Устройство и работа скважинных электротермометров

1. Устройство электротермометров ЭТМИ-58 и ЭСО-2. Скважинный электротермометр типа ЭТМИ-58 рассчитан для работы с автоматическими и полуавтоматическими каротажными станциями на трехжильном кабеле. Нормальная работа прибора обеспечивается при температуре окружающей среды до 100° С и давлении до 500 кГ/см2.
Чувствительным элементом электротермометра (рис. 123, а) служит сопротивление r4, изготовленное из медной проволоки и обладающее большим температурным коэффициентом. Оно является плечом измерительного моста, который находится в скважинном приборе. Остальные плечи моста (r1, r2 и r3) изготовлены из манганиновой проволоки, их сопротивление практически не зависит от изменения температуры. Измерительный мост питается постоянным током от батареи Б. Сила тока регулируется переменным сопротивлением R питающей цепи.
Электротермометр имеет начальную температуру t0, при которой плечи моста сбалансированы, и в измерительной диагонали моста отсутствует разность потенциалов. Обычно температура t0 близка к 20° С. Если температура окружающей среды изменяется, сопротивление r4 изменяет свою величину, что приводит к появлению в измерительной диагонали напряжения небаланса, которое фиксируется регистрирующим прибором PII на поверхности.
Параметры измерительного моста подобраны таким образом, чтобы между изменением температуры плеча r4 и показаниями регистрирующего прибора была линейная зависимость.
Размыкатель P электротермометра служит для замыкания питающей цепи AB при работе на корпус прибора и для размыкания цепи при перевернутом приборе. Последнее необходимо для проверки сопротивления изоляции между корпусом прибора и электрической схемой измерительного моста.
Устройство электротермометра показано на рис. 123, б. Корпус прибора имеет цилиндрическую форму, состоит из верхнего колпака 1 и защитных кожухов 2 и 3. Под колпаком 1 расположен свечной мост 4 с тремя свечами 7. Верхние концы свечей соединяются с жилами кабеля, нижние — со схемой измерительного моста.
В кожухе 2 установлена катушка 9, на которой размещены постоянные плечи 10 измерительного моста. В верхней части катушки имеется подвижный контакт 8, который в рабочем состоянии прибора соединяет электрическую схему моста с корпусом. Внутри катушки 9 находится цилиндрический подвижный груз 13, который при перевернутом электротермометре давит на контакт 8 и тем самым отключает измерительный мост от корпуса. Это дает возможность проверять сопротивление изоляции между корпусом и плечами моста без вскрытия прибора.

Кожух 2 соединяется с кожухом 3 при помощи нижнего моста 5, предназначенного для ввода чувствительного элемента в защитный кожух 3. С этой целью внутри нижнего моста имеется втулка 11.
Нижняя часть чувствительного элемента центрируется при помощи специальной втулки 6 с герметизирующим наконечником.
Чувствительный элемент электротермометра представляет собой медную трубку 12 толщиной 0,6 мм, внешним диаметром 1,6 мм, внутри которой помещен жгут из нескольких рядов медного провода ПЭВ-0,03 или ПЭШОМТ. Провод изолирован от трубки двумя слоями шеллака, свободное пространство заполнено трансформаторным маслом.
Электротермометр ЭСО-2 рассчитан для работы со станцией ОКС-56 и с автоматическими каротажными станциями других типов, предназначенными для работы на одножильном бронированном кабеле. Он применяется в скважинах с температурой до 120° С и давлением до 500 кГ/см2.
В скважинном приборе электротермометра ЭСО-2 имеется лишь одно чувствительное плечо моста, а три других находятся в наземной аппаратуре станции, обычно в панели электротермометра и каверномера; Чувствительным элементом электротермометра служат шесть медных трубок внешним диаметром 3 мм, толщиной 1 мм, в каждой из которых имеется латунный стержень диаметром 0,5 мм, обмотанный медным проводом типа ПЭШОМТ или ПЭВ. Провод изолирован от трубки шеллаком или лаком типа ЭФ-Збсц.
2. Особенности электронного термометра ТЭГ-2. Термометр ТЭГ-2 рассчитан для работы с одножильным бронированным кабелем. Его блок-схема показана на рис. 123, в.
Чувствительным элементом термометра ТЭГ-2 является сопротивление Rt, состоящее из медного провода диаметром 0,05 мм, намотанного на латунный стержень и помещенного в медную трубку, заполненную маслом. Сопротивление Rt и конденсатор С составляют колебательный контур электронного генератора Г. Период колебаний генератора пропорционален величине сопротивления Rt и, следовательно, температуре окружающей среды.
Переменный ток с выхода генератора подается по кабелю в наземную измерительную схему над вход периодометра П. С выхода периодометра постоянное напряжение, пропорциональное температуре сопротивления Rt, поступает на регистрирующий прибор РП. Электрическая схема скважинного прибора питается постоянным током от выпрямителя В. Сила тока регулируется сопротивлением R.
3. Градуировка термометров. Градуировка термометров выполняется с целью определения постоянной С и начальной температуры t0.
Для градуировки термометров при работе со станциями АКС-4 и АЭКС-900 (1500) собирают схемы, показанные на рис. 110, в и 111, д. При этом клемму В измерительной панели станции АКС-4 (или токово-пульсаторной панели станции АЭКС-900 (1500) посредством провода CП2 подключают к корпусу термометра.
Пульсатор станции АЭКС-900 (1500) выключают. Переключатель П2 измерительной панели станции АКС-4 устанавливают в положение «-» (см. рис. 96).
Градуировку выполняют в следующем порядке.
1. Термометр помещают в заполненный водой термостат, позволяющий нагревать воду до температуры 20—100° С и перемешивать ее.
2. Устанавливают постоянную измерительного канала по напряжению, равную той величине, которая будет применяться при измерениях температуры в скважине.
3. Устанавливают силу тока питания термометра согласно паспортному значению; установка силы тока выполняется при помощи контрольного шунта.
4. При изменении температуры воды в термостате от 20 до 100° С с интервалами 5—10° С записывают на ленте или фотобумаге показания пишущих устройств.
5. По результатам измерений строят градуировочный график: по горизонтальной оси откладывают значения температуры воды (в °С), по вертикальной — отклонение кривой регистратора (в см) от линии записи, соответствующей температуре 20° С.
6. Путем продолжения кривой до пересечения с осью абсцисс определяют значение начальной температуры термометра.
7. Путем выбора двух значений температуры на графике — в начале графика и t2— в конце) и нахождения соответствующих им отклонений l1 и l2 (в см) пишущих устройств определяют постоянную термометра (в ма*°С/мв) по формуле

где I — сила тока питания в цепи AB в ма; m — постоянная по напряжению измерительного канала.
Градуировка термометра ЭСО-2 выполняется аналогичным образом. Однако после его градуировки в термостате обязательно записывают показания при включенных температурных сопротивлениях и сравнивают с фактическими показаниями. Расхождение между этими показаниями не должно превышать десятых долей градуса, что является показателем исправности панели термометра и каверномера.
4. Измерения скважинными электротермометрами ЭТМИ-58 и ЭСО-2. Для измерений в скважине электротермометром ЭТМИ-58 со станциями АЭКС-900 (1500) и АКС-4 собирают схемы, показанные на рис. 110, в и 111, д.
Измерения выполняются в следующем порядке.
1. Проверяют работу измерительного канала станции и устанавливают наименьшее значение постоянной по напряжению.
2. Устанавливают необходимый масштаб записи термограммы. При работе с автоматическими каротажными станциями установку масштаба записи производят путем подключения измерительного канала к шунту R и регулирования силы тока в питающей цепи так, чтобы выполнялось равенство

где l0 — отклонение пишущего устройства измерительного канала в см; С — постоянная электротермометра; R0 — сопротивление контрольного шунта в ом; M — масштаб записи в °С/см.
3. Для градуированного компенсатора поляризации определяют цену единицы показаний в °C.
Для нормализованного ГКП цену единицы показаний (в °С/мв) вычисляют по формуле

4. Электротермометр ставят в рабочее положение и замеряют температуру окружающей среды. Одновременно производят измерение ртутным термометром. Разница в показаниях обоих термометров не должна превышать 0,5° С.
5. Электротермометр опускают в скважину и во время спуска прибора записывают термограмму. Выполнение температурных измерений при спуске вызвано необходимостью избавиться от искажений из-за перемешивания раствора. Груз помещают выше электротермометра.
Скорость перемещения электротермометра ЭТМИ-58 при обычной записи термограммы составляет 2000—3000 м/ч, а при записи в масштабе 0,125° С/см она должна снижаться до 1000—1500 м/ч.
Если пишущее устройство подходит к краю ленты, при помощи ГКП переносят кривую и отмечают в журнале или на ленте показания ГКП.
При обработке термограммы в первую очередь определяют значение температуры для начальной части кривой по формуле

где t0 — начальная температура термометра, определяемая при градуировке в °С; l — начальное отклонение термограммы от нулевой линии в см; P — показание на ГКП.
Значение температуры на последующих участках термограммы определяют по масштабу записи с учетом смещения нулевой линии компенсатором поляризации на данном участке кривой. В остальном обработка термограммы аналогична обработке диаграмм других ранее описанных методов каротажа.
При работе с электротермометром ЭСО-2 на станции ОКС-56м масштаб записи устанавливают при подаче в измерительный канал с панели термометра и каверномера стандарт-сигнала, который соответствует определенному изменению температуры At. Отклонение l пишущего устройства от этого сигнала для данного масштаба M определяют по формуле

В начале и в конце записи с электротермометром ЭСО-2, а также при смещениях кривой отмечают на ленте показания переключателей, которые проградуированы в значениях начальных температур.