Высокочувствительный датчик электропроводности бурового раствора

Что означает Высокочувствительный датчик электропроводности бурового раствора и что это такое? В разделе Геология дан подробный ответ и объяснение на вопрос.

Здесь выложено готовое сочинение на тему Высокочувствительный датчик электропроводности бурового раствора, которое вы так же можете использовать как реферат.

Эту, поверенную нами работу, вы можете скачать бесплатно перейдя по ссылке, но если вам необходима другая готовая работа по данному предмету, например реферат или изложение, доклад, лекция, проект, презентация, эссе, краткое описание, биография писателя, ученого или другой знаменитости, контрольная, самостоятельная, курсовая, экзаменационная, дипломная или любая другая работа, с вашими индивидуальными требованиями, напишите нам и мы договоримся.

Наша небольшая команда бывших и действующих преподавателей и авторов со стажем работы от 5-ти лет всегда вам поможет. Всего нами написано и проверено более 10 000 различных работ на образовательные темы. С нами вы получите действительно качестенный материал с уникальным текстом и обязательно хорошую оценку. Удачи в учебе!

Ахметшин Р.М., Лугуманов М.Г. (ОАО НПФ «Геофизика»)

При бурении скважин широко используется информация о технологических параметрах бурения, позволяющая оптимизировать вскрытие продуктивных интервалов, а следовательно, повысить эффективность и улучшить технико-экономические показатели разведочного и эксплуатационного бурения. Электропроводность является одним из основных свойств бурового раствора. Электрическое сопротивление является надежным критерием выделения зон аномально высокого пластового давления и водонасыщенных коллекторов, минерализация воды в которых, как правило, выше минерализации промывочной жидкости. Измерение электропроводности позволяет быстро и эффективно выбирать оптимальную рецептуру бурового раствора, оперативно определять моменты вскрытия продуктивных пластов при бурении.

Отечественные датчики не всегда отвечают требованиям точности и надежности, необходимым для геофизических исследований, поэтому перед специалистами ОАО НПФ «Геофизика» была поставлена задача разработать датчик, позволяющий в непрерывном режиме контролировать электропроводность бурового раствора и соответствующий требованиям эксплуатации в условиях буровой.

Известны контактный и бесконтактный методы измерения электропроводности. Бесконтактный метод подразделяется на низкочастотную и высокочастотную кондуктометрию, а высокочастотная кондуктометрия, в свою очередь, на ёмкостную и индуктивную.

Одним их самых простых методов измерения электропроводности является контактный метод. Его недостатками являются постоянный контакт электродов с жидкостью, разрушение их вследствие электролиза, а также поляризация электродов.

Особенностью приборов, использующих бесконтактный метод, является отсутствие гальванического контакта электродов с анализируемой средой.

Низкочастотная бесконтактная кондуктометрия реализуется на частоте до 1000 Гц и используется для измерения сильных электролитов и слабых, если их удельная электрическая проводимость находится в пределах 1-10-6 См/см.

Метод бесконтактной высокочастотной кондуктометрии основан на взаимодействии электромагнитного поля высокой частоты (порядка 105 -108 Гц) с анализируемым раствором, находящимся в измерительной ячейке емкостного или индуктивного типа. В результате взаимодействия изменяется импеданс ячейки, который функционально связан с электрическими свойствами анализируемого раствора - электрической проводимостью и диэлектрической проницаемостью. По конструктивному исполнению измерительные ячейки подразделяются на проточные и погружные.

Проанализировав возможности существующих методов, специалистами ОАО НПФ «Геофизика» для изготовления высокочувствительного датчика электропроводности бурового раствора был выбран бесконтактный индуктивный метод измерения электропроводности погружного типа. Датчик преобразует удельную электропроводность раствора в электрический сигнал и состоит из 2-х частей: индуктивно-трансформаторного датчика и блока электроники.

Измерительный преобразователь индуктивно-трансформаторного датчика представляет собой систему двух соосно расположенных тороидальных катушек индуктивности, охваченных общей петлей связи в виде жидкостного витка исследуемой среды. Для повышения электрической чувствительности датчика и снижения уровня электрических помех, обусловленных индуктивными и емкостными связями, катушки индуктивности выполняются на сердечниках с повышенной магнитной проницаемостью. В случае ограниченного объема датчика и малого сечения магнитопровода катушек для получения высокой чувствительности датчика его рабочая частота должна находиться в пределах 10-100 кГц. Выбор пал на марганец-цинковый ферритовый кольцевой сердечник, т.к. данные ферриты применяются в качестве магнитопровода в изделиях, работающих в слабых синусоидальных магнитных полях, в дросселях, катушках индуктивности и других изделиях радиоэлектронной аппаратуры, кроме того он обладает высокой термостабильностью.

Катушки индуктивности 1 (рис. 1) помещены в корпус из нержавеющий стали 2. Для повышения влагостойкости, а так же вибро- и ударопрочности корпус с ферритовыми кольцами заливается герметиком. Сформировать жидкостной виток электрической связи из исследуемой жидкости позволяет фторопластовая крышка 3, герметично закрывающая корпус с катушками. Датчик легко разбирается, следовательно, ремонтопригоден. Корпусы датчика и блока электроники соединены между собой металлической трубкой 4. В полость трубки помещены соединительные провода 5, защищенные экраном.

Блок электроники состоит из герметичного металлического корпуса 8 с коммутационным разъемом 6 и электронной платы 7, жестко закрепленной в корпусе.

Рис. 1. Датчик электропроводности

Принцип работы датчика. С помощью генератора высокочастотного синусоидального напряжения (100 кГц) 1 (рис. 2), подключенного к катушке возбуждения, в окружающей датчик жидкости возбуждается переменное электромагнитное поле вихревых токов, величина которых пропорциональна электропроводности жидкости. Вторичное электромагнитное поле вихревых токов возбуждает в измерительной катушке переменную ЭДС, величина которой так же пропорциональна электропроводности жидкости, в которую погружен датчик.

Высокочастотное синусоидальное напряжение подается на вход нормирующего усилителя 2, затем на схему прецизионного выпрямителя 3, где выпрямляется и преобразуется в выходной аналоговый сигнал (0 – 5) В. Питание датчика осуществляется напряжением ± 12 В, диапазон рабочих температур (–40 ¸ +50) °С, диапазон измерения - 10 См·м-1 .

Рис. 2. Блок-схема

Датчик калибруется в 3-х растворах дистиллированной воды с NaCl заданной концентрации.

Основная абсолютная погрешность Dо измерений не превышает допустимого нормированного значения, вычисляемого по формуле

Dо = ± (0,05+0,02(50/Х-1)),

где Х – эталонное значение электропроводности.

Датчик позволяет непрерывно контролировать электропроводность бурового раствора, применяется в качестве дополнительного датчика в составе станций технологических исследований «Леуза-2» и станции геолого-технологических исследований «Геотест-5». Существует 2 вида датчика электропроводности: на входе и на выходе. Специальная модификация датчика электропроводности используется в колтюбинговом бурении для определения электропроводности раствора на выходе скважины.

В настоящее время успешно эксплуатируется в разных регионах России и СНГ более 40 датчиков.

Список литературы

1. Кулаков М. В. Технологические измерения и приборы для химических производств: Учебник для вузов по специальности «Автоматизация и комплексная механизация химико-технологических процессов». 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение. 1983. 424 с.

2. Отчеты по НИОКР из фондов ОАО НПФ «Геофизика». 1981, 1983.

Подобные материалы

Технология работы медно-молибденового месторождения Шорское
Физико-географические условия, климат и метеоусловия района расположения месторождения.
Комплекс геолого-технологических исследований для выделения продуктивных пластов в поисково-разв
едочных скважинах Тевлинско-Русскинского нефтяного месторождения». Оглавление Введение I. Общая
Возраст горных пород
Методы определения возраста горных пород, слагающих Землю. Возраст пород слоя Базальт Карденас в
Традиционная картография и геоинформационная система
Метод определения координат с помощью искусственных спутников Земли. Режим GOTO спутникового