12)Объемные расходомеры

принцип действия объемных расходомеров основан на периодическом или непрерывном отсчете порций измеряемого вещества прибором, имеющим измерительную камеру определенного объема.

Расход за любой промежуток времени при объемном методе из­мерения является суммой измеренных объемов, отнесенной к опреде­ленному периоду времени:

Q=nq/t₂-t₁

где q — объем измерительной камеры прибора; п — число измерен­ных объемов; t₂—ii — промежуток времени, в течение которого про­изводились измерения.

Простейшим прибором для измерения объема является мерный бак или мерник. Мерник представляет собой сосуд любого попереч­ного сечения, имеющий устройство для измерения уровня вещества (мерная линейка, водомерная трубка со шкалой, поплавковое устройство и т. п.).

Рис. 7.1 Объемный счетчик СВШ с овальными шестернями

РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ

Метод измерения расхода по переменному перепаду давления наиболее универсальный, так как позволяет измерять расход жид­костей газов и пара, протекающих в трубопроводах, практически при любых давлениях и температурах.

Для измерения расхода в трубопроводе на пути потока устанав­ливают сужающее устройство (дроссельный орган).

Коэффициент расхода, определяемый опытным путем, зависит от числа подобия Re — величины, связывающей геометрические данные потока, силы инерции (кинетической) и силы вязкости (работы сил внутреннего трения жидкости):

Re= wD ρ / μ= wD/γ

где w — средняя скорость среды в трубопроводе, D — внутренний циаметр трубопровода; μ— коэффициент динамической вязкости; γ — коэффициент кинематической вязкости.

В комплект установки для измерения расхода по переменному перепаду давления входят сужающее устройство, соединительные линии (импульсные трубки), дополнительные устройства (раздели­тельные сосуды, отстойники, конденсационные сосуды) и измеритель­ный прибор — дифференциальный манометр.

Существуют три типа нормализованных сужающих устройств: диафрагмы, сопла и трубки Вентури. Основные геометрические раз­меры сужающих устройств и правила их установки регламентиро­ваны.

РАСХОДОМЕРЫ ПОСТОЯННОГО ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ

Имсрптсльиаи часть прибора (рис. 7.4) представляет собой вер­тикально расположенную коническую трубку 1, в которой находится поплавок 2. Перепад давления при протека­нии через коническую трубку жидкости, раз­ность давлений до и после поплавка опреде­ляются весом поплавка и его геометрической формой. Поскольку эти параметры при изме­рении расхода не меняются, перепад давле­ния остается постоянным.

Расходомеры постоянного перепада давления выпускают двух видов: стеклянные с непосредственным отсчетом показаний (рота­метры), бесшкальные (с электрическим или с пневматическим пре­образователем).

13)Датчик осевой нагрузки на долото представляет собой упругий элемент, изготовленный в виде трубы небольшой длины, монтируемой в колонне бурильных труб непосредственно над электро­буром. При этом датчик будет воспринимать нагрузку на долото, за исключением веса электробура.

Устройство двух вариантов датчика показано на рис. 10.8. Отли­чие между ними заключается в том, что у одного измеритель переме­щения установлен снаружи упругого элемента (рис. 10.8,а), а у дру­гого—внутри него по оси (рис. 10.8,6).

Датчик осевой нагрузки первого типа имеет чувствительный эле­мент 2 с присоединительными резьбами на концах и с утонченной средней частью (выточкой), к торцевым поверхностям которой кре­пятся кронштейны 5 со смонтированными индуктивными преобразо­вателями перемещений 4 и / на концах. Для компенсации погреш­ности от температурных деформаций кронштейны изготовляют из того же материала, что и упругий элемент. Упругая деформация чувствительного элемента приводит к изменению зазора магнитной цепи преобразователя. Для исключения влияния изгибающих усилий на измерение осевой нагрузки устанавливают три пары индукцион­ных катушек, отстоящих друг от друга на 120°. В этом случае при деформации изгиба суммарный зазор между тремя парами катушек

не изменяется. Стакан 6, уплотненный резиновыми кольцами 3, пре­дусмотрен для предохранения преобразователя от повреждения. Вну­тренняя полость между стаканом и упругим элементом заполнена трансформаторным маслом. Компенсация внешнего давления осу­ществляется с помощью лубрикатора 8. Соединительные провода от преобразователей выведены через каналы 7 и через уплотняющие вводы подключены к контейнеру с телеметрической аппаратурой. Кабель 9 электробура проходит в центральном канале упругого эле­мента. Наружный диаметр корпуса датчика равен 185 мм, длина 900 мм, максимальная допустимая нагрузка 150 кН.

Турботахометр. Схема дистанционного турботахометра, предназначенного для измерения частоты вращения выходного вала турбобура с электрическим каналом связи, состоящим из колонны труб и окружающей породы, приведена на рис. 10.9.

В качестве глубинного измерительного устройства 1 применен тахогенератор магнитоэлектрической системы, приводимый во вра­щение от вала турбобура. При вращении ротора тахогенератора в обмотках его статора возбуждается переменная эдс, частота которой пропорциональна частоте вращения вала в единицу времени. Зажимы обмотки статора соединены с электрически изолированными частями колонны бурильных труб L и / специальным изолятором — раздели телем 2. Это дает возможность использовать в качестно активной части устройства ввода сигнала нижнюю часть бурового инструмент

длиной /, практически раиной длине турбооурн Разность ноге а

лон между колонной труб ,'У на устье гкплжипи и иыемлн юлом '> подается па приемную мппнрпiуру. содоржшцую фильтр пития чн стот 4, усилитель 5, частотомер 6, регистрирующий 7 и показываю­щий 8 приборы. Частота тока, измеряемая частотомером, пропорцио­нальна частоте вращения турбобура.

Шкала вторичного показывающего прибора градуируется в единицах частоты вращения.

Инклинометр типа ИИ-3 (рис. 10.10). Предназначен для измерения кривизны скважин. Прибор состоит из глубинного измери­тельного устройства и наземной аппаратуры. Измерительные им­пульсы с забоя скважины передаются по силовому кабелю электро­бура. В инклинометре применены времяимпульсные системы телеиз­мерения и частотное разделение измерительного и силового каналов.

Глубинный прибор встраивают в отрезок бурильной трубы длиной 3,5 м, изготовленный из немагнитной стали. На оба ее конца на­винчивают трубы-удлинители из немагнитного материала. Трубу с ин­клинометром устанавливают между электробуром и колонной бу­рильных труб. Три датчика выдают во вторичный прибор сигналы, соответствующие значениям кривизны скважины (датчик угла кри­визны ДК), азимута скважины (датчик азимута ДА) и угла направ­ления отклонителя (датчик отклонителя ДО).

Все датчики выполнены контактными. Каждый из них имеет нулевой контакт КН, измерительный контакт КИ, укрепленный на стрелке чувствительного элемента, и вращающийся — опрашиваю­щий контакт КВ. Контакты KB приводятся во вращение одним син­хронным двигателем СД, частота вращения вала которого 2 об/мин. Кривизну скважины определяют по углу между касательной к тра­ектории скважины и вертикалью, азимут — по углу между горизон­тальной проекцией касательной к траектории и направлением зем­ного магнитного меридиана, угол направления отклонителя — по углу между плоскостью, в которой расположен отклонитель, и вертикаль­ной плоскостью, проходящей через ось скважины.

В качестве чувствительных элементов датчиков применены: в ДА — магнитная стрелка, в ДК — маятник-отвес, в ДО — ось с экс­центричным грузом.

Вращаясь, контакты KB поочередно замыкают контакты КН и КИ. При замыкании первого контакта начинается измерение, при замыкании второго — измерение прекращается. Продолжительность импульса пропорциональна углу поворота КИ относительно кон­такта КН, а следовательно, и значению измеряемых параметров.

14)

Б олее подробно функциональные схемы автоматизации техноло­гических процессов добычи и транспорта нефти и газа рассмотрены в третьей части.