів конструкції датчика.
Пристрій для вимірювання температури в свердловині, що включає механічну коливальну систему з укріпленими на ній постійними магнітами і перетворювач механічних коливань в електричні, при тому, що механічна коливальна система виконана у вигляді циліндричної біметалічною спіралі, один кінець якої жорстко закріплений, а другий вільний, і перетворювач механічних коливань в електричні виконаний у вигляді системи взаємодіючих електромагнітних полів постійних магнітів, жорстко закріплених на циліндричній біметалічною спіралі, і котушок приводу і знімання коливань, що забезпечують поперечні коливання циліндричної біметалічною спіралі.
Пристрій працює наступним чином.
У систему приводу подається короткий імпульс струму. Магнітне поле, створене в котушці приводу цим імпульсом, взаємодіє з полем постійного магніту, і біметалічна циліндрична спіраль починає коливатися. Зміна температури промивної рідини викликає зміна частоти коливань циліндричної біметалічною спіралі. Знімання коливання виробляється котушкою знімання.
Встановлено, що існує залежність між частотою вимушених коливань циліндричної біметалічною спіралі і температурою в свердловині. Зміна частоти струму передається по лінії зв'язку на гирлі свердловини і реєструється приладами. Дана інформація служить для здійснення управління процесом проводки свердловини.
Для розрахунку резонансної частоти пристрою ми можемо використовувати формулу для навантаженого камертона
де f 0 - частота коливань, Гц;
т г - маса вантажу, кг; т к - маса камертона, м;
E - модуль пружності матеріалу біметалічною циліндричної спіралі;
г - щільність матеріалу біметалічною циліндричної спіралі;
- відстань до центра ваги вантажу;
e - товщина біметалічною циліндричної спіралі;
L - довжина біметалічною циліндричної спіралі разом з подовженням при зміні температури.
Довжину біметалічною циліндричної спіралі разом з подовженням, враховуючи зміну температури, можна знайти за формулою:,
де - довжина біметалічною пружини при кімнатній температурі;
.
де - зміна температури;
- коефіцієнт термічного розширення матеріалу;
- товщина біметалічною спіралі.
Порівняємо експериментальну залежність, отриману в ході досвіду, з теоретичної залежністю частоти від температури для біметалічною спіралі.
Приймемо кімнатну температуру 27 ° С. Розрахуємо частоту коливань біметалічною спіралі при відповідних температурах:
) t=27 ° С.
) t=90 ° С
.
) t=115 ° С
.
) t=150 ° С
.
Розрахуємо відносну похибку:
Середня відносна похибка вимірювань склала 13.7%, що є допустимим при вимірюванні температури в свердловині.
Висновок
Автоматичний контроль глибинних параметрів в свердловинах є основною ланкою в комплексної автоматизації процесів буріння та видобутку нафти чи газу.
В результаті виконаних робіт зі створення пристроїв автоматичного контролю в свердловинах отримані лише перші успіхи і створені окремі прилади, які далеко ще не можуть задовольнити Потреби промисловості в таких засобах автоматики. В даний час застосовуються різні способи буріння свердловин та їх експлуатації, що обумовлює велику різноманітність завдань автоматичного контролю за глибинними процесами. Для їх вирішення необхідно продовжувати широкі дослідницькі та дослідно-конструкторські роботи.
Необхідне створення і подальше вдосконалення пристроїв автоконтролю для свердловин глибиною до 6-7 тис. м. При бурінні таких свердловин електробурамі або із застосуванням шланг-кабелю, в якому крім силових жив закладається кілька контрольних проводів, представляється можливість мати необхідний комплекс автоконтролю як за режимом буріння і за ...
