Устройство для определения внутреннего диаметра трубы - RU2364833C1

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, а именно к устройствам для определения внутреннего диаметра труб, размещенных в скважине, необходимых для диагностики состояния труб в скважине и позволяющих в сочетании с данными других измерений определить остаточную толщину стенок трубы.

Уровень техники

Из уровня техники известно устройство для определения внутреннего диаметра трубы [см. патент US 4546314 публ. 08.10.1985]. Недостатки данного устройства заключаются в относительном узком интервале диаметра измеряемых труб и необходимости осуществлять не только амплитудные, но и фазовые измерения электрических сигналов, что делает измерительную часть прибора весьма сложной.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании простого способа определения внутреннего диаметра трубы, размещенной в скважине.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого технического решения, заключается в увеличении диапазона значений измеряемых диаметров с заданной погрешностью, в том числе, при влиянии таких факторов, как эксцентриситет, наличие в трубе проводящей жидкости, вариации магнитных и электрических свойств материала измеряемых труб.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что устройство для определения внутреннего диаметра трубы содержит средство приема сигнала, средство передачи сигнала, источник возбуждающих колебаний и средство регистрации и обработки сигналов, причем средство передачи сигнала выполнено в виде, по меньшей мере, одной передающей катушки, а средство приема сигнала выполнено в виде, по меньшей мере, двух приемных катушек, причем измерения проводятся на двух фиксированных частотах, а для определения внутреннего диаметра трубы используют только амплитудные значения ЭДС в, по меньшей мере, двух приемных катушках.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения витки, по меньшей мере, одной передающей катушки и, по меньшей мере, двух приемных катушек намотаны в плоскости поперечного сечения трубы.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения, по меньшей мере, одна передающая катушка и, по меньшей мере, две приемные катушки имеют одинаковый внешний диаметр.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения устройство дополнительно содержит коммутатор.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения, по меньшей мере, одна передающая катушка и, по меньшей мере, две приемные катушки расположены на одной оси, совпадающей с осью измеряемой трубы.

При проведении поиска по патентной и научно-технической информации не было обнаружено решений, содержащих всю совокупность предлагаемых признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «новизна».

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для измерения внутреннего диаметра труб.

Устройство для измерения внутреннего диаметра труб (фиг.1) включает в себя источник Т возбуждающих колебания, по меньшей мере, две кольцевые передающие катушки L1, L2, по меньшей мере, две кольцевые приемные катушки L3, L4, средство регистрации и измерения сигналов R, переключатель K, осуществляющий соединение источника Т с одной из передающих катушек. Катушки L1, L2, L3, L4 расположены на одной оси, совпадающей с осью измеряемой трубы, и имеют одинаковый внешний диаметр.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Источник Т возбуждающих колебаний формирует сигнал, состоящий из гармонических колебаний с частотами Fl, F2 (для определенности полагаем, что F2 больше, чем F1). С помощью переключателя K источник Т соединяется с одной из двух передающих катушек L1, L2 в зависимости от выбранного поддиапазона измеряемых диаметров. Средство регистрации и измерения сигналов R осуществляет выделение компонент ЭДС с частотами F1, F2 на зажимах приемных катушек L3, L4 и измерение их амплитуд. Таким образом получаются четыре значения ЭДС - U31, U32, U41, U42 для каждого поддиапазона, где первый индекс обозначает катушку, а второй - частоту.

Искомый внутренний диаметр (ID) трубы определяется по формуле и расчитанными заранее однозначными зависимостями для каждого поддиапазона диаметров:

где n и m - постоянные коэффициенты, которые расчитываются исходя из заданного интервала измеряемых диаметров и разбивки его на поддиапазоны, максимального диаметра катушек, интервалов возможных изменений магнитной проницаемости и проводимости, максимального смещения оси инструмента относительно оси трубы, максимальной проводимости жидкости, заполняющей трубу, максимальной погрешности определения внутреннего диаметра, рабочих частот.

Таким образом, определение ID производится по известному значению S - вспомогательной величины, связанной установленными расчетными соотношениями с внутренним диаметром трубы. Ошибка такого определения за счет влияния параметров материала трубы, заполняющего трубу рассола, и возможного отклонения оси катушек от оси трубы минимизирована выбором коэффициентов n и m для каждого поддиапазона измеряемых диаметров.

Предложение соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку его осуществление возможно при использовании существующих средств производства с применением известных технологий.

Реферат

Использование: для определения внутреннего диаметра трубы. Сущность: заключается в том, что устройство для определения внутреннего диаметра трубы содержит средство приема сигнала, средство передачи сигнала, источник возбуждающих колебаний и средство регистрации и обработки сигналов, при этом средство передачи сигнала выполнено в виде, по меньшей мере, двух передающих катушек, а средство приема сигнала выполнено в виде, по меньшей мере, двух приемных катушек, причем измерения проводятся на двух фиксированных частотах, а для определения внутреннего диаметра трубы используют только амплитудные значения ЭДС в, по меньшей мере, двух приемных катушках. Технический результат: увеличение диапазона значений измеряемых диаметров с заданной погрешностью. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула