RU155291U1

RU155291U1 - WELL PRESSURE VARIABLE FLOW METER

Info

Publication number: RU155291U1
Application number: RU2015103925/03U
Authority: RU
Inventors: Петр Алексеевич Мартынов; Иван Александрович Воробьев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Электронные и механические измерительные системы" (ЗАО "ЭМИС")
Priority date: 2015-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2015-09-27

Abstract

Скважинный расходомер переменного перепада давления, устанавливаемый на трубе и содержащий датчик разности давлений, проточную часть в виде полого цилиндрического корпуса с телом обтекания внутри и двумя отверстиями для отбора давления, выполненными в корпусе до и после тела обтекания и связанными двумя соединительными трубками с входом датчика разности давлений, и блок электронного расчетно-измерительного преобразователя, связанный с выходом датчика разности давлений, отличающийся тем, что расходомер установлен на трубе с помощью резьбы, корпус проточной части выполнен толстостенным и служит одновременно корпусом для датчика разности давлений и электронного блока, проточная часть выполнена из разделенных между собой промежутком съемных прямолинейных цилиндрических участков, в одном из которых установлено тело обтекания. A variable pressure differential borehole flow meter mounted on a pipe and containing a pressure differential sensor, a flow part in the form of a hollow cylindrical body with a flow body inside and two pressure sampling holes made in the body before and after the flow body and connected by two connecting tubes with a difference sensor input pressure, and the unit of the electronic calculation and measuring transducer associated with the output of the differential pressure sensor, characterized in that the flow meter is mounted on the pipe using p fins, the body of the flow part is made thick-walled and serves simultaneously as a body for the pressure difference sensor and the electronic unit, the flow part is made of removable rectilinear cylindrical sections separated by a gap, in one of which a flow body is installed.

Description

Полезная модель относится к средствам контроля параметров бурового процесса, в частности, определения объемного расхода измерением перепада давления и может быть использована для учета объема воды в водозаборной скважине и закачиваемой в нагнетательные пласты систем поддержания пластового давления, а также для учета объема нефти, извлекаемой из продуктивных пластов.The utility model relates to means for monitoring the parameters of the drilling process, in particular, determining the volumetric flow rate by measuring the differential pressure and can be used to take into account the volume of water in the water well and reservoir pressure maintenance systems injected into the injection reservoirs, as well as to take into account the volume of oil extracted from productive layers.

Известен расходомер на базе диафрагмы разработки ЗАО «ПГ Метран» серии «Rosemount 305», представленный в Приложении 1.A well-known flow meter based on the diaphragm developed by CJSC PG Metran of the Rosemount 305 series, is presented in Appendix 1.

Известный расходомер содержит диафрагму и датчик давления, конструктивно представляющие собой моноблок. Диафрагма представляет собой жесткую неразборную конструкцию, состоящую из собственно диска измерительной диафрагмы с угловым отбором давления, кольцевых камер, удлинителя, а также монтируемого на удлинителе вентильного блока (для интегрального монтажа датчика) либо переходников (для подсоединения датчика импульсными линиями). Диафрагма устанавливается между фланцами.Known flow meter contains a diaphragm and a pressure sensor, structurally representing a monoblock. The diaphragm is a rigid, non-separable design consisting of the measuring diaphragm disk itself with angular pressure sampling, annular chambers, an extension cord, as well as a valve block mounted on the extension cord (for integral mounting of the sensor) or adapters (for connecting the sensor by impulse lines). The diaphragm is installed between the flanges.

Известный расходомер обладает широкой применимостью, однако его невозможно использовать его в качестве скважинного расходомера, что обусловлено его значительными габаритами и недостаточной прочностью.The known flow meter has wide applicability, however, it is impossible to use it as a downhole flow meter, due to its significant size and insufficient strength.

Известен расходомер переменного перепада давления «ЭМИС-ВЕНТУРИ 240» разработки ЗАО «ЭМИС» представленный в «Руководстве по эксплуатации ЭВ-240.000.00.РЭ», 2014 г. стр. 6 и выбранный в качестве прототипа (см. Приложение 2).The known flowmeter of variable differential pressure "EMIS-VENTURI 240" developed by ZAO "EMIS" presented in the "Operation Manual EV-240.000.00.RE", 2014, p. 6 and selected as a prototype (see Appendix 2).

Известный расходомер содержит датчик разности давлений, проточную часть с конусным телом обтекания внутри и двумя отверстиями для отбора давления, связанными двумя соединительными трубками с входом датчика разности давлений, и расчетно-измерительный преобразователь (вычислитель), связанный с выходом датчика разности давлений. Разницу между статическими давлениями до и после тела обтекания определяют при помощи датчика разности давлений. Выходной сигнал с датчика давления поступает в вычислитель, где происходит расчет мгновенного объемного расхода и накопленного объема. Вычислитель осуществляет формирование выходного сигнала расходомера, а также отображение информации на индикаторе. Расходомер устанавливается на трубу с помощью фланцев.A known flow meter comprises a pressure difference sensor, a flow part with a conical body flowing around and two pressure sampling openings connected by two connecting tubes to the input of the pressure difference sensor, and a calculation and measuring transducer (calculator) associated with the output of the pressure difference sensor. The difference between the static pressures before and after the flow body is determined using a pressure difference sensor. The output signal from the pressure sensor enters the calculator, where the instantaneous volumetric flow rate and the accumulated volume are calculated. The calculator performs the formation of the output signal of the flow meter, as well as the display of information on the indicator. The flowmeter is mounted on the pipe using flanges.

Известный расходомер может применяться для измерения объемного расхода агрессивных высокотемпературных сред под высоким давлением, однако его также невозможно использовать в качестве скважинного расходомера, что обусловлено его значительными габаритами и недостаточной прочностью.The known flow meter can be used to measure the volumetric flow rate of aggressive high-temperature media under high pressure, however, it is also impossible to use it as a borehole flow meter, due to its significant size and insufficient strength.

Между тем использование расходомера в скважине имеет ряд ограничений, таких как: небольшие габариты, обусловленные шириной эксплуатационной скважины; возможные механические воздействия в процессе погружения расходомера в скважину, что требует сверхпрочной и ударостойкой конструкции корпуса и надежного крепления его элементов; вредные воздействия среды из-за эксплуатации его в жидкости, что требует усиленной пылевлагозащиты; воздействие высоких значений температур и давления из-за необходимости погружения расходомера на глубину 3 и более км.Meanwhile, the use of a flowmeter in a well has a number of limitations, such as: small dimensions due to the width of the production well; possible mechanical impacts in the process of immersion of the flowmeter in the well, which requires a heavy-duty and impact-resistant housing design and reliable fastening of its elements; harmful effects of the environment due to its operation in a liquid, which requires enhanced dust and moisture protection; the impact of high temperatures and pressure due to the need to immerse the flow meter to a depth of 3 km or more.

Задачей является расширение эксплуатационных возможностей расходомера переменного перепада давления, заключающихся в возможности использования его в скважине, при обеспечении достаточно высокого качества измерений.The objective is to expand the operational capabilities of the variable pressure differential flow meter, which consists in the possibility of using it in the well, while ensuring a sufficiently high quality of measurements.

Поставленная задача решается тем, что в скважинном расходомере переменного перепада давления, устанавливаемом на трубе и состоящем из датчика разности давлений, проточной части в виде полого цилиндрического корпуса с телом обтекания внутри и двумя отверстиями для отбора давления, выполненными в корпусе до и после тела обтекания и связанными двумя соединительными трубками с входом датчика разности давлений, и электронного блока расчетно-измерительного преобразователя, связанного с выходом датчика разности давлений, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, расходомер установлен на трубе с помощью резьбы, корпус проточной части выполнен толстостенным и служит одновременно корпусом для датчика разности давлений и электронного блока, проточная часть выполнена из разделенных между собой промежутком съемных прямолинейных цилиндрических участков, в одном из которых установлено тело обтекания.The problem is solved in that in a borehole flowmeter of a variable differential pressure installed on the pipe and consisting of a pressure difference sensor, a flow part in the form of a hollow cylindrical body with a flow body inside and two pressure selection openings made in the body before and after the flow body and connected by two connecting tubes with the input of the differential pressure sensor, and the electronic unit of the measuring and measuring transducer associated with the output of the differential pressure sensor, ACCORDING TO USE MODELS, the flowmeter is mounted on the pipe using thread, the body of the flowing part is made thick-walled and serves simultaneously as the body for the pressure difference sensor and the electronic unit, the flowing part is made of removable rectilinear cylindrical sections separated by a gap, in one of which a flow body is installed.

Выполнение корпуса проточной части толстостенным и использование его для размещения в нем датчика разности давлений и электронного блока в совокупности с выполнением узла проточной части из двух разделенных промежутком съемных прямолинейных цилиндрических участков, в одном из которых установлено тело обтекания, дает возможность уменьшить габариты расходомера и сделать его весьма прочным и надежным, что в совокупности с резьбовым креплением расходомера к трубе обеспечивает его способность выдержать высокое наружное давление, которому он подвергается при установке в скважине при установке его на глубине 3 и более км. Выполнение прямолинейных цилиндрических участков проточной части съемными дает возможность при загрязнении проточной части менять только данные съемные участки, а не весь расходомер, упрощая эксплуатацию прибора.The execution of the body of the flowing part is thick-walled and using it to accommodate a pressure difference sensor and an electronic unit in combination with the assembly of the flowing part of two removable rectilinear cylindrical sections separated by a gap, in one of which a flow body is installed, makes it possible to reduce the dimensions of the flowmeter and make it very strong and reliable, which together with the threaded fastening of the flowmeter to the pipe ensures its ability to withstand high external pressure, which it is exposed during installation in a well when it is installed at a depth of 3 km or more. The execution of rectilinear cylindrical sections of the flowing part removable makes it possible to contaminate the flowing part to change only these removable sections, and not the entire flowmeter, simplifying the operation of the device.

Технический результат - уменьшение габаритов, обеспечение необходимой прочности и точности измерений, обеспечение ремонтопригодности, позволяющие использовать заявляемый расходомер в скважине.The technical result is a reduction in size, ensuring the necessary strength and accuracy of measurements, ensuring maintainability, allowing the use of the inventive flow meter in the well.

Заявляемый скважинный расходомер обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как выполнение корпуса проточной части толстостенным и использование его в качестве корпуса для датчика разности давлений и электронного блока, выполнение проточной части из разделенных между собой промежутком съемных прямолинейных цилиндрических участков, установка тела обтекания в одном из прямолинейных участков, установка расходомера на трубе с помощью резьбового соединения, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.The inventive borehole flow meter has a novelty in comparison with the prototype, differing from it in such essential features as the execution of the body of the flowing part thick-walled and its use as a housing for the pressure difference sensor and the electronic unit, the execution of the flowing part of the separated by a gap removable straight cylindrical sections, installation of a flow body in one of the straight sections, installation of a flow meter on a pipe using a threaded connection, providing in total Achievement of a given result.

Заявляемый расходомер переменного перепада давления может найти широкое применение в нефтедобывающей промышленности для измерения объемного расхода нефти из скважин, воды, закачиваемой в пласты, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».The inventive flowmeter of variable differential pressure can be widely used in the oil industry for measuring the volumetric flow rate of oil from wells, water injected into the reservoirs, and therefore meets the criterion of "industrial applicability".

Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлены:The utility model is illustrated by drawings, on which:

- фиг. 1 - общий вид собранного расходомера;- FIG. 1 - general view of the assembled flow meter;

- фиг. 2 - вид собранного расходомера в продольном разрезе.- FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the assembled flowmeter.

- фиг. 3 - узел датчика давления в разрезе.- FIG. 3 - section of the pressure sensor assembly.

- фиг. 4 - вид собранного расходомера в поперечном разрезе в центре проточной части.- FIG. 4 is a cross-sectional view of the assembled flow meter in the center of the flow part.

Заявляемый скважинный расходомер переменного перепада давления (фиг. 1-4) содержит проточную часть 1, размещенную в толстостенном корпусе 2, и отсек электронного блока 3. Проточная часть 1 выполнена из разделенных между собой промежутком 4 съемных прямолинейных цилиндрических участков 5, которые крепятся к корпусу 2 с помощью фланцев 6. На одном из прямых участков 5 расположено тело 7 обтекания, выполненное в данном примере V-образной формы. Отбор давления осуществляется через два отверстия 8 до и после тела обтекания 7. Отверстия отбора давления связаны с узлом 9 датчика 10 разности давлений. В конкретном примере выполнения датчик 10 разности давлений выполнен из двух датчиков 10_{1, 2} давления, установленных соответственно до и после тела 7 обтекания, поэтому узлов 9 также два (9₁ и 9₂) и каждый из них состоит из датчика давления 10 (фиг. 3), установленного в стакане 11 и поджатого в нем гайкой 12.The inventive borehole flow meter of variable differential pressure (Fig. 1-4) contains a flow part 1 located in a thick-walled body 2, and a compartment of the electronic unit 3. The flow part 1 is made of separated by a gap 4 removable rectilinear cylindrical sections 5 that are attached to the body 2 by means of flanges 6. On one of the straight sections 5 there is a flow body 7 made in this example of a V-shape. The selection of pressure is carried out through two holes 8 before and after the body of the flow 7. The holes of the selection of pressure are connected with the node 9 of the sensor 10 of the pressure difference. In a specific implementation example, the pressure difference sensor 10 is made of two pressure sensors 10 _{1, 2} , installed respectively before and after the body 7, therefore, the nodes 9 are also two (9 ₁ and 9 ₂ ) and each of them consists of a pressure sensor 10 (FIG. . 3) installed in a glass 11 and pressed in it with a nut 12.

Под провода (на чертежах не показаны) с выходов датчиков 10 давления в корпусе 2 расходомера выполнен канал 13, идущий в отсек электронного блока 3. Расходомер устанавливается на трубу с помощью резьбы 14. В процессе погружения расходомера в скважину он может подвергаться механическим воздействиям, поэтому его корпус 2 выполнен толстостенным и обладает сверхпрочной и ударостойкой конструкцией и имеет группу механического исполнения М34. Ударостойкость обеспечивается большой толщиной стенок корпуса 2, а также надежными креплениями узлов и элементов расходомера, а так же отсутствием подвижных частей в расходомере. При этом корпус 2 проточной части 1 представляет собой цилиндр со сквозным, смещенным относительно центральной продольной оси продольным цилиндрическим отверстием 15.Under the wires (not shown in the drawings) from the outputs of the pressure sensors 10, a channel 13 is made in the flowmeter housing 2, which goes into the compartment of the electronic unit 3. The flowmeter is mounted on the pipe using thread 14. During the immersion of the flowmeter in the well, it can be subjected to mechanical stresses, therefore its body 2 is thick-walled and has a heavy-duty and shock-resistant design and has a mechanical performance group M34. Impact resistance is ensured by the large thickness of the walls of the housing 2, as well as reliable fasteners of the nodes and elements of the flow meter, as well as the absence of moving parts in the flow meter. In this case, the body 2 of the flow part 1 is a cylinder with a through cylindrical bore hole 15 displaced relative to the central longitudinal axis.

Электронный блок 3 и корпус 2 расходомера рассчитаны для работы при давлении окружающей среды до 50 МПа, в диапазоне температур окружающей среды -20 - +100 C. Это достигается применением надежных соединений частей корпуса 2 и использованием электронных элементов, устойчивых к высокой температуре.The electronic unit 3 and the body 2 of the flowmeter are designed to operate at an ambient pressure of up to 50 MPa, in the range of ambient temperatures of -20 - +100 C. This is achieved by the use of reliable connections of the parts of the body 2 and the use of electronic elements that are resistant to high temperature.

Пылевлагозащита достигается путем использованием уплотняющих резиновых колец (на чертежах не показаны).Dust and moisture protection is achieved by using sealing rubber rings (not shown in the drawings).

Работа расходомера переменного перепада давления происходит следующим образом.The flow meter variable differential pressure is as follows.

Тело 7 обтекания создает сужение проточной части 1, что обеспечивает перепад давления, который измеряют датчики 10_{1, 2} давления через отверстия 8, расположенные до и после тела 7 обтекания. Результирующее дифференциальное давление между отверстиями 8 пропорционально квадрату объемного расхода через расходомер. Далее измеренное давление с выходов датчиков 10 поступает на электронный блок, где преобразуется в электрический сигнал и индицируется для пользователя.The body of the flow around 7 creates a narrowing of the flow part 1, which provides a pressure drop, which is measured by the pressure sensors 10 _{1, 2} through the openings 8 located before and after the body of the flow 7. The resulting differential pressure between the openings 8 is proportional to the square of the volume flow through the flow meter. Further, the measured pressure from the outputs of the sensors 10 is supplied to the electronic unit, where it is converted into an electrical signal and displayed for the user.

В сравнении с прототипом заявляемый скважинный расходомер переменного перепада давления имеет более широкие эксплуатационные возможности при весьма высокой точности измерений.Compared with the prototype of the inventive borehole flow meter of variable differential pressure has wider operational capabilities with very high measurement accuracy.

Claims

A variable pressure differential borehole flow meter mounted on a pipe and containing a pressure differential sensor, a flow part in the form of a hollow cylindrical body with a flow body inside and two pressure sampling holes made in the body before and after the flow body and connected by two connecting tubes with a difference sensor input pressure, and the unit of the electronic calculation and measuring transducer associated with the output of the differential pressure sensor, characterized in that the flow meter is mounted on the pipe using p fins, the body of the flowing part is made thick-walled and serves simultaneously as a body for the pressure difference sensor and the electronic unit, the flowing part is made of removable rectilinear cylindrical sections separated by a gap, in one of which a flow body is installed.