Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ДАТЧИКИ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Васильев С. И., Лапушова Л. А.,

Электромагнитные датчики расхода

В проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля, индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости движения проводника. При этом направление тока, возникающего в проводнике, перпендикулярно к направлению движения проводника и направлению магнитного поля (закон Фарадея).Если заменить проводник потоком проводящей жидкости, текущей между полюсами магнита, и измерять ЭДС, наведённую в жидкости по закону Фарадея, можно получить принципиальную схему электромагнитного расходомера. Электромагнитные расходомеры могут быть выполнены как с постоянными магнитами, так и с электромагнитами, питаемыми переменным током.

Электромагнитные расходомеры имеют свои достоинства и недостатки, определяющие области их применения. По принципу работы электромагнитный измеритель расхода – самый приемлемый способ измерения расхода цементных и буровых растворов с высокой точностью.

Первичные преобразователи электромагнитных расходомеров не имеют частей, выступающих внутрь трубопровода (электроды устанавливаются заподлицо со стенкой трубопровода), сужений или изменений профиля. Благодаря этому гидравлические потери и абразия частей на приборе минимальны. Отсутствие полых углублений исключает застаивание бурового раствора и излишнюю зашламованность. На показания электромагнитных расходомеров не влияют физико-химические свойства измеряемой жидкости (вязкость, плотность, температура и т. п.), если они не изменяют её электропроводность.

Электромагнитные расходомеры (рис. 62) чувствительны к неоднородностям (пузырькам), турбулентности потока, неравномерности распределения скоростей потока в сечении канала. Метод чувствителен к паразитным токам заземления, протекающим по трубе. Расходомеры (особенно с постоянными магнитами) могут забивать сечение трубы металлическим мусором удерживаемым магнитной системой расходомера.

Электромагнитные расходомеры непригодны для измерения расхода газов, а также жидкостей с электропроводностью менее 10–3–10–5 См/м
(10–5–10–7 Ом–1∙см–1), что делает невозможным его использование для буровых растворов на нефтяной основе и с высоким газосодержанием (от 5 %).

Так же к недостаткам относятся и сложность в установке этого типа датчиков. Труба в зоне измерения расходомера должна быть прямой на расстояние 5–10 диаметров расходомера, внутренняя поверхность трубы предпочтительно должна быть из не проводящего материала на расстояние 2–5 диаметров. Проблемы возникают и в том, что эти расходомеры ставятся вразрез трубы (желоба), таким образом требуются особые условия для изоляции и герметизации (особенно для линий высокого давления). Это все, в совокупности с большими габаритами, привело к тому, что данный тип датчиков стал редко использоваться в отечественных СГТИ, особенно учитывая их мобильность.

Данный тип датчиков применяется на входе и выходе из скважины. Отличаются они внутренним диаметром, их характеристики приведены в табл. 28.

а б

в г

Рис. 62. Датчики расхода электромагнитные:
а – ИПРЭ-7 (ОАО АПЗ, в составе СГТИ «КАМА» (ЗАО АМТ и ЗАО НППГА «Луч»));
б – РИМ-100 (СКБ «Ореол»); в – Electromagnetic Flowmeter Sensor (EFS) (Geolog);
г – EFS (LidaLTD)

Таблица 28

Технические характеристики электромагнитных расходомеров