ТЕРМОИНДИКАТОР

ТЕРМОИНДИКАТОР
Решение относится к термометрии, а именно - к области контроля тенлового состояния окружающей среды в условиях затрудненного достуна к месту контроля. Наиболее широкое применение данный индикатор может найти в горной, строительной и геологических отраслях, особенно для определение температур в глубоких нефтяных скважинах.
Нефтяные скважины относятся к одним из наиболее сложных объектов для определения температур. Это обусловлено их глубиной, направлением зачастую бурят наклонные скважины, наличием в скважинах различного оборудования, а также тем, что температура в каждой точке скважины может со временем изменяться - повышаться или снижаться, а при выборе оборудования для скважин и его диагностике, необходимо контролировать температуру в месте его нахождения. Этим и обусловлены специфические требования у конструкциям устройств для определения температуры в нефтяных скважинах.
Известны конструкции устройств для измерения температуры в труднодоступных местах, например в скважинах, в том числе и нефтяных (А.с. СССР JN5 1283550, МПК4 G 01 К 13/00, «Устройство для измерения температуры в скважине, БИ № 2, 87г.;А.с. СССР № 885822, МПКЗ
МПК7С01 К 11/06, G 01 к 07/00
G 01 к 05/32, «Глубинный термометр, БИ № 44, 81г.; А.с. СССР № 991190, МПКЗ G 01 к 07/16, «Скважинный термометр, БИ № 3, 83г.; пат. США № 4349281, МПК G 01 К 01/16, опубл. 14.09.80г.; пат. Великобритании № 1121744, МПК G 01 К 07/38, опубл. 1967г.). Перечисленные устройства разные по конструкции и принципу действия (с использованием биметаллических пластин, магнитных пар, пьезодатчиков и т.д.). Их объединяет общий недостаток, а именно - сложность конструкции (датчик сигнала, проводящая система, устройство приема сигнала) приводящая к снижению их надежности при использовании даже по назначению - в скважинах. Кроме того, сам факт наличия проводящей системы в скважинах в значительной степени снижает надежность устройства в таких условиях его работы.
Известны также индикаторы температуры с использованием элементов, выполненных из термоплавких материалов (А.с СССР № 861980, МПКЗ G 01 К 11/06, «Индикатор температуры, БИ № 33,81г.; А.с. СССР № 1186967, МПК4 G 01 К 11/06, «Термодатчик, БИ № 39, 85г.; А.с. СССР № 1195196, МПК4 G 01 К 11/06, «Датчик температуры, БИ № 44, 85г.; А.с. СССР № 1402038, МПК6 G 01 К 11/00, 07/22 «Термоиндикатор БИ № 31, 97г.; пат. США №3633425, МПК G 01 К 11/12, опубл. 11.01.72г.).
Недостатком конструкций этих индикаторов температуры является сложность в монтаже и эксплуатации, затрудняющая их использование.
«Датчик температуры, БИ № 44, 85г. Он состоит из корпуса заполненного плавящимся веществом с заданной температурой плавления, причем расплав должен в обязательном порядке обеспечить взаимный контакт между элементами датчика (пока вещество не расплавилось - контакт отсутствует). Недостатком конструкпии данного устройства является его сложность и невозможность определения температуры в условиях затрудненного доступа к месту определения, т.к. невозможно проконтролировать положение термодатчика в точке определения температуры. При вертикальном положении датчика определение становится невозможным из-за отсутствия контакта расплава с элементами датчика, т.к. расплав стекает в одну из сторон.
Задачей является создание конструкции термоиндикатора простого в изготовлении и эксплуатации, надежного при любых условиях контроля температуры, особенно в труднодоступных местах, например на глубине нефтяных скважин, и обеспечивающего необходимую точность определения температуры.
Поставленная задача достигается тем, что в термоиндикаторе, содержащем корпус и плавящуюся массу в нем, корпус имеет форму болта, в торце головки которого выполнены углубления заполненные пломбами из плавящегося вещества с заданной температурой плавления. Количество углублений определяют из условия сохранения прочности головки болта. В качестве материала для пломб предпочтительно выбирать сплавы металлов с разной температурой плавления для каждой пломбы. Разная температура
Zcc. плавления позволяет фиксировать разброс температур. Для снижения
вероятности механического разрушения пломб при контакте с окружающими ее твердыми элементами, поверхность головки болта зашлифовывают. Если индикатор планируется поместить горизонтально - на поверхность пломб желательно нанести метки, которые исчезнут при расплаве пломбы и таким образом позволят зафиксировать факт ее плавления.
На Фиг. 1 приведен вид термоиндикатора сбоку, вырыв, на Фиг. 2 - вид термоиндикатора с углублениями с торца.
Термоиндикатор содержит корпус (1) в виде болта с головкой (2) и резьбой (3) для крепления в спускаемом элементе. В теле головки (2) выполнены углубления (4) в которые помешены пломбы (5) из сплава металлов с заданной температурой плавления (см. справочник «Тяжелые цветные металлы и сплавы. Москва. ЦНИИЭИцветмет. 1999г.)
Термоиндикатор работает следующим образом.
Термоиндикатор (корпус) (1), резьбовой частью (3), закрепляют в теле опускаемого в скважину (нефтяную) устройства, например в теле гидрозашиты электродвигателя погружного насоса, затем начинают его спуск. По мере увеличения глубины спуска температура в скважине растет. Если температура в скважине будет равна температуре плавления пломбы (5), пломба расплавится. В первую очередь плавится наиболее легкоплавкая пломба. При плавлении она вытекает из углубления (4), если головка (2) индикатора находится на наклоненном участке спускаемого устройства, или выплескивается (при креплении на горизонтальном участке). В любом случае
v,.
4
она меняет форму и по внешности отличается от поверхности торца головки болта (например исчезнувшей меткой). Затем плавятся другие, более тугоплавкие пломбы. (5) самой высокой температуре в скважине судят при подъеме на поверхность опускаемого устройства, по изменениям в самой тугоплавкой пломбе.
Этот индикатор испытан на месторождениях ОАО «Нефтеюганскнефтегаз, показал достаточную точность определения температуры в скважине. Он очень прост в изготовлении и его можно изготовить под любой инструмент или опускаемый в скважину прибор, с учетом их конструкции и имеюшихся в них отверстий. Т.е. нет необходимости разрушать их целостность. Кроме того, заменить или восстановить вытекшую пломбу не составляет труда. Подбор сплава пломбы по температуре плавления также является чисто инженерным решением, не требуюшим дополнительных исследований и позволяет расширить диапазон измеряемых температур до самых широких пределов, обусловленных свойствами этих сплавов. При большом количестве определений эти устройства располагают с учетом глубины скважины на расстоянии друг от друга по глубине скважины.