Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Удмуртский государственный университет»
Многопрофильный колледж профессионального образования
Инженерно - техническое отделение
Реферат №2 ПО Дисциплине «Выполнение работ по профессии Оператор По исследованию скважин» на тему «Оптико -механические средства измерений, пишущие, регистрирующие машины»
Выполнил: обучающийся группы СПО-09-21.02.01-41
Варламов Михаил Дмитриевич
Проверил:
преподаватель, к.т.н, доцент кафедры РЭНГМ им В.И. Кудинова
Ванчурин Александр Николаевич
г. Ижевск, 2021 год
Содержание
Введение
Раздел 1. Классификация контрольно - измерительных приборов
Раздел 2. Глубинный самопишущий манометр геликсного типа МГГ
Раздел 3. Измерение давление в скважине с применением манометров МГГ
Раздел 4. Глубинный самопишущий манометр поршневого типа МГП
Раздел 5. Глубинный самопишущий термометр ТГГ
Раздел 6. Оптико - механические измерительные приборы в нефтяной промышленности
Раздел 7. Перспективы использования регистрирующих самопишущих КИП и оптико - механических средств измерения в нефтяной промышленности
Заключение
Список источников
манометр давление оптический
Введение
При добыче нефти и газа необходимо измерять и контролировать большое число параметров и показателей, таких как температура, давление, расход, состав, теплотворная способность, плотность и температуры точек росы газа по воде и углеводородам, а также содержание взрывоопасных и токсичных компонентов в окружающем воздухе. Эти параметры и показатели определяют виды наиболее широко применяемых в нефтяной промышленности контрольно-измерительных приборов.
По характеру выполняемых функций контрольно-измерительные приборы могут быть разделены на показывающие и регистрирующие. Показывающие приборы отражают на соответствующей шкале или иным способом величины контролируемых параметров. Регистрирующие приборы помимо этого осуществляют автоматическую запись этих величин. Иногда указанные функции совмещаются с функциями сигнализации, регулирования и блокировки.
По способу применения различают стационарные и переносные контрольно-измерительные приборы. Стационарные приборы монтируют на определенном объекте. Они являются неотъемлемой частью технологического оснащения объекта. Переносные приборы используют при необходимости проведения каждого конкретного измерения.
Целью данной работы является описание и характеристика приборов регистрирующе - самопищущего типа, применяемых при добыче нефти и газа, а также оптико - механических средств измерений, применяемых в нефтяной промышленности. Дополнительно будут рассмотрены перспективы использования данных приборов
Раздел 1. Классификация контрольно - измерительных приборов
В нефтяной промышленности применяются разные типы контрольно -измерительных приборов. Из - за разнообразия в измеряемых показателях и различиях требований их технологической эксплуатации, классификация КИП может проводиться на основании различных признаков.
По измеряемому параметру:
Манометры - измеряют избыточное давление
Термометры - измеряют температуру.
Вискозиметры - измеряют вязкость жидкости.
Ареометры - измеряют плотность жидкостей и твёрдых тел.
По принципу действия:
Деформационные - при изменении измеряемого параметра происходит контролируемая деформация измерительной части прибора (пружины, мембраны).
Электрические - изменение измеряемого параметра приводит к изменению электрических свойств прибора.
Оптические - изменение измеряемой величины приводит к изменению оптических свойств (например, цвета) прибора.
Комбинированные - совмещают в себе два и более принципа действия.
По назначению:
Образцовые - применяемые только для целей поверки.
Рабочие - все приборы, применяемые непосредственно для целей измерения.
По функциональности:
Показывающие - средства измерений, которые обеспечивают визуальное восприятие значений измеряемой величины или связанных с ней величин.
Регистрирующие - средства измерений, которые регистрируют значение измеряемой или связанной с ней величины.Подразделяются на следующие разновидности:
Устройства с регистрацией информации в электронном (безбумажном виде):
Аналого - электронные регистрирующие устройства -- информация записывается в аналоговом виде на электронном носителе, обычно магнитной лент. В настоящее время применяются редко, постепенно заменяются на цифровые устройства
Электронно - цифровые регистрирующие устройства -- информация записывается в цифровом виде.
Устройства с регистрацией информации в аналогово - визуальной форме:
Пишущие (самопишущие) регистрирующие устройства - информация записывается в визуальном виде (графики, диаграммы) на бумажную ленту.
Из приведенных классификаций наиболее детально следует рассмотреть оптико - механические приборы, и приборы, работающие по принципу регистрирующих самописцев, так как они все еще достаточно распространены на территории месторождений стран СНГ.
Раздел 2. Глубинный самопишущий манометр геликсного типа МГГ
Ключевой конструктивной особенностью такого манометра является наличие витой трубчатой (геликсной) пружиной. Данная пружина имеет в сечении эллипсовидную или овальную форму, и одним своим концом соединена с сильфоном и укреплена на стержне (внутренняя полость сильфона через канал в стержне и капилляр сообщается с внутренней полостью пружины) , в то время как другой конец пружины заглушен, и к нему присоединена ось, на которой укреплен держатель с пером. Под воздействием избыточного измеряемого давления такая пружина деформируется (в пределах упругих деформаций), стремясь распрямиться. Манометрическая пружина имеет 19,5--20,5 витков, и изготовляется из трубок бериллиевой бронзы с толщиной стенок от 0,5 до 0,95 мм. Толщина стенок трубки является фактором, в основном определяющим пределы измерения манометрической пружины. В качестве рабочей жидкости для заполнения внутреннего пространства манометрической пружины и сильфона применяется толуол или лигроин.
Пошагово, принцип действия манометра можно описать следующими образом:
Давление окружающей среды, через отверстие в корпусе манометра действует на сильфон, заполненный жидкостью.
Давление внешней среды, воспринимаемое сильфоном, передаётся геликсной пружине, которая при этом раскручивается, и свободный конец которой, перемещаясь, поворачивает ось на угол, пропорциональный давлению.
Перо чертит на диаграммном бланке, вставляемом в каретку, линию, пропорциональную давлению.
Перо - это острый металлический штифт, производящий запись царапанием на диаграммном бланке. В качестве диаграммного бланка используется цветная бумага, покрытая титановыми белилами с воском, или калька, покрытая специальным красителем - турнбулевой синью. Каретка перемещается вдоль оси прибора ходовым винтом, приводящимся в движение часовым механизмом. Таким образом, на диаграммном бланке получается запись изменения давления во времени.
Ниже представлена принципиальная схема внутреннего устройства манометра ММГ - 1:
Рисунок 1. Принципиальная схема манометра ММГ - 1.
На данной схеме цифрами обозначаются: 1. Проволока, 2.Часовой механизм, 3. Ходовой винт, 4. Каретка, 5. Геликсная пружина, 6. Стержень, 7. Капилляр, 8. Сильфон, 9. Максимальный термометр, 10. Отверстие, 11. Ось, 12. Перо.
В нижней части манометра помещён максимальный термометр, по которому отсчитывается температура в месте измерения давления. Для предохранения термометра от поломки в верхней и нижней частях оправы имеются резиновые прокладки, а сама металлическая оправа амортизируется резиновым кольцом и пружиной. Размещение же термометра в манометре необходимо для фиксации температуры и внесения последующих температурных поправок к результату измерения.
Пример снимаемой манометром диаграммы записи давления показан на рисунке 2:
Рисунок 2. Пример диаграммы записи давления манометром ММГ.
Расшифровка диаграммы:
Линия 0 - 0 прочеркивается перемещением каретки до спуска манометра в скважину и соответствует отсутствию избыточного давления. Эта линия называется нулевой линией.
Линия 1 - 2 соответствует возрастанию давления в процессе спуска прибора в скважину.
Линия 2 - 3 записана пером прибора во время пребывания его на забое (допустим, что измерение давления производилось на забое скважины).
L (в мм) - расстояние линии 2 - 3 от нулевой линии, соответствующее давлению в точке измерения. Определение давления на ординате L производится при помощи таблицы, составляемой для каждого прибора при его тарировке. Зная масштаб времени, по отрезку 2 - 3 можно определить время пребывания прибора на забое. Отрезок 1--2' соответствует времени спуска прибора в скважину. Отрезок 3'--4 соответствует времени подъема прибора.
Манометры МГГ-1 изготовляются на пределы измерения 0 - 50; 0 - 80; 0 - 120; 0 - 160; 0 - 200; 0 - 250; 0 - 300 кГ/. Изменение предела измерения производится сменой манометрического блока. Манометрические блоки на различные давления могут выпускаться заводом-изготовителем как сменные запасные.
Предельная температура, при которой может работать прибор, 100° С. Верхний предел температуры, при которой возможно использование прибора, ограничен техническими условиями работы часового механизма. Часовой механизм при полном заводе может работать в течение 15 час. Продолжительность одного оборота выходной оси часового механизма 1 час. Рабочее перемещение каретки 60 мм. При шаге ходового винта 6 мм продолжительность полного рабочего перемещения каретки составит 10 час,
В поздних модификациях приборов МГГ, о которых будет сказано ниже, предусмотрена комплектация их сменными ходовыми винтами с шагом 4; 12 и 18 мм, что позволяет иметь различный масштаб записи давления во времени и различное время полного рабочего перемещения каретки. Манометр с принадлежностями и запасными частями выпускается заводом в укладочном ящике.
Манометры МГГ выпускают по классу точности 0,35. Порог чувствительности манометров не свыше 0,2% от предела измерения.
Опыт промышленной эксплуатации манометров МГГ-1 показал необходимость внесения некоторых изменений в конструкцию прибора, обеспечивающих большую прочность и удобство эксплуатации. В результате этого была создана модель МГГ - 2, а позднее МГГ-2у, которые, в настоящее время, наряду с МГГ-1, широко распространены на нефтепромыслах стран СНГ.
Основное отличие манометра МГГ -2 от МГГ-1 заключается в следующем:
Ходовой винт многозаходный заменен однозаходным с ленточной канавкой; прибор комплектуется сменными ходовыми винтами с различным шагом: 4; 6; 12 и 18 мм соответственно.
Ходовая гайка теперь представляет собой втулку, в которой имеется штифт, входящий в зацепление с ленточной канавкой однозаходного ходового винта.
В конструкции каретки применяется дюралюминий (вместо латуни), что облегчает вес; стенки каретки сделаны более толстыми для жесткости; направляющие ролики каретки, имеющиеся в приборе МГГ-1, отсутствуют в каретке прибора МЕГ-2.
Введен узел подвески, состоящий из замка, шарнирного захвата и рыма с кольцом.
Узел подвески, примененный в манометре МГГ - 2, облегчает подсоединение прибора к тросу при измерениях давления в глубинонасосных скважинах, где спуск прибора производится не через сальник. Подсоединение прибора к тросу лебедки производится при помощи шарнирного захвата путем соединения замка, постоянно подвешенного к концу троса лебедки, с рымом, ввинченным в хвостовик манометра.
В манометре МГГ-2у, кроме того, вместо поводка соединяющего свободный конец манометрической пружины с осью пера, который в процессе эксплуатации часто отламывался, установлена втулка.
Раздел 3. Измерение давление в скважине с применением манометров МГГ
Необходимость в измерении глубинных давлений периодически возникает в процессе эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Примерами задач, в которых встает необходимость в их измерении, являются:
Определение динамики изменения энергии пласта, эффективности применяемых методов поддержания пластовых давлений, влияния скважин на работу друг друга и определения коэффициента пъезопроводности пластов. Для этого необходимо получить данные измерений статических и динамических давлений. По результатам измерения пластовых давлений строят также карты изобар, по которым ведется прогноз изменения давления в различных точках пласта.
Построение индикаторных кривых, по которым определяется коэффициент продуктивности и принимается решение об установлении оптимальных режимов работы скважины. Это приводит к необходимости измерений забойных давлений на нескольких режимах.
Определение давления насыщения и глубины выделения из нефти газа в свободном состоянии, для чего необходимо провести измерение давлений по стволу скважины.
Перед проведением измерений необходимо так же убедиться в том, что манометр подобран правильно. Измерять давление в скважине необходимо манометром с пределом измерения, соответствующим ожидаемому в скважине давлению.