Скважинный термометр сопротивления
Иллюстрации
Реферат
1. СКВАЖИННЫЙ ТЕРМОМЕТР СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащий .герметичный корпус,- защитную оболочку с размещенным в ней термоэлементом из проволоки, жипы которой свободно протянуты внутри защитной обопочки, о тл и чающийся тем, что, с цепью повышения надежности скважинного термометра в условиях высоких давлений и температур окружающей срецы, защитная оболочка выполнена в виде трубчатого змеевика, секции которого с зазорами между собой жестко закреплены на поверхности трубчатого каркаса из теплопроводного материала, соединенного с корпусом и перфорированного в местах, не занятых секциями защитной оболочки, а термоэлемент изолирован от защитной оболочки бусами из электроизоляционного материала. 2. Термометр тто п. 1, о т п и чаi ющийся тем, что трубчатый каркас (Л прикреплен к корпусу посредством тонкостенной втулки с отверстиями в ееС центральной части.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3 (51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ описдник изоБрет ния 1";..
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1 ) 3384303/22-03 (22) 07.01.82 (46) 30.09.83, Бюп. Мо 36 (72) Л. Н. Котепьников (71,) Всесоюзный научно-исспецоватепьский институт нефтепромысповой геофизики (53) 622.242 (088.8) (56) 1, Приборы цпя измерения температуры контактным способом. Справочник поц рец. Г. В. Бычковского, Львов, "Вища шкопа", 1979, с. 6.
2. Абрукин А. Л. Потокометрия скважин, М., "Нецра", 1978, с. 151 (прототип) . (54) (57) 1. СКВАЖИННЫЙ ТЕРМОМЕТР СОПРОТИВЛЕНИЯ, соцержащий герметичный корпус, защитную обоцочку с размещенным в ней термоэпементом из провопоки, жилы которой свобоцно про»
„„SU„„1044775 A тянуты внутри защитной оболочки, о т» л и ч а ю шийся тем, что, с цепью повышения нацежности скважинного термо метра в усповиях высоких цавпений и температур окружающей срецы, защитная обопочка выпопнена в вице трубчатого змеевика, секции которого с зазорами межцу собой жестко закреппены на по» верхности трубчатого каркаса из теппопровоцного материала, соециненного с корпусом и перфорированного в местах, не занятых секциями защитной обопочки, а термоэпемент изолирован от защитной обопочки бусами из эпектроизопяционного материапа.
2. Термометр по п. 1, о т и и ч а- с с0 ю шийся тем, что трубчатый каркас прикреплен к корпусу посрецством тонкостенной втупки с отверстиями в еецентрапьной части.
1 104, Изобретение относится к измерению температуры с помощью резистивных термопреобразователей и может быть использовано цпя измерения температурного поля в скважинах, в особенности в глубоких и сверхглубоких, а также цпя оперативного контрцпя температуры в нефтяных скважинах в лроэессе термогазохимического возцействи1 на пласт цри максимальной рабочей температуре щ цо 500 С.
Известны термометры сопротивления, чувствительные элементы которых выпоп» невы из изолированной проволоки, намо танной в вице спирали на каркас, а также термометры сопротивления, чувствительный элемент которых выполнен в вице спирали иэ неизопированной проволоки, размещенной в каналах карка са керамики 1 ; ло
Недостатком таких термометров является значительная инерционность.
Наиболее близким к предлагаемому является скважинный термометр сопротивления, включающий герметичный корпус 25 (кожух), к которому прикреплена защитная оболочка с размещенным в ней термоэпементом из изолированной проволоки, выполненным в вице многовиткового, жгута, свобоцно протянутого внутри труб чатой защитной оболочки (2 ) .
Нецостатком известного термометра является ухуцшение качества паковой эпектроизоляции проволоки термоэпемента при повышении температуры, что снижает точность измерения. при темпе-35 ратурах выше 150 - 200 С.
Кроме того, устройство характери,зуется нецостаточной жесткостью термоэпемента в защитной оболочке при
40 . увеличении общей цлины проволоки цо значения, при .котором ее начальное сопро.тивление при 0 С цостигает 500о 1000.0м, что необхоцимо цля снижения относительного уровня помех, навоцимых
45 в линии связи, при измерении температуры в скважинах. . При этом улучшение качества эпектро-, изоняции проволоки путем увеличения толщины лакового покрытия вызывает увеличения внутреннего циаметра и толщины эашитной оболочки, что привоцит к увеличению инерционности. При сохранении размеров поперечного сечения оболочки увеличивается ее цлина, что вызывает уменьшение жесткости термо-. элемента.
Замена MBTBPHBIIB 9IIBKTPOHsolIHIQGI проволоки на стеклянное покрытие приво4775 2 цит к повышению нестабильности показаний, так как стеклянная оболочка вызывает механические напряжения в про» волоке термоэпемента. Кроме того, воз»никают трудности с изоляцией петель жгута термоэпемента из-за хрупкости, стеклянной изоляции.
Цепь изобретения - повышение точности измерений, уменьшение инерционноюти и повышение нацэкности скважинного термометра сопротивления в условиях высоких давлений и температур.
Поставленная цель достигается тем,что в скважинном термометре сопротивления,соцержащем герметичный корпус, защитную оболочку с размещенным в ней термоэлементом из проволоки, жилы которой сво, бодно протянуты внутри защитной оболочки, защитная оболочка выполнена в виде трубчатого змеевика, секции которого с зазорами межцу собой жестко закреппены на поверхности трубчатого каркаса из теплопровоцного материала, соединенного с корпусом и перфорированного в местах, не занятых секциями защитной оболочки, а термоэпемент изолирован от зашитпой оболочки бусами иэ электроизоляцчонного материала.
Кроме того, трубчатый каркас прикреплен к корпусу посрецством тонкостенной. втулки с отверстиями в ее центральной части.
Выполнение защитной оболочки в виge змеевика, укрепленного на тонкостенном трубчатом каркасе, позволяет уменьшить ее циаметр цо 1,5 мм при одновременном увеличении цлины цо 1020 и без потери жесткости, что цвет возмо„;кность выполнить требования по достижению минимальной инерционности в условиях высокого цавления окружающей среды (цо 50 - 100 МПа) при сохранении высокой нацежности конструкции, Кроме того, предлагаемый термометр имеет меньшую погрешность перегрева бпагоцаря тому, что поверхность охпажцения увеличена в несколько раз.
Это позволяет увеличить рабочий ток термометра беэ существенного увеличения погрешности перегрева, что совместно с его повышенным начальным сопротивлением Я о приводит к резкому повышению точности измерений на постоянном токе вслецствие уменьшения относительного уровня помех примерно в 10 - 15 раз.
В известных термометрах сопротивления зашитная оболочка обеспечивает не только защиту термоэлемента от давления окружающей среды, но и являет»
1044, ся элементом, оберпечивающим жесткость конструкции термометра. Это явпяется основной причиной технического противоречия межцу инерционными свойствами термопреобразователя и жесткость и: ." . рукции при большой цпине проволоки моэпемента повышенного циаметра (: .:э -..
0,1 мм).
В прецлагаемом термометре защитная оболочка освобожцена от функции обеспе- 10 чения жесткости конструкции термопреобразоватепя. Кроме того, малая жесткость защитной оболочки и ее гибкость являют ся обязательным требованием цпя изготов-. ления термометра, что позволяет разрешить указанное техническое противоречие.
Зазоры межцу секциями оболочки позволяют -выполнить в трубчатом каркасе отверстия (перфорацию), сообщающие р0 внутреннюк. поверхность каркаса с внеш ней, что уменьшает тепловую инерционность термометра путем цопопнитепьного теппообмена межцу скважинной жицкостью и внутренней поверхностью каркаса. Выполнение трубчатого каркаса тонкостен ным также. уменьшает тепповую инерцию.
Выполнение электрической изоляции жилы термоэлемента бусами из электроизопяционного материала позволяет уве- 30 личить сопротивление изоляции при высоких температурах, а также обеспечить свобоцное положение гермометрической проволоки в оболочке без механических напряжений. Такая электрическая изоляция повышает стабильность эпектрических свойств термоэпемента и, таким образом, способствует повышению точности термопреобразоватепя.
Крепление трубчатого каркаса с термоэпементом к корпусу посрецством
40 тонкостенной втулки с отверстиями в ее центральной части уменьшает инерционность термометра путем уменьшения тепловой связи межцу термоэпементом и корпусом в результате увеличения интенсивности теппоомена ме>кцу втулкой и скважинной жицкостью.
На фиг. 1 иаображен скважинный термопреобразоватепь, общий виц; на фиг, 2 - термоэпемент в защитной оболоч-50 ке, процопьное сечение.
Скважинный термометр соцержит герметичный корпус 1, капиппярную трубчатую, оболочку 2 с размещенным в ней термо эпементом 3 из платиновой проволоки, которая свобоцно протянута внутри обо775 4 лочки 2. Секции защитной оболочки 2 спирально нави>ы на тонкостенный перфорированный трубчатый каркас 4 из нержавеющей стали и, припаяны к нему.
Термоэпемент 3 эпектроизолирован от оболочки 2 цосрецством керамических бус 5. Трубчатый каркас 4 прикреплен к корпусу 1 посрецством тонкостенной стальной втулки 6 с отверстиями в ее центральной части.
Дпя обеспечения герметичности coeamнения термоэпемента 3 с внутренней полостью корпуса 1 концы обочочки 2 впаяны в сквозные отверстия 7 в корпусе. Для прецохранения термоэпемента 3 от уцаров о стенки скважины к корпусу 1 прикреплено ципинцрическое огражцение 8 . с процопьными сквозными пазами.
При измерении распрецепения температуры по стволу скважины термометр опускают на кабеле-тросе в скважину, скважннная жицкость омывает защитную оболочку 2 термоэпемента 3, который воспринимает температуру скважинной жицкости, Сопротивление термоэлемента 3, зависящее от температуры, измеряют прибором на поверхности земли, используя цвух-или трехпровоцную пинию связи (кабель-трос). При этом сква- . жинная >кицкость прохоцит сквозь отверс тия (перфорацию) в каркасе 4, омывая его внутреннюю поверхность, что уменьшает инерцию системы каркас-оболочкатермоэпемент.
Испытание макетного образца термометра с термоэлементом из проволоки циаметром 0,05 мм в оболочке иэ " капиплярной трубки циаметром 2,2 х 0,4 мм, цлиной < = 10 мм, припаянной к трубчатому каркасу циаметром 21 х 0,5 мм показывает,что показатель термической инерции в воце не превышает 2 с, Сопротивление термоэпемента при 0 С Р о
=500 Ом, максимальное рабочее цавпе ние 50 - 100 МПа.
Применение прецпагаемого термометра позволит повысить верхний прецеп измерений температуры в скважинах qo о
500 С при сохранении малой тепловой инерции термометра, уменьшить цопопнительную погрешность, вызванную ЭДС помех, при измерении на постоянном токе в скважине примерно в 10 - 15 раз, а также увеличить произвоцитепьность труца при исспецовании глубоких и сверхглубоких скважин и повысить наце>кность скважинного прибора.
1044775
Корректор А. Повх
Поцписное
Заказ 7489/28 Тираж 603
ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по цепам изобретений и открытий .
113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., ц. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгороц, ул. Проектная, 4
Составитель И. Карбачинская
Рецактор Т. Мермелштейн Техрец И.Метелева