УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В СКВАЖИНЕ
WELL TEMPERATURE MEASUREMENT DEVICE

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам для измерения температуры бурового раствора в процессе бурения.
Известно устройство для измерения температуры в скважинах (а.с. СССР №1298365, 1987), содержащее источник энергии, преобразователь температуры, выполненный в виде расположенного в корпусе струйного генератора, состоящего из струйного элемента, включающего сопло питания, приемное и выходное сопла, размещенные в углублении панели и связанные между собой коммутационными каналами. Недостатком этого устройства является трудность реализации источника питания и увеличенное время съема информации в связи с использованием инфранизкого диапазона частот.
Самым близким по технической сути является устройство для измерения температуры в скважинах (а.с. СССР №279520, 1971), которое содержит механическую колебательную систему с укрепленным на ней постоянным магнитом, преобразователь механических колебаний в электрические и заполненный ртутью термобаллон. Механическая колебательная система выполнена в виде полого баланса, закрепленного на трубке, связанной с термобаллоном, причем полости баланса, трубки и термобаллона сообщаются между собой. Измерение колебаний производится следующим образом. В систему привода и объема подается короткий импульс тока. Магнитное поле, созданное в катушке этим импульсом, взаимодействует с полем постоянного магнита, и баланс начинает колебаться. Съем колебаний производится той же катушкой. Недостатком этого устройства является низкая частота механической колебательной системы, которая снижает объем информации получаемой с устройства измерения температуры, то есть не в полной мере используется пропускная способность проводного канала связи.
Техническая задача - создание надежного и точного устройства для контроля температуры в скважине непосредственно в процессе бурения.
Технический результат - повышение надежности устройства и усовершенствование его конструкции. Он достигается тем, что в устройстве, содержащем механическую колебательную систему с укрепленными на ней постоянными магнитами и преобразователь механических колебаний в электрические, механическая колебательная система выполнена в виде цилиндрической биметаллической спирали, один конец которой жестко закреплен, а второй - свободен, а преобразователь механических колебаний в электрические выполнен в виде системы взаимодействующих электромагнитных полей постоянных магнитов, жестко закрепленных на цилиндрической биметаллической спирали, и катушек привода и съема колебаний, обеспечивающих поперечные колебания цилиндрической биметаллической спирали.
На фиг.1 изображено устройство для измерения температуры в скважине.
Устройство расположено в бурильной трубе, в корпусе, жестко закрепленное на забое скважины при помощи ребер. Оно содержит механическую колебательную систему 1, выполненную в виде цилиндрической биметаллической спирали, один конец которой жестко закреплен, а второй - свободен. Внутри корпуса имеется катушка привода 2, два постоянных магнита 3, катушка съема колебаний 4, связанные с линией связи 5.
Устройство работает следующим образом.
В систему привода 2 подается короткий импульс тока. Магнитное поле, созданное в катушке привода 2 этим импульсом, взаимодействует с полем постоянного магнита 3, и биметаллическая цилиндрическая спираль 1 начинает колебаться. Изменение температуры промывочной жидкости вызывает изменение частоты колебаний цилиндрической биметаллической спирали 1. Съем колебания производится катушкой съема 4.
Установлено, что существует зависимость между частотой вынужденных колебаний цилиндрической биметаллической спирали и температурой в скважине. График зависимости, полученный экспериментально, изображен на фиг.2. Таким образом, изменение частоты тока передается по линии связи на устье скважины и регистрируется приборами. Данная информация служит для осуществления управления процессом проводки скважины.
Частота импульсов цилиндрической биметаллической спирали определяется уравнением:
<mrow><msub><mi>f</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>1615</mn><mfrac><mi>e</mi><mrow><msup><mi>L</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><msqrt><mrow><mfrac><mi>E</mi><mi>γ</mi></mfrac></mrow></msqrt></mrow>
0
где f - частота колебаний, Гц;
Е - модуль упругости материала биметаллической цилиндрической спирали;
γ - плотность материала биметаллической цилиндрической спирали;
е и L - толщина и длина биметаллической цилиндрической спирали.
Параметры устройства хорошо согласуются с параметрами проводного канала связи забоя с устьем скважины.
Устройство позволяет увеличить точность измерения температуры промывочной жидкости в скважине в процессе бурения и повышает надежность конструкции.