Вопрос 2. Термокондуктивный индикатор притока. Назначение, принцип работы

Вкачестве чувствительных элементов скважинных термоэлектрических расходомеров обычно используют терморезисторы — резистивные измерительные преобразователи, изменение активного сопротивления которых определяется из­менением интенсивности теплообмена с окружающей средой. Если терморезистор применяют для изучения скорости движения жидких и газообразных сред, то естественной входной величиной является величина сноса тепла, определяющая температуру, а следовательно,, и сопро­тивление терморезистора. Таким образом, от­падает необходимость в предварительном преобразовании из­меряемой величины, и датчик термоанемометра содержит только основной преобразователь — терморезистор.

Чувствительными элементами датчиков элек­трических термометров и термоэлектрических расходомеров служат медные, платиновые, вольфрамовые и полупроводниковые терморезисторы, являющиеся частью из­мерительной схемы и конструкции соответствующего скважинного прибора. Основным конструктивным параметром датчика является его тепловая инерция, характеризующая реак­цию датчика на изменение исследуемой величины и опреде­ляемая временем, в течение которого датчик отреагирует на установленное изменение этой величины. Это время обычно на­зывают постоянной времени датчика. Например, по­стоянная времени датчика термометра численно равна времени, в течение которого датчик, перемещенный из среды с темпера­турой Т1 в среду с температурой Т2, отметит 0,63 разности тем­ператур этих сред. Тепловая инерция датчиков зависит от мно­гих факторов: конструкции чувствительного элемента, теплофизических свойств, температуры и скорости перемещения потока изучаемой среды относительно датчика и т. п.

Конструкция датчика должна обеспечить свободный доступ исследуемой жидкости к чувствительному элементу, защиту его от механических повреждений при перемещении прибора по скважине, а также возможное уменьшение тепловой инерции. Выполнение последнего условия, повышающего точность и про­изводительность исследований, достигается: а) уменьшением массы и теплоемкости терморезистора и увеличением его по­верхности; б) уменьшением массы и теплоемкости корпуса, в котором размещается терморезистор; в) тепловой изоляцией чувствительного элемента от остальных частей скважинного прибора Каждый терморезиетор помещен в медную трубку, заполненную кремнийорганической жидкостью, для уменьшения тепловой инерции.

Терморезисторы, используемые в приборах для измерения температуры, обычно питаются небольшим по величине током, чтобы тепло, выделяемое терморезистором за счет джоулева эффекта, было намного меньше тепла, получаемого от окру­жающей среды. При значительном нагревании терморезистора током его температура определяется режимом теплового равно­весия между подводимым к нему количеством тепла и количест­вом тепла, уходящим в окружающую среду. Если среда нахо­дится в спокойном состоянии, то отдаваемое терморезистором тепло зависит главным образом от теплопроводности среды и в меньшей степени — от естественной конвекции. При движении среды, окружающей терморезистор, преобладает эффект сноса тепла потоком В этом случае температура и сопротивление тер­морезистора определяются в основном скоростью потока окру­жающей среды. На этом принципе строятся приборы для изме­рения скорости движения жидких и газообразных сред — тер­моанемометры или количества прошедшего газа или жидкости — термоэлектрические расходомеры.

Термоэлектрические дебитомеры имеют датчик, представляющий собой подогреваемый ре­зистор. Температура датчика определяется свойством флюида и скоростью потока в скважине. Чем выше скорость потока, тем ниже температура датчика