Техника измерений температуры в скважинах

Для скважинных измерений используют электрические и электронные термометры. Датчиком температуры и в тех, и в других служит металлический терморезистор, выполненный в виде тонкой медной проволочки, сложенной в несколько раз и помещенной в тонкую медную трубочку, омываемую буровым раствором.

Зависимость сопротивления металлического проводника от температуры, строго говоря, не линейна, но в пределах небольшого (несколько десятков градусов) диапазона температур может быть описана линейным законом:

где - сопротивление проводника при , а α — температурный коэффициент, град-1. У чистых металлов температурный коэффициент положителен, его величина составляет от 0,0035 до 0,0068 град-1, у полупроводников а в десятки раз больше, но сильно зависит от температуры.

В электрических термометрах приращения сопротивления чувствительного элемента в зависимости от температуры измеряются непосредственно с помощью мостовой схемы, представленной на рис. 15.6.

Рис. 15.6. Схема измерений со скважинным электротермометром

Ключ К выполнен в виде ртутного размыкателя, при переворачивании скважинного термометра "вверх ногами" он отсоединяет мост сопротивлений от корпуса снаряда, что необходимо для проверки сопротивления изоляции выводов скважинного снаряда относительно его корпуса.

Перед началом работы скважинный термометр градуируют, помещая его в ведро с водой, температуру которой постепенно повышают с помощью кипятильника или электроплитки. Температуру воды в ведре контролируют обычным ртутным термометром и через каждые 5° берут отсчет ΔU по измерительному прибору. По построенному графику ΔU = f(t) определяют постоянную термометра с, и температуру T0, при которой выходной сигнал равен 0 (рис. 15.7).

Рис. 15.7. График градуировки скважинного электротермометра

В дальнейшем температуру в скважине вычисляют по формуле . (15.10)

Общий вид скважинного электротермометра представлен на рис. 15.8.

Рис. 15.8. Внешний вид скважинного электротермометра

В электронных термометрах изменения сопротивления терморезистора преобразуют в изменения частоты электрического тока, для чего терморезисторы включаются в схему RC-генератора, размещенного в скважинном снаряде (рис. 15.9). Погрешность как электри­ческих, так и электронных термометров не превышает ±0,1 °С. Кроме описанных скважинных термометров, существуют еще градиент-термометры, регист­рирующие разность температур на расстоянии 1,5-3,0 м, и аномалий-термометры, измеряющие отклонение температуры от ее среднего значения.

Рис. 15.9. Принцип действия скважинного термометра электронного типа

Все температурные измерения производят при спуске снаряда в скважину, чтобы избежать перемешивания скважинного флюида.