АВТОМАТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УРОВНЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Техническое решение относится к акустическим методам измерения и контроля и предназначено для определения уровня жидкости в скважинах, в том числе нефтедобывающих.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен эхолот для измерения уровня жидкости в скважине (RU 2282718 от 21.02.2005 г., МПК Е21В 47/04). Эхолот содержит присоединяемый к устьевому ниппелю обсадной трубы с помощью переходной муфты корпус, генератор акустических импульсов, устройство для приема акустических импульсов в виде пьезоэлектрического микрофона, датчик давления и блок управления. Генератор акустических импульсов выполнен в виде пьезоэлемента, снабженного усилителем импульса в виде диффузора и электрически связанного с генератором электрических импульсов. Блок управления снабжен процессором с наперед заданной программой для автоматической корректировки результатов измерения с учетом скорости распространения акустического импульса от давления и состава газовой среды в затрубье. Провода от датчика давления и пьезоэлектрического микрофона подведены к генератору электрических импульсов и подсоединены к клеммнику многожильного кабеля, идущего из блока управления к упомянутому генератору импульсов. В качестве датчика давления заявлено использование датчика МИДА, при этом пьезоэлектрический микрофон устанавливается перед диффузором, максимально близко к переходной муфте, а сам эхолот размещен в быстро разборном кожухе с откидной крышкой, закрываемой под замок.
Известно также устройство для измерения уровня жидкости в скважине (RU 13391 от 28.10.1999 г, МПК Е21В 47/04), содержащее 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, где в корпусе на выполненном напротив излучателя основании со сквозными функциональными отверстиями размещены преобразователь отраженного акустического сигнала в электрический и дополнительно введенные датчик давления, блок измерения, выполненный в виде ориентированных вдоль оси корпуса печатных узлов с функциональными элементами, аккумулятор для автономной работы устройства, а также дополнительно введенные охватывающий корпус с возможностью вращения, цилиндрический кожух и установленный на нем блок ввода-вывода с индикацией, который соединен с блоком измерения посредством гибкого кабеля и разъемного контактного узла, одна часть которого соединена с блоком ввода-вывода, а другая - ответная часть пропущена с возможностью перемещения в выполненном в корпусе пазе.
Недостатком вышеописанных устройств, как эхолота, так и устройства для измерения уровня жидкости в скважине, является невозможность осуществлять работу в автоматическом режиме из-за отсутствия, в том числе и беспроводного дистанционного управления.
В качестве наиболее близкого аналога заявляемой полезной модели можно указать датчик уровня (RU 193245 от 04.03.2019, класс МПК Е21В 47/04, G01F 23/00), состоящий из корпуса, с одного торца которого расположены муфта и преобразователь отраженного акустического сигнала, а с другого - генератор акустического сигнала, где контроллер со встроенным радиоканалом обеспечивает измерение и сохранение в энергонезависимой памяти электрических сигналов от преобразователя давления и преобразователя акустического сигнала, а также передачу записанных данных через встроенный радиоканал, находящийся в контроллере, NFC-метка предназначена для установки связи с датчиком посредством интерфейса NFC.
Недостатком вышеописанного устройства является отсутствие возможности проведения измерений в автоматическом режиме по заданному графику без участия оператора, а также то, что работа человека (оператора), зачастую, выражается в непостоянстве длительности формирования акустического сигнала ручным способом, что сказывается на точности измерений.
Задачей технического решения является создание датчика уровня, обеспечивающего автоматический режим работы по заданному графику без участия оператора и получение более точных данных.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Технический результат вышеприведенной задачи достигается за счет создания автоматического датчика уровня, состоящего из корпуса, с одного торца которого расположена муфта и преобразователь отраженного акустического сигнала, механического клапана для создания акустического сигнала ручным способом и сброса давления при демонтаже прибора, контроллера с радиоканалом и NFC-меткой, и отличающегося тем, что в корпусе установлен электромагнитный клапан. Указанный признак позволяет проводить измерения уровня в автоматическом режиме без участия оператора и получать более точные данные. Управление электромагнитным клапаном осуществляет контроллер по заданному графику.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 - показан общий вид датчика уровня,
поз. 1 - автоматический датчик уровня;
поз. 2 - муфта, обеспечивающая соединение основания корпуса (3) с устьевой арматурой скважины;
поз. 3 - основание корпуса;
поз. 3.1 - сопло;
поз. 3.2 - заглушка;
поз. 3.3 - разъем для зарядки встроенного аккумулятора;
поз. 4 - крышка;
поз. 5 - ручной клапан;
поз. 6 - корпус (кожух отсутствует) с электронными компонентами;
поз. 6.1 - электромагнитный клапан;
поз. 6.2 - электронный модуль, контроллер с радиоканалом для передачи данных и NFC-метка;
поз. 6.3 - аккумулятор.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ
На всех фиг. 1 - показан общий вид датчика уровня. При этом автоматический датчик уровня (1) предназначен для измерения уровня жидкости преимущественно в нефтедобывающих скважинах.
В состав датчика уровня входит муфта (2), обеспечивающая соединение основания корпуса (3) с устьевой арматурой скважины.
Между основанием корпуса (3) и крышкой кожуха (4, находится кожух (6), выполненный из радиопрозрачного материала и закрывающий электронные компоненты, такие как электронный модуль (6.2), аккумулятор (6.3), преобразователь давления (на фиг. не показан), электромагнитный клапан (6.1).
При этом аккумулятор (6.3) обеспечивает непрерывную работу датчика уровня (1).
Электронный модуль (6.2) со встроенным радиоканалом и NFC-меткой обеспечивает измерение и сохранение в энергонезависимой памяти электрических сигналов от преобразователя давления и преобразователя акустических сигналов, передачу записанных данных через встроенный радиоканал, индикацию работы датчика уровня (1) и процесса заряда аккумулятора (6.3), а также для установки связи с датчиком посредством интерфейса NFC.
Ручной клапан (5) обеспечивает создание акустического сигнала за счет кратковременного выпуска газа из затрубного пространства скважины.
Ручной клапан (5) можно заменить на генератор акустического сигнала (на фиг. не показан), что обеспечивает возможность работы датчика при отсутствии избыточного давления газа в затрубном пространстве скважины.
Кроме того, ручной клапан (5) используется для стравливания избыточного давления внутри соединительной муфты (2) для безопасного демонтажа прибора.
На муфте (2) датчика уровня (1) находятся две ручки П-образной формы, расположенные соосно по отношению друг к другу и обеспечивающие удобство накручивания датчика уровня (1) на устьевую арматуру скважины и его демонтаж.
Работа заявляемого технического решения для проведения измерения уровня жидкости в скважине, в том числе и нефтедобывающей, заключается в следующем.
Автоматический датчик уровня (1) накручивается на устьевую арматуру скважины.
При поднесении мобильного устройства (смартфона или другого электронного устройства, имеющего NFC-интерфейс) к автоматическому датчику уровня (1), датчик (1) из режима низкого энергопотребления переходит в рабочий режим, мобильное устройство считывает NFC-метку датчика (1) и устанавливает связь с датчиком по радиоканалу, находящемуся в контроллере. Оператор с помощью мобильного приложения может по беспроводному каналу связи получить текущие данные, производить управление датчиком уровня (1) и настраивать автоматическую работу датчика уровня (1). Управление электромагнитным клапаном (6.1) осуществляет контроллер (6.2) по заданному графику. Последний задается согласно требуемым задачам. При этом работа в автоматическом режиме может осуществляться в течение всего времени, пока имеется достаточный уровень заряда аккумулятора (6.3).
Заявляемое техническое решение обеспечивает удобство использования, во время работы автоматического датчика уровня за счет наличия в конструкции беспроводного управления, что позволяет осуществлять контроль и управление дистанционно. Также за счет наличия в конструкции электромагнитного клапана обеспечивается автоматическая работа прибора по заданному графику без непосредственного участия оператора, что повышает надежность и точность получаемых данных.