Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ КАЛИБРОВКИ СКВАЖИННЫХ ТЕРМОМЕТРОВ-МАНОМЕТРОВ

Изобретение предназначено для калибровки скважинных приборов, применяемых при контроле разработок газовых месторождений и при эксплуатации подземных хранилищ газа.

Известна метрологическая установка для одновременной калибровки каналов температуры и давления комплексной скважинной аппаратуры, содержащая термокамеру, управляемые нагреватели, эталонный термометр и эталонный манометр, которая содержит наполненную водой герметичную термокамеру, при этом корпус термокамеры выполнен из нержавеющей стали с теплоизоляцией снаружи, эталонный термометр расположен в поверочной зоне термокамеры, находящейся в ее верхней полости, в непосредственной близости от датчиков термометров калибруемых скважинных приборов, управляемые нагреватели находятся в нижней части кольцевой термокамеры на максимально возможном удалении от зоны измерения температуры, эталонный манометр обеспечивает подвод высокого давления по трубкам непосредственно к каналам манометров скважинных приборов, кроме того, установка содержит холодильный агрегат, быстросъемный фланец с кареткой, обеспечивающий легкость установки приборов в термокамеру, циркуляционный насос с регулируемой производительностью, два бака, блок управления эталонным термометром, программно-управляемые блоки питания калибруемых скважинных приборов. Патент Российской Федерации №2306534, МПК: G01K 15/00, 2007 г. Недостатком установки является герметичное выполнение термокамеры, что увеличивает время калибровки, снижает безопасность эксплуатации калибровочной установки. Установка не обеспечивает калибровки в области низких положительных и отрицательных температур, необходимых при эксплуатации в скважинах северных месторождений.

Известна калибровочная установка для поверки скважинных термометров-манометров, содержащая термокамеру с теплоносителем, управляемые нагреватели, первый эталонный термометр и эталонный манометр, которая снабжена эталонными термометрами, сумма которых соответствует количеству калибруемых скважинных приборов, блоком сопряжения эталонных термометров, манометра и соответствующих каналов скважинных приборов с внешним компьютером, помпой подачи высокого давления, трубками подачи высокого давления, кареткой с желобом и поворотной стойкой для термокамеры с осью вращения, совпадающей с центром тяжести термокамеры, обеспечивающей смещение последней и фиксацию ее при заданном угле наклона, при этом корпус термокамеры выполнен из теплоизоляционного материала с направляющим желобом для каретки, нагреватели жидкости размещены в полости термокамеры параллельно калибруемым скважинным приборам со смещением к направляющему желобу, а трубки подачи высокого давления одним концом через коллектор подключены к помпе высокого давления, а свободным концом - непосредственно к приемным окнам калибруемых скважинных приборов. Патент Российской Федерации №2215998, МПК: G01K 15/00, 2003 г. Прототип. Установка обеспечивает калибровку скважинных термометров лишь в диапазоне температур (10-95)°C. Термокамера на поворотной стойке устанавливается в процессе калибровки в различные положения, что усложняет проведение работ и увеличивает время калибровки.

Задачей изобретения является создание установки для эффективного, безопасного и оперативного проведения градуировки и калибровки скважинных манометров и термометров, при температуре в диапазоне от -10 до +155°C и давлении в диапазоне от 0 до 100 МПа.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, повышение эффективности, производительности и безопасности калибровочных работ, расширение диапазона калибровки.

Технический результат достигается тем, установка для калибровки скважинных термометров-манометров, содержащая термокамеру, управляемый нагреватель, размещенный в полости термокамеры параллельно калибруемым скважинным приборам, эталонный термометр, эталонный манометр и пульт управления с компьютером, снабжена термокриостатом, а термокамера выполнена в виде горизонтальной металлической ванны с теплоизолированными стенками, на крышке ванны смонтирована гидропанель с трубопроводами грузопоршневого манометра, внутри ванны установлены блок регулирования температуры в виде электронагревателя, погружного циркуляционного насоса и системы трубопроводов, а также эталонный термометр, на дне ванны установлены подковообразная трубка системы водяного охлаждения с двумя выходящими наружу патрубками с торца ванны и два сменных ложемента для скважинных приборов, с противоположного торца ванны выведены наружу два закрытых кожухом трубопровода с вентилями, соединенные с термокриостатом. Ванна жестко закреплена на раме с опорами.

Сущность изобретения поясняется на фигурах 1 и 2.

На фиг.1 схематично представлен разрез общего вида установки, где: 1 - термокамера; 2 - эталонный грузопоршневой манометр; 3 - термостат жидкостный низкотемпературный (криотермостат); 4 - блок регулирования температуры: электронагреватель, погружной циркуляционный насос и трубопроводы для прокачки теплоносителя; 5 - гидропанель и трубопроводы образцового манометра; 6 - патрубки охлаждения; 7 - эталонный термометр; 8 - пульт управления с компьютером; 9 - рама; 10 - опоры.

На фиг.2 схематично представлена гидравлическая функциональная схема калибровочной установки, где: 1 - термокамера; 3 - термостат жидкостной низкотемпературный (криотермостат); 4 - блок регулирования температуры: электронагреватель, погружной циркуляционный насос и трубопроводы для прокачки теплоносителя; 7 - эталонный термометр; 11 и 12 - регулировочные вентили криотермостата, 13 и 14 входной и выходной трубопроводы криотермостата, 15 - калибруемые скважинные приборы. В качестве теплоносителя используют силиконовую кремнийорганическую жидкость, неагрессивную, стойкую к воздействию высоких температур и с низкой температурой замерзания.

Термокамера 1 представляет из себя горизонтальную металлическую ванну, с теплоизолированными стенками, днищем и крышкой. Термокамера (ванна) 1 для удобства жестко закреплена на раме 9 и на опорах 10. Калибруемые скважинные приборы 15, размещаемые в термокамере 1, соединяют кабелем-переходником с пультом управления 8.

В ванне 1 установлен блок регулирования температуры 4, который содержит, трубчатый электронагреватель, погружной циркуляционный насос и трубопроводы для прокачки теплоносителя. Система трубопроводов блока регулирования температуры 4 обеспечивает эффективное перемешивание теплоносителя внутри ванны 1. Также в ванне установлен эталонный термометр 7. На дне ванны 1 установлена подковообразная трубка системы водяного охлаждения с двумя выходящими наружу патрубками с правого торца ванны 1 и два сменных ложемента, на которые укладывают калибруемые скважинные приборы 15. С левого торца ванны 1 для связи с криотермостатом 3 выведены наружу два закрытых кожухом трубопровода 13 и 14 с регулировочными вентилями 11 и 12.

Установка для калибровки скважинных термометров-манометров работает следующим образом.

С пульта управления 8 включают криотермостат 3, электронагреватель и погружной насос блока регулирования температуры 4.

Пульт управления 8 последовательно воспроизводит ряд эталонных значений параметров, регистрацию показаний калибруемых датчиков скважинных приборов и расчет их фактических погрешностей.

При работе калибровочной установки с включенным криотермостатом 3 и с открытыми вентилями 11 и 12, теплоноситель прокачивают с помощью насоса криотермостата 3 через ванну 1, где температуру теплоносителя стабилизируют при заданном значении в диапазоне от минус 10°C до плюс 50°C. Насос криотермостата 3 по трубопроводу 14 через вентиль 11 подает теплоноситель в ванну 1. По трубопроводу 13 через вентиль 11 теплоноситель самотеком поступает из ванны 1 в криотермостат 3.

Такая конструкция трубопроводов криотермостата 3 способствует эффективному перемешиванию теплоносителя в ванне. При достижении температуры 50°C криотермостат 3 отключают, т.к. необходимость в его использовании отпадает.

Использование криотермостата 3 не требуется, если задаваемая температура теплоносителя в ванне 1 выше температуры окружающей среды более чем на 25°C.

При работе с выключенным криотермостатом 3 и с закрытыми вентилями 11 и 12, теплоноситель подогревают электронагревателем и прокачивают с помощью насоса блока регулирования температуры 4 вдоль ванны 1. Погружной циркуляционный насос блока регулирования температуры 4 по длинному трубопроводу забирает и по короткому трубопроводу выбрасывает теплоноситель, производя его эффективное перемешивание в ванне 1. Температуру теплоносителя стабилизируют терморегулятором в заданных значениях в диапазоне от 50 до 155°C.

При использовании вместо криотермостата 3 водяного охлаждения, нижний предел температуры теплоносителя может быть около 20°C в зависимости от температур охлаждающей воды и окружающей среды.

Для охлаждения горячего теплоносителя в ванну 1 в диапазоне от 155 до 40°C подают водопроводную воду в патрубки охлаждения.

Для охлаждения теплоносителя в ванне 1 в диапазоне от 40 до минус 10°C через ванну 1 прокачивают теплоноситель, охлаждаемый криотермостатом 3. На крышке ванны 1 смонтирована гидропанель 5 с трубопроводами эталонного грузопоршневого манометра 2. При калибровке канала манометра калибруемого скважинного прибора 15 масло под эталонным давлением, устанавливаемым с помощью грузопоршневого манометра 2, подают по трубопроводу к штуцеру гидропанели 5, а от нее по трубопроводу к датчику манометра скважинного прибора 15.

Пульт управления 8, входящий в состав калибровочной установки, обеспечивает электрическое питание составных частей установки и скважинного прибора, управление работой блока регулирования температуры 4 и криотермостата 3, а также визуализацию текущего значения температуры в ванне 1. Компьютер, входящий в состав пульта управления 8, обеспечивает управление процессом калибровки, регистрацию результатов калибровки, оформление протокола и сертификата о калибровке (или извещения о непригодности).

Установка обеспечивает одновременную калибровку двух скважинных приборов внешним диаметром до 43 мм. Максимальный диаметр одного калибруемого прибора 90 мм. Внутренние размеры термокамеры 1 составляют 2700×110×120 мм. Габаритные размеры установки составляют 3411×720×860 мм. Масса термокамеры 1 не более 110 кг. Масса установки 250 кг.

Калибровку термометров производят способом сличения. В качестве образцовых применяют ртутные термометры III разряда с пределами допускаемой погрешности Δ_op=±(0,2-0,8)°C и платиновые термометры сопротивления III разряда с Δ_ор=±(0,05+0,0005t)°C. Диапазон давлений в скважинах действующего фонда газовых месторождений и подземных хранилищ газа не превышает 100 МПа. Диапазон задаваемых давлений составляет от 0 до 100 МПа. Приведенная погрешность задания давления не более ±0,05%. Калибровку манометров производят методом прямых измерений. В качестве образцового средства использован грузопоршневой манометр МП-2500.