Өте сезімтал балшық өткізгіштік сенсоры

Ұңғымаларды бұрғылау кезінде өнімді аралықтарды ашуды оңтайландыруға, демек, барлау және пайдалану бұрғылауының тиімділігін арттыруға және техникалық-экономикалық көрсеткіштерін жақсартуға мүмкіндік беретін бұрғылаудың технологиялық параметрлері туралы ақпарат кеңінен қолданылады. Электр өткізгіштігі бұрғылау ерітіндісінің негізгі қасиеттерінің бірі болып табылады. Электр кедергісі аномальды жоғары қабаттық қысым және су қанықпаған коллекторлар аймағын бөліп алудың сенімді өлшемі болып табылады, олардағы судың минералдануы, әдетте, жуу сұйықтығының минералдануынан жоғары. Электр Өткізгіштігін өлшеу бұрғылау ерітіндісінің оңтайлы рецептурасын тез және тиімді таңдауға, бұрғылау кезінде өнімді қабаттарды ашу сәттерін жедел анықтауға мүмкіндік береді.

Отандық датчиктер геофизикалық зерттеулер үшін қажетті дәлдік пен сенімділік талаптарына әрдайым жауап бермейді, сондықтан «Геофизика» ЖЗҚ ААҚ мамандарының алдына үздіксіз режимде бұрғылау ерітіндісінің электр өткізгіштігін бақылауға мүмкіндік беретін және бұрғылау жағдайында пайдалану талаптарына сәйкес келетін датчикті әзірлеу міндеті қойылды.

Электр өткізгіштігін өлшеудің байланыс және байланыссыз әдістері белгілі. Байланыссыз әдіс төмен жиілікті және жоғары жиілікті кондуктометрияға, ал жоғары жиілікті кондуктометрияға, өз кезегінде сыйымдылықты және индуктивті болып бөлінеді.

Электр өткізгіштігін өлшеудің ең қарапайым әдістерінің бірі байланыс әдісі болып табылады. Оның кемшіліктері электродтардың сұйықтықпен тұрақты байланысы, электролиз салдарынан олардың бұзылуы, сондай-ақ электродтардың поляризациясы болып табылады.

Байланыссыз әдісті қолданатын аспаптардың ерекшелігі талданатын ортамен электродтардың гальваникалық түйіспесінің болмауы болып табылады.

Төмен жиілікті байланыссыз кондуктометрия 1000 Гц-ға дейінгі жиілікте өткізіледі және егер олардың меншікті электр өткізгіштігі 1-10-6 См/см шегінде болса, күшті электролиттер мен әлсіз электролиттерді өлшеу үшін пайдаланылады.

Контактісіз жоғары жиілікті кондуктометрия әдісі сыйымдылықты немесе индуктивті типті өлшеу ұяшығында орналасқан талданатын ерітіндімен жоғары жиілікті электромагниттік өрістің (шамамен 105 -108 Гц) өзара іс-қимылына негізделген. Өзара әрекеттесу нәтижесінде талданатын ерітіндінің электр қасиеттерімен — электр өткізгіштігімен және диэлектрлік өткізгіштігімен функционалды байланысты ұяшықтың импедансы өзгереді. Құрылымдық орындау бойынша өлшеу ұяшықтары ағынды және батырылған болып бөлінеді.

Қолданыстағы әдістердің мүмкіндіктерін талдай келе, «Геофизика» ЖЗҚ ААҚ мамандары бұрғылау ерітіндісінің электр өткізгіштігінің жоғары сезгіш датчиктерін дайындау үшін батырмалы типті электр өткізгіштігін өлшеудің контактісіз индуктивті әдісін таңдап алды. Датчик ерітіндінің меншікті электр өткізгіштігін электрлік сигналға түрлендіреді және 2 бөліктен тұрады: индуктивті-трансформаторлық датчик және электроника блогы.

Индуктивті-трансформаторлық датчиктің өлшеуіш түрлендіргіші зерттелетін ортаның сұйық орам түріндегі жалпы байланыс ілмегімен қамтылған екі соосно орналасқан индуктивтілік тороидалдық катушкалардың жүйесі болып табылады. Датчиктің электрлік сезімталдығын арттыру және индуктивті және сыйымдылық байланыстарға негізделген электр кедергілерінің деңгейін төмендету үшін индуктивтілік катушкалары жоғары магнитті өткізгіштігі бар өзекшелерде орындалады. Датчиктің шектеулі көлемі мен катушканың магнит өткізгішінің аз қимасы жағдайында датчиктің жоғары сезімталдығын алу үшін оның жұмыс жиілігі 10-100 кГц шегінде болуы тиіс. Бұл ферриттер әлсіз синусоидалы магнит өрістерінде, дроссельдерде, индуктивтілік катушкаларында және радиоэлектрондық аппаратураның басқа да бұйымдарында жұмыс істейтін бұйымдарда магнит өткізгіш ретінде қолданылады, сонымен қатар ол жоғары термостабильділікке ие.

1 индуктивтілік катушкалары (сурет. 1) 2 тот баспайтын болаттан жасалған корпусқа орналастырылған. Ылғалға төзімділікті, сондай — ақ дірілге және соққыға төзімділікті арттыру үшін феррит сақиналары бар корпус герметикпен құйылады. Зерттелетін сұйықтықтан Электр байланысының сұйық орамдарын қалыптастыру катушкалары бар корпусты герметикалық жабатын фторопластты 3 қақпақ мүмкіндік береді. Сенсор оңай бөлшектенеді, демек, жөндеуге жарамды. Датчиктің және электроника блогының корпустары өзара 4 металл түтікшемен жалғанады. Түтіктің қуысына экранмен қорғалған 5 жалғағыш сымдар орналастырылған.

Электроника блогы 6 коммутациялық ажыратқышы бар 8 герметикалық металл корпустан және корпуста қатты бекітілген 7 Электрондық платадан тұрады.

Датчиктің жұмыс принципі. Жоғары жиілікті синусоидалы кернеу генераторының көмегімен (100 кГц) 1 (сурет. 2) қозу катушкасына қосылған, қоршаған сұйықтық датчигінде шамасы сұйықтықтың электр өткізгіштігіне пропорционалды құйынды токтардың ауыспалы электромагниттік өрісі қозғалады. Құйынды токтардың екінші электромагниттік өрісі өлшеуіш катушкада айнымалы ЭДС қозғайды, оның шамасы датчик тиелген сұйықтықтың электр өткізгіштігіне пропорционалды.

Жоғары жиілікті синусоидалы кернеу 2 нормалаушы күшейткіштің кіруіне, содан кейін 3 прецизионды түзеткіш сызбасына беріледі, мұнда түзетіледі және шығу аналогтық сигналға (0 – 5) айналады .

Сур. 2. Блок-схема

Датчик берілген концентрациядағы NaCl тазартылған судың 3 ерітіндісінде калибрленеді.

Dо өлшеудің негізгі абсолюттік қателігі формула бойынша есептелетін рұқсат етілген нормаланған мәннен аспайды

Dо = ± (0,05+0,02(50 / Х-1)),

мұнда Х – электр өткізгіштіктің эталондық мәні.

Датчик бұрғылау ерітіндісінің электр өткізгіштігін үздіксіз бақылауға мүмкіндік береді, «Леуза-2» Технологиялық зерттеу станциялары мен «Геотест-5″геологиялық-технологиялық зерттеу станциялары құрамында қосымша датчик ретінде қолданылады. Электр өткізгіштігі датчигінің 2 түрі бар: кіру және шығу. Электр өткізгіштігі датчигінің арнайы модификациясы колтюбингтік бұрғылауда ұңғыманың шығысындағы ерітіндінің электр өткізгіштігін анықтау үшін қолданылады.

Қазіргі уақытта Ресей мен ТМД-ның әртүрлі аймақтарында 40-тан астам датчиктер табысты пайдаланылуда.

Әдебиеттер тізімі

1. Кулаков М. В. химиялық өндірістерге арналған технологиялық өлшеулер және аспаптар: «химия-технологиялық үрдістерді автоматтандыру және кешенді механикаландыру»мамандығы бойынша жоғары оқу орындарына арналған оқулық. 3-ші басылым., перераб. и доп. М.: Машина жасау. 1983. 424 б.

2. «Геофизика» ЖЗҚ ААҚ қорларынан ҒЗТКЖ бойынша есептер. 1981, 1983.