УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ

Устройство для измерения уровня жидкости в скважине.
Полезная модель относится к нефтедобывающей нромышленности, а именно к устройствам для измерения уровня жидкости в скважинах для добычи нефти.
Известные акустические устройства для измерения уровня жидкости в скважине состоят из акустического датчика, формирующего и нринимающего отраженный акустический сигнал, и соединентюго с ним гибким кабелем вторичного нреобразователя, осуществляющего вычисление уровня по зафиксированному времени и индикацию вычисленного уровня жидкости. Наличие кабеля, соединяющего датчик с блоком обработки, значителыю снижает их надежность, Так как наибольшее количество отказов устройств обусловлено повреждениями в кабеле.
Известны устройства для измерения уровня жидкости в скважине нутем вьщуска газа из межтрубного нространства в атмосферу (Кезь А.Н. Исследование насосных скважин методом волнометрирования. «Нефтепромысловое дело. Авторское свидетельство СССР № 571588, кл. Е21В47/04, 1975), в которых акустический сигнал создается за счет выпуска газа из межтрубного пространства. Недостатками устройств является их применимость только на скважинах с избыточным давлением газа и низкая надежность в силу наличия кабеля, соединяющего датчик с блоком обработки.
Известны устройства (Авторское свидетельство СССР № 827768, кл. Е21В47/04, 1981; Авторское свидетельство СССР № 1055869, кл. Е21В47/04, 1983). Используемый в устройствах узел формирования акустического сигнала позволяет нроводить измерения для скважин в затрубном нространстве которых нет избыточного давления. Данным устройствам так же, как и предыдущим, свойственна малая надежность в силу наличия кабеля, соединяющего датчик с блоком обработки. - свидетельство СССР № 1421857, кл.Е21В 47/04, 1988г.), которое содержит корпус и установленные на нем приемник акустического импульса и узел формирования импульса с неподвижным и подвижным флатщами, состоящий из предохранительного клапана с затвором и импульсного клапана с затвором, приводной ручки и жестко закрепленного гофрированного цилиндра с расположенным вдоль его продольной оси полым штоком, проходящим через центральное осевое отверстие в неподвижном фланце. Измерение проводят следующим образом. На устье скважины возбуждается зондирующий акустический импульс, который, распространяясь в , заполняющей затрубное пространство достигает уровня жидкости и, отразившись от поверхности раздела газжидкость, импульс возвращается обратно. Время запаздьшания отраженного импульса относительно зондирующего является той величиной, по которой судят о положении уровня жидкости в скважине. Устройство работает как при наличии давления, так и при его отсутствии. В первом случае зондирующий импульс создается за счет кратковременного вьшуска газа из скважины, а во втором за счет изменения обт.ема, занимаемого гофрированным цилиндром. Недостатком данного устройства является низкая надежность его и значительные массагабаритные размеры. Сигнал об измеренном уровне, пол ченньтй на выходе устройства, является промежуточным результатом, нуждающимся в последующей обработке и наглядном представлении. Для обработки и индикации результатов измерения используется блок обработки и индикации, связанный с устройством посредством кабеля, наличие которого значительно снижает показатели надежности устройства. Задачей полезной модели является создание устройства в моноблочном исполнении, обладающего малыми размерами, удобного в эксплуатации, представляющего результаты измерения в наглядном виде, удобном для восприятия. Для решения поставленной задачи в устройство для измерения уровня жидкости в
скважине, содержание цилиндрический корпус, с одного торца которого расположена резьбовая муфта для соединения с арматурой скважины, а с другого - излучатель акустического сигнала, преобразователь отраженного акустического сигнала в электрический, в отличие от нрототина в корпусе на выполненном нанротив излучателя основании со сквозными функциональными отверстиями размен1ены нреобразователь отраженного акустического сигнала в электрический н дополнительно введенные датчик давления, блок измерения, выполненный в виде ориентированных вдоль оси корнуса печатных нлат с функциональными элементами, аккумулятор, для автономной работы устройства, а также закрепленный на выполпеппом цилиндре, охватывающим с возможпостью вращения корнус, дополнительно введенный блок ввода-вывода с индикацией, соединенный с блоком измерения посредством гибкого кабеля и разъемного контактного узла, одна часть которого соединена с блоком ввода-вывода, а другая ответная часть, закрепленная в вынолненном в цилиндре отверстии, установлена с возможностью перемещения в выполненном в корнусе па.
Благодаря тому, что блок измерения вьщолнен в виде микропроцессорного контроллера, который синхронизирует работу всех элементов, осуществляет обработку информации с первичных датчиков (давления и эхо-сигнала), производит вычисление уровня, возможно выполнение устройства в едином корнусе с малыми размерами.
Благодаря моноблочному(в едином корнусе) нсполнению, устройство надежно в эксплуатации, имеет минимальные массосабаритные размеры при широких фупкциональных возможностях, а именно, оно осуществляет генерацию и прием акустического импульса, последующее его преобразование и анализ, определение уровня жидкости и давления на устье скважины и нредставление результатов в удобной для воснриятия форме. Компактное расположение элементов устройства в едином корпусе и возможность
вранхения блока ввода-вывода обеспечивают удобство при монтаже-демонтаже и в процессе работы устройства.
Благодаря выполнению генератора акустического сигнала в виде съемного выпускного клапана и ли шаровой насадки или съемного насоса с клапаном и штуцера, прикренляемого носредством резьбового соединения к соответствующему отверстию в основании, устройство работает как при налагай давления в скважине, так и при его отсутствии.
Благодаря тому, что блок задания режимов и индикации реализован на основе элементов коммутации и размещен в заш;итном корпусе, на переднюю панель которого вынесены клавиши задания режимов и цифровое табло, возможно отображение режимов работы и результатов контроля на цифровом индикаторе в удобной для восприятия форме.
Наличие закрьггого защитной крышкой разъема позволяет результаты измерений передавать во внешние устройства, такие как устройство термонечатающее или персональный компьютер, а также подключать внешнее зарядное устройство для зарядки аккумулятора.
Далее полезная модель поясняется на примере конкретного выполнения. На фиг.1 схематично представлено осевое сечение устройства с вырезанной по обозначенной ломаной линии боковой поверхностью корпуса. На фиг.2 представлен вид А устройства с условно отсеченной ручкой. На фиг.З представлено сечение устройства но линии Б-Б.
Устройство для измерения уровня жидкости в скважине состоит из корнуса 1, состоящего из цилиндрической формы кожуха 2, закрытого с одного торца крышкой 3, а с другогооснованием 4, являющимся перегородкой отделяющей газовую среду скважины от атмосферы; в отверстии крьннки 3, герметично его закрывая, закреплен излучатель
акустического сигнала 5, состоящий из выпускного клапана 6 и штуцера 7, проходящего внутри корпуса через сквозное отверстие в основании 4; к основанию 4 прикреплена муфта 8 с внутренней конусной трубной резьбой, посредством которой устройство крепится к измерительному натрубку фонтанной арматуры скважины (на фиг.1 не показана); внутри корпуса 1 расположеп блок измерения 9, выполненный в виде двух печатных узлов 9.1 и 9.2 с функциональными элементами, прикрепленных с помощью пары идентичных кронштейнов 10, к основанию 4; преобразователь 11 акустического сигнала в электрический (выполненный на основе пьезокерамики), прикрепленный в снециальном герметизированном отверстии основания 4, в котором проложены провода (на фиг.1 не ноказаны) для связи преобразователя с блоком измерения 9; аккумулятор 12 (иснользуется 6VSE 4/5А SAFT), прикрепленный внутри корнуса с помощью кронштейнов 13,14 и электрически связанный проводами со всеми электронными узлами устройства.
На кожухе 2 корпуса 1 коаксиально установлен подвижный кожух 15, на котором закреплен блок ввода-вывода 16 в герметичном корпусе, разъемный контактный узел 17 (иснользуется PC 19 ABO.364.047 ТУ), одна часть которого 17.1 (показана на фиг.2) соединена с блоком ввода-вывода 16, а другая-ответная часть 17.2 пропущена в пазу 18, выполненном в (е 2 корпуса 1, и соединена посредством гибкого кабеля 19 с блоком измерения 9, паз 18 является ограничителем при повороте кожуха 15 и может составить угол до 215°, на торцевой поверхности корпуса блока ввода-вьгеода закреплен закрьггый крышкой разъем 20 (использован D9-way skt 472-843RS catalogue) для подключения внешних устройств.
На конце штуцера 7 между клапаном 6 и крышкой 3 размещена гайка 21 для крепления крышки 3, кожухов 2 и 15 к основанию 4 посредством их осевого стягивания между собой. Блок измерения 9 для реализации алгоритма вычисления уровня жидкости содержит
функционально связанные по традиционной схеме микропроцессор(использован
1821ВМ85 бКО.349.017-01 ТУ), запоминающее устройство(использовано SRM20100LMT),
аналого-цифровой преобразователь(исцользован МАХ186АЕРР), таймер(иснользован
RTC62421A).
Для удобства пользования устройство снабжено  22, закрепленной с помощью
штырей 23, 24 на муфте 8.
Датчик давления 25 (используется LHP-130-10-U-1M ТУ25-7301.061-89), представленный
на фиг.2, прикреплен в специальном герметизированном отверстии основания 4 и
соединен посредством проводника 26 с блоком измерения 9.
На лицевую нанель корнуса блока ввода-вывода 16, представленную на фиг.З, вынесены
клавиатура 27 (использована FT-004 BOPLA) дая унравления всем устройством, и
символьный индикатор 28 ( использован ИВ-28 ОДО.339.167ТУ) для отображения
информации.
Для проведепия измерения уровня жидкости в скважине, устройство, муфтой 8 закручивается на измерительный патрубок фонтагпюй арматуры скважины. Если лицевая панель блока ввода-вьгеода 16 оказалась невидимой, то вратцением кожзоса 15 добиваются положения лицевой панели, в котором информацию удобно считывать. В начале работы устройство включается с помощью клавиатуры 27. Датчиком давления 25 измеряется давление скважинного газа и а1галоговый сигнал пропорциональный величине давления поступает в блок измерения 9. В блоке измерепия 9 поступивший аналоговый сигнал оцифровывается и записывается в запоминающее устройство блока измерения 9. Затем с помощью излучателя акустического сигнала 5 генерируется акустический сигнал. Если в скважине есть избыточное давление, то сигнал генерируется с помощью клапана 6 путем выпуска небольщого колцчества скважинного газа в атмосферу. Если в скважине отсутствует давление или оно близко к нулю, то акустический сигнал
генерируют либо эластичной шаровой насадкой, либо баллоном с избыточным давлением, снабженным клананом. Акустический сигнал эаспространяясь в скважине с определенной скоростьюицостигает границы раздела фаз жидкость-газ, отражается от нее и возвращается на устье скважины, где с номовдью преобразователя 11 преобразуется в электрический сигнал и постунает в блок измерения 9, где он оцифровывается и записывается в запоминающее устройство через равные промежутки времени как график акустического сигнала, а именно, зависимость амплитуды акустического сигнала от времени. Микропроцессор определяет по заданной программе время прохождения акустического сигнала и уровень, как произведение по которому уровень жидкости определяют как произведение времени прохождения звука от устья скважины до уровня жидкости, измеренного но графику акустического сигнала, на скорость звука, взятую из табличных данных в зависимости от давления и свойств газа в затрубном пространстве и делепием этого произведения на два. Вьршсленное таким образом значение уровня жидкоети высвечивается на символьном индикаторе 28.
Таким образом, разработано компакттюе в мопоблочном исполнении устройство для определения уровня жидкости в скважине, удобное в эксплуатации.