Спосіб вимірювання рівня рідини та визначення положення границі розділу рідин з різною густиною

Спосіб вимірювання рівня рідини та визначення положення границі розділу рідин з різною густиною, в якому випромінюють сигнал в напрямку рідин, який відрізняється тим, що попередньо встановлюють на межі розділу рідин з різною густиною сигнальний рефлектор-фазорозділювач, здатний підвищувати коефіцієнт відбивання сигналу, отримують відлуння від поверхні рідини та від рефлектора - фазорозділювача, а за величиною затримки між часом випромінення сигналу та часом прийому відлуння, відбитого від поверхні рідини та поверхні рефлектора-фазорозділювача, визначають рівень рідини та положення границі розділу рідин з різною густиною. UA (21) a200911894 (22) 20.11.2009 (24) 12.12.2011 (46) 12.12.2011, Бюл.№ 23, 2011 р. (72) МЕЛЬНИЧУК СТЕПАН ІВАНОВИЧ, ВАЩИШАК СЕРГІЙ ПЕТРОВИЧ, КОКОЦЬ РОМАН ВОЛОДИМИРОВИЧ (73) МЕЛЬНИЧУК СТЕПАН ІВАНОВИЧ, ВАЩИШАК СЕРГІЙ ПЕТРОВИЧ, КОКОЦЬ РОМАН ВОЛОДИМИРОВИЧ (56) UA 7420 U; 15.06.2005 UA 83922 C2; 26.08.2008 EP 1186868 A2; 13.03.2002 US 6142015 A; 07.11.2000 US 4183007 A; 08.01.1980 RU 2105954 C1; 27.02.1998 C2 2 (19) 1 3 ня положення границі розділу рідин (Пристрій для визначення положення границі розділу рідин: Патент України № 83922, МКВ G01F23/00/ Кондрат P.M., Климишин Я.Д. Мороз Л.Б.), принцип дії якого ґрунтується на гідростатичному способі вимірювання рівня рідини. Пристрій складається з пневмотрубки, яка частково занурена у ємність з рідинами, джерела стиснутого газу, вимірювального пристрою тиску, реєструючого пристрою, з яким з'єднані датчик тиску, що є вимірювальним пристроєм тиску, та датчик переміщення пневмотрубки, з'єднаний з механізмом переміщення пневмотрубки. Недоліком гідростатичного способу вимірювання є значна похибка у визначенні границі розділу рідин, яка виникає внаслідок зміни температури рідини, неточності визначення переміщення пневмотрубки, зміщення осі пневмотрубки від вертикалі, похибки визначення тиску. Конструкція пристрою містить рухомі деталі і є громіздкою, що обмежує її застосування, наприклад, при визначенні положення границі розділу рідин у свердловинах малого діаметра. В основу винаходу - Спосіб вимірювання рівня рідини та визначення положення границі розділу рідин - поставлена задача розробки нового способу вимірювання рівня рідини та визначення положення границі розділу рідин з різною густиною шляхом застосування сигнального рефлекторафазорозділювача, який забезпечує високий коефіцієнт відбивання вимірювальних сигналів, що дозволяє забезпечити підвищення точності вимірювання, відмовитись від застосування контактних методів, суттєво зменшити витрати на реалізацію такого засобу та розширити робочий діапазон вимірювальних пристроїв. Поставлена задача вирішується тим, що для визначення положення границі розділу рідин з різною густиною (фаз) використовується сигнальний рефлектор - фазорозділювач, який розташовано на лінії розділу фаз контрольованих рідин і який забезпечує високий коефіцієнт відбивання вимірювальних сигналів. При поширенні контрольованим середовищем, попередньо сформований, вимірювальний сигнал ослаблюється та зазнає спотворень зумовлених властивостями цього середовища. Зокрема частина енергії витрачається на утворення відлуння при зміні фізико-хімічних властивостей, на лініях розділу фаз з різною густиною. При вимірюванні енергія сформованого сигналу (акустичного, електромагнітного, тощо), яка повертається відлунням, залежить від властивостей поверхонь (жорсткості, складу, форми тощо), з якими контактує цей сигнал. Таким чином, для визначення рівня рідини достатньо її наявності, а для визначення положення границі розділу фаз необхідний сигнальний рефлектор-фазорозділювач, густина якого менша за густину нижнього шару і більша за густину верхнього шару фаз контрольованого середовища, що забезпечить його позиціонування на лінії розділу фаз. Крім того, високий коефіцієнт відбивання поверхні сигнального рефлекторафазорозділювача забезпечить зростання енергії відлуння для вимірювального сигналу. 96801 4 Перетворивши вимірювальні сигнали за допомогою відповідного давача у форму, зручну для обробки, і визначивши часові інтервали між посилкою сигналу та отриманими відлуннями сигналу від поверхонь рівня рідини і сигнального рефлектора-фазорозділювача, отримують величини, які пропорційні рівню рідини і положенню границі розділу фаз контрольованих рідин. В результаті, запропоновано спосіб, який ґрунтується на вимірюванні часових інтервалів між посилкою сигналу та отриманими відлуннями, що дозволяє отримати значення рівня рідини та положення границі розділу фаз рідин з різною густиною ісуттєво зменшити вплив фізико-хімічних властивостей контрольованого середовища за рахунок використання сигнального рефлекторафазорозділювача. Суть винаходу пояснюється визначенням величини зміни часових інтервалів між посилкою вимірюваного сигналу та отриманими відлуннями відбитого від поверхні рідини та поверхні рефлектора-фазорозділювача сигналу, які пропорційні рівню рідини і положенню границі розділу фаз контрольованого середовища. Винахід ілюструється кресленнями, де на Фіг.1 зображено схему проведення вимірювань, а на Фіг.2 - часові діаграми вимірювальних сигналів. Спосіб здійснюють таким чином. Для утворення границі розділу фаз рідини використовується сигнальний рефлекторфазорозділювач 4 (наприклад лід), п'єзоелектричний випромінювач акустичних коливань 6, який здійснює формування вимірювального сигналу, а також п'єзоелектричний реєстратор акустичних коливань 5, який здійснює перетворення вимірювальних сигналів в аналоговий електричний сигнал. Для цього, наприклад, на замірній ділянці у свердловину опускають сигнальний рефлекторфазорозділювач, після чого проводять монтаж згаданих перетворювачів так, щоб забезпечити акустичну герметичність ділянки та безперешкодне проходження вимірювальних сигналів (Фіг.1). Вимірювання здійснюють шляхом формування акустичного сигналу в обчислювачі 9, подальшої його трансформації на цифро-аналоговому перетворювачі 8 і передачі на випромінювач 6, який формує акустичний імпульс на замірну ділянку 1. В подальшому усі сформовані на замірній ділянці сигнали фіксуються реєстратором 5. Часова діаграма поширення вимірювальних сигналів наведена на Фіг.2. Поширюючись замірною ділянкою, акустичний імпульс 1 спочатку фіксується реєстратором, після чого досягає поверхні контрольованого середовища і формує перше відлуння, яке через проміжок часу t1 також фіксується реєстратором, далі частково послаблений акустичний імпульс проходить через верхню фазу контрольованого середовища і досягає поверхні сигнального рефлектора-фазорозділювача, який забезпечує максимальне його відбивання і формування другого відлуння, яке через проміжок часу t2 знову фіксується реєстратором. 5 Імпульсні акустичні сигнали за допомогою реєстратора 5 перетворюються в аналоговий сигнал, що передається на блок перетворення сигналу в цифрові інформаційні пакети 7, які за допомогою обчислювача 9 безперервно зчитуються і оброб Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 96801 6 ляються. В процесі оброблення проводиться розпізнавання (ідентифікація) вимірювальних сигналів і фіксація часових інтервалів між ними, що дозволяє отримати значення рівня рідини та положення границі розділу рідин з різною густиною. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601