Устройство для определения уровня жидкости в скважинах

Устройство для определения уровня жидкости в скважинах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1 о Я, 1

Класс 74Ь, 1 с

llRTEtiT NR ИЗОБР Т ИЙ

ОПИСАНИЕ устройства для определения уровня жидкости в скважинах.

К патенту Н, Д. Гейштора, заявленному 27 февраля 1928 года (заяв. свид. № 25346).

0 выдаче патента опубликовано 31 августа 1930 года. Действие патента распространяется на 15 лет от 31 августа 1930 года.

>.(<)

Предлагаемое изобретение касается устройства для определения уровня жидкости в скважинах и имеет целью определение уровня в герметизированных нефтяных скважинах, эксплоатируемых ! при помощи глубоких насосов. Знание уровня жидкости и его изменения имеет большое значение для эксплоатации скважин с максимальной производитель- ностью и минимальной затратой энергии.

На чертеже фиг. 1 изображает циферблат с нанесенными на нем номограммами, помещаемый под указатель динамометра; фиг. 2 — циферблат с, HoMQграммами,. помещаемый под указатель ваттметра или амперметра.

Устройство для определения уровня жидкости в скважинах основано на зависимости высоты уровня от некоторых факторов, определяющих работу подъема, жидкости посредством глубоких насосов.

Уравнение работы при ходе плунжера вверх; если пренебречь незначительным влиянием ыа величину работы коэфициента наполнения, пишется так:

2.е. Р= — (1000.S. 1 . H+g ); .. (1) I

Уравнение работы при ходе плунжера вниз будет:

2 . e . .p = g 1. > I,.... (2) >

1 где Р и p — усилия в полевых штангах возле бугеля в случае группового при-, вода или усилия в полированных штангах в случае индивидуального привода, соответственно для ходов плунжера вверх и вниз в /g; 2. е — двойной эксцентриситет в, т; 1 — ход плунжера в ш; g — соответствующий механический коэфиииент полезного действия; s — площадь плунжера в m; f — плотностьоткачиваемой жидкости; Н вЂ” уровень сверху в m;

g — вес штанг и плунжера в /g с поправкой на потерю веса железа в жидкости плотностью /. Подставляя значение для т1 из уравнения (2) в уравнение (1) и решая последнее относительно Н, получим (д . 1 ) 10009.

Для одной и той же скважины эксплоатируемой одним и тем же насосом переменной величиной будет Только произведение P. p, которое будет - меняться только в зависимости от измененияуровня жидкости и следовательно уравнение (3) есть уравнение прямой линии с угловым коэфициентом:

4 c"g . 1- . 1000 .8., и свободным членом д1

oooo.s.; ®

Руководствуясь формулой 3, можно составить номограмму для определения (б) где — давление газа в атмосферах по манометру; -1 в плотность откачиваемой

1 жидкости. Поправка прибавляется к найденной ранее высоте уровня Н.

При индивидуальных электрических приводах глубоких насосов для определения уровня жидкости можно. воспольсоваться амперметром или ваттметром.

Для трехфазных электродвигателей уравнение,работы пишется так:

1 т;

0,102. ) 3 . Е. cos з ) I . sin а . а я =

1 1 Я вЂ” — —.„-.1ООО.S. -1. Н+Д. l —,—.8,1.1. >j или Фосле интегрирования:

0,102 . t/3, 2 . Е . 1 . cos ъ

= —. 1000.5. -1. Н+Д 1 — — —, k.l. q (7)

1 где Š— напряжение в вольтах; Х вЂ” амплитуда колебания силы тока в амперах, определяемая как разность: Х=Хтах — io, где Х-тах — наибольшее показание амперметра при ходе плунжера вверх., а

io — сила тока при холостом ходе электродвигателя; q — механический коэфициент полезного де" ; Й вЂ ве1, личина противовеса в kg; — — отношение

Р2

I уровня йидкости в скважине по пока заниям динамометра, включенного в полевые штанги при групповом приводе, или в полированную штангу — при индивидуальном приводе. В последнем случае станки работают с противовесом и при, включении динамометра между двигателем и балансиром в уравнения работы (1) и (2) необходимо ввести члены, учиты, вающие влияние противовеса, но этот случай практического значения не имеет, так как неудобно помещать динамометр в других местах, кроме полированной штанги. При скоплении газа в герметизированной скважине в пространстве между. насосными трубами и эксплоатационной колонной для точного определения уровня жидкости в скважине необходимо вводить поправку на давление этого газа. Поправка определяется так.

1 .1о,зз о= —— т плеч балансира. Уравнение работы для хода плунжера вниз аналогично напишется:

0,102.2 3 . Е.1. cos

Р 1

=g . lq — —, й-. 1..,(8)

Определив значение т из уравнения 8 и подставив его в уравнение (7) можно определить Н в зависимости от переменных Х и 1 и построить соответствующую номограмму, но удобнее определять также графически. При определении уровня по. ваттметру уравнения работы для ходов плунжера вверх и вниз соответственно напишутся:

l 1

0,102.2, И вЂ” . 1000. S .. H+ д, l. — ——

r< 7j. (9) 0,102 . 2. И = . l. jl — —,,- ; . l. " .... (10) где

И = И тах — И,; и И = И min — И",; в том же угловом масштабе, как и на динамометре, а на радиуСах нанесены соответствующие значения т . Семейство кривых И изображает график уравнения 1, где для значений q=0,5; 0,55...

0„95; 1 нанесены кривые H=f. (P), при чем значения Н отложены по радиусам, а значения P — по углам., Циферблат укрепляется на динамометре так, чтобы совместить центры вращения стрелок и нулевая точка шкалы динамометра совпала с нулевой точкой шкалы на ци. ферблате.

Интах в показание ваттметра при наибольшей нагрузке двигателя; И min— показание ваттметра при наименьшей нагрузке; И о — показание ваттметра при холостом ходе.

Для определения уровня жидкости при помощи динамометра, последний снабжен допускающим, перестановку прозрачным циферблатом с двумя подвижными стрелками. На циферблате вычерчены в полярных координатах кривые (фиг. 1). Кривая I изображает график уравнения 2, где значения р нанесены

При определении уровня жидкости по, показаниям амперметра или ваттметра,, включенных в цепь электрического дви- гателя, последние также снабжаются аналогичными циферблатами, на которых наносятся в полярных координатах номо граммы по уравнениям 7 и 8 или 9 и 10.

На фиг. 2 построены номограммы: 1 по уравнению 10 и П по уравнению 9 для значений т1 = от 0,5 до 1. От циферблата фиг. 1 циферблат фиг. 2 отличается только тем, что он градуирован на ватты, а не на килограммы. Нулевые точки шкал амперметра или ваттметра должны быть сдвинуты относительно нулевых точек циферблата на угол, соответствующий показанию амперметра или ваттметра при холостом ходе электродвигателя, т.-е., чтобы нуль циферблата совпал

-с показанием измерительного прибора при холостом ходе.

При определении уровня жидкости по динамометру, снабженному циферблатом и двумя стрелками, и включенному в полевую или полированную штанги,,одна из стрелок устанавливается от руки на минимальное отклонение стрелки дина, . мометра, а другая — -на максимальное отклонение стрелки динамометра. Затем, по непосредственному показанию первой стрелки на кривой 1 определяют значение «1 и по показанию второй стрелки определяют значение H на одной из кривых П, соответствующей найденному значению т1. При определении уровня жидкости по амперметру или ваттметру поступают совершенно аналогично: одну из стрелок циферблата (9 на фиг. 2) устанавливают на минимальное отклонение стрелки измерительного прибора, а другую (В на фиг. 2) — на максимальное, и совершенно также определяют значе-. ния 1 и Н.

В том случае, когда йлотность отка чиваемой жидкости не остается постоян ной, а меняется в некоторых пределах, на, циферблате наносится добавочная диаграмма, по которой можно определить глубину Fl, соответствующую плотности в момент измерения. Так, если ( меняется в пределах от 0,8 до 1, справа на циферблате (фиг. 2) проводятся 4 дополнительных радиуса из начала координат под произвольными равными углами. На этих радиусах наносится поправка высоты уровня за счет изменения плотности - . Сначала определяют высоту уровня для той плотности, для которой вычерчены номограммы 1 и 11, а затем по номограмме справа производят отсчет высоты с поправкой на соответветствующее изменение плотности. Для этого нужно найти точку пересечения линии поправок, соответствующей первоначальной высоте с радиусом, соответствующим изменившейся высоте. Для удобства определения поправок высоты уровня с изменением плотности жидкости существует подвижная шкала C

Предмет патента.

l. Устройство для определения уровня жидкости в скважинах, характеризующееся тем, что динамометр, предназначенный для включения в полированную штангу насоса, или ваттметр, или амперметр, предназначаемые - для включения в одну из фаз электродвигателя трехфазного тока, приводящего в действие насос., снабжены допускающим перестановку циферблатом, на котором нанесены в полярных координатах номограммы, служащие для отсчета по соответ.ствующей кривой, при ходе плунжера вниз, коэфициента полезного действия насоса и для отсчета, при ходе плунжера вверх, глубины уровня жидкости в скважине по одной из кривых, соответствующей отсчитанному коэфициенту полезного действия, при чем для отметки показаний прибора служат переставные стрелки указателя А и В.

2. В охарактеризованном в и. 1 устройстве нанесение на циферблат добавочных диаграмм и применение добавочной подвижной шкалы С уровней, служащих для введения поправок на изменение плотности жидкости.