Описание конструкции и принцип действия расходомера ГР-1

Глубинный расходомер относится к типу порциальных приборов. Поплавковая система прибора подвешена на пружине. Поток воды проходит через гибкий пакер, являющийся клапаном, при помощи которого создается перепад давления до и после прибора. Под действием перепада давления поплавковая система перемещается, записывая на картограмме расход. Запись производится иглой на мелованной бумаге.

Расходомер состоит из трех соединяющихся рабочих узлов: часового механизма, измерительной части, струенаправляющего аппарата. (рис. 4.1)

Узел часового механизма состоит из головки 1, в котором закрепляется трос для спуска прибора в скважину. Снизу в головку вмонтирована кнопка с пружиной, являющейся верхним амортизатором часового механизма. Головку герметично свинчивают с часовой трубкой 2. Нижний конец часовой трубки также герметично свинчивают с понижающим планетарным редуктором 3. Оси часового механизма и редуктора соединяют торцевой муфтой. На редуктор навинчивают барабан 4.

Часовой механизм 2, применяемый в данной конструкции для вращения барабана, делает один оборот в час. Планетарный редуктор 3 снижает число оборотов барабана до одного оборота в 4 часа. Этого времени достаточно для спуска прибора и записи результатов замера.

Измерительная часть.Корпус узла состоит из измерительного цилиндра 10. Внутри корпуса подвешены подвижные детали. Для поддержания поплавка в нулевом положении служит пружина 9. Кольца 8, закрепленные на штанге являются ограничителями крайних положений поплавка.

В измерительный цилиндр ввинчивается струенаправляющий аппарат.

Струенаправляющий аппарат состоит из зонтичного пакера. Зонт собран из двенадцати бронзовых лепестков 13, припаянных к стальным пластинам и шарнирно сведенных с приемной трубой.

Каждый лепесток зонта раскрывается за счет упругой деформации предварительно сжатых плоских пружин 14. При сборке зонта все лепестки прижимаются к струенаправляющей трубе 15, сжимая при этом пружину 17. Лепестки зонта при этом располагаются по образующей приемной трубки, складывая панцирь, предохраняющий лепестки зонта от повреждения при спуске прибора в скважину. Приемную трубу навинчивают на соединительную трубу масляного реле. Концы лепестков перекрываются стальной муфтой 16, которая позволяет держать зонт в закрытом виде для транспортировки расходомера по скважине.

Масляное реле состоит из двух сосудов: верхнего 21, заполненного маслом и нижнего 23 маслосборного. Эти сосуды соединены между собой ниппелем с капилляром 22 свернутым в спираль. Внутренний диаметр капилляра – 0,3 мм; длина капилляра – 1,5-2 м. Время срабатывания реле определяется в зависимости от забойного давления и температуры забойной жидкости. Верхний сосуд заполняют вязкой жидкостью и закрывают поршнем 20.

При спуске прибора в скважину, разделительный поршень 20 масляного реле под действием давления окружающей среды перемещается вниз, вытесняя масло из верхнего сосуда 21 через капилляр 22 в маслосборник 23, находящийся под атмосферным давлением. Перемещаясь вниз, хвостовик поршня с утолщением на конце 23 раздвигает собачки 18 удерживающим стальную муфту 16 в крайнем верхнем положении, которые перекрывают концы зонтичного пакера. Наружняя часть собачек выходит из зацепления со стальной муфтой. Муфта под действием предварительной сжатой пружины 17, стреляет вниз, освобождая лепестки зонта, которые под действием стальных пластинчатых пружин 14 раскрываются и прижимаются к стенкам скважины. Прибор начинает работать с открытием зонтичного пакера.

Рис. 4.1 – Глубинный расходомер ГР-1

1-головка; 2- часовой механизм; 3- планетарный редуктор; 4-барабан; 5-перо; 6-штанга; 7,9-пружина; 8-ограничители хода; 10-измерительный цилиндр; 11-окно для выхода жидкости; 12-поплавок; 13-лепестки зонтичного пакера; 14-плоские пружины; 15-окно для входа жидкости; 16-удерживающее стальное кольцо (муфта); 17-стальная пружина; 18-собачки; 19-хвостик поршня; 20-разделительный поршень; 21-верхняя камера реле; 22-ниппель с капилляром; 23-маслосборник; 24-НКТ.

Поток жидкости сгибает двенадцать пружинящих лепестков зонта 13 и через образующие щели, проходит через пакер, как через клапан. При этом до и после зонтичного пакера создается перепад давления, пропорциональный количеству протекающей через пакер воды. Образующийся перепад давления, воздействуя на поплавок, спускает его вниз. Часть потока, который попадает через окно 15 проходит кольцевой зазор между поплавкам 12 и измерительным цилиндром 10 выходит через отверстия 11 в струенаправляющем аппарате, смешиваясь с основным потоком. При опускании поплавка игла 5 записывает на картограмме ординаты, соответствующие величине расхода потока.

Принцип работы расходомера основан на том, что перепад давления до и после зонтичного пакера пропорционально расходу жидкости. Чем больше расход, тем больше перепад давления в пространстве до и после зонтичного пакера.

Измерения начинают производить с самого низкого пропластка, так как расходомер с открытым зонтом – пакерам можно поднимать только вверх. Схема исследования сложного объекта представлена на рис. 4.2.

Рисунок 4.2

Рис. 4.3- Расходограмма

На рис. 4.2 представлена нагнетательная скважина, одновременно вскрывающая три пласта – I, II, III соответственно нижний, средний и верхний. Приемистость пластов обозначена через q₁ в нижнем, q₂ в среднем и в среднем и q₃ в верхнем пластах. Наибольший расход жидкости находится над 3 пластом и равен , над 2 пластом расход жидкости равен . Наименьший расход жидкости над I пластом – q₁.

Если расходомер поместить над I пластом, то жидкость утапливает поплавок, который закреплен на штоке с пером и перо двигается вниз по расходограмме на величину h₁, соответствующему q₁. Поместив расходомер над вторым пластом, расход жидкости увеличится и перо опустится на величину h₂ соответствующей расходу жидкостей Q₃ = q₁+q₁+q₃. Типичная расходограмма представлена на рис. 4.3.