154185. lajstromszámú szabadalom • Mérőfej két különböző fajsúlyú, egymással nem keveredő, egymástól eltérő nedvesítőképességű fúrólyukakban, kútban vagy tartályban levő olaj és víz közötti határfelület helyének meghatározására

3 154185 4 ábrán a mérőfej és a kút vagy tartály függőleges metszetben, a 2. ábrán pedig csak a mérőfej alulnézete van bemutatva. Amint az ábrákból kitűnik, az alkalmas fémanyagból készült tűhegyes forgástestek egy talpból nyúlnak ki. Az ábrán látható esetben a korong közepén elhelyezett, 1 központi elektródakúpot koncentrikus kör mentén elhelyezkedő, kisebb magasságú 2 elektródakúpok vesznek körül. Az így készült mérőfejet, lapjával, elektromosan szigetelőanyagból készített 3 hordozó papucsba süllyesztjük. Az öntisztuló mérőfej kőolajtól való letisztulásának folyamatát a 3. és 4. ábra mutatja be. A 3. ábrán azt a pillanatot láthatjuk, amikor a kőolajból a vízbe átlépő mérőfej felületét még — adhéziós erők által kötött — az olaj viszkozitásától függően kisebb-nagyobb vastagságú 9 olajréteg borítja; az olajréteg és a kívül elhelyezkedő víz közötti határfelületen felületi energia jön létre, amely a lehető legstabilabb állapotot igyekszik felvenni és mivel ezt a felületi energia elérhető minimális értéke jellemzi, ezért a kőolaj réteg határfelülete szűkülni igyekszik a rajta keletkező húzófeszültségek hatására. A húzófeszültségek fokozatosan ráfeszítik a borító kőolaj réteget a mérőfej felületére és eközben a tűhegyes kúpok egymásután több helyen átszakítják a 9 olajréteget. Ekkor indul a letisztulás második szakasza, amit a 4. ábra szemléltet. Ilyenkor újabb fizikai hatás lép előtérbe: a víz érintkezésbe lép a mérőfej anyagával az elektród-kúpok tűhegyei mentén és mivel ezt az anyagot úgy választjuk meg, hogy iá víz és a fém közötti határfelületi feszültség kisebb legyen, mint a kőolaj és a fém közötti határfelületi feszültség, a víz aránylag nagy sebességgel leszorítja a már szétszaggatott olajréteget a további felület részeiről. így lehet elérni azt, hogy a mérőfej leeresztésekor az az átmeneti zónát, vagyis az olaj és víz határát gyakorlatilag véve késedelem nélkül jelzi. A jelzés elektromos úton többféleképpen történhet, amit a leírás az alábbiakban ismertet. Az 5. ábra az egyik lehetséges — egyenáramú áramforrással táplált — mérési módot mutatja be. Ebben az esetben a mérőfej fémből készül. A fázishatár felületi feszültségek szempontjából alkalmas fémanyag a magyar szabvány szerinti SRA—58 FK-jelű sárgaréz. Más típusú kőolajok és rétegvizek rendszere esetén esetleg más fémanyag lesz megfelelő. A megfelelő fémanyag minden esetben laboratóriumi kísérletek útján választható ki olyképp, hogy az a fenti feltételeknek megfeleljen. Az öntisztuló mérőfejet az 5. ábra szerinti kiviteli alaknál az egyenfeszültségű 4 áramforrás negatív pólusához kapcsoljuk és az áramforrás pozitív sarka az 5 földelőszuronyon keresztül földelve van. Amíg a mérőfej kőolajban tartózkodik, addig földelési ellenállása végtelen nagy, a 6 műszer tehát kitérést nem mutat. Amikor a mérőfej áthalad a kontaktus felületen és belép a vizes kútszakaszba, a földelési ellenállás jólmérhető véges értékére csökken, mert a víz késedelem nélkül letisztítja a mérőfej felületérő az olajat és a mérőfej a vízkörnyezetre jellemző földelési ellenállás értéket veszi fel. Az áramkör záródását az 5. ábrán szaggatott vonal mutatja. Ezen a földelési ellenálláson át tehát ä 4 telepfeszültség egy viszonylag nagy indikációs áramot hajt 'át, a határfelületen való áthaladást tehát a 6 műszer jelzi. Ez a változás az ellenállások és ,,az áramok nagy különbsége miatt pontosan és egyértelműen értékelhető. Az elektródának a negatív pólushoz való kapcsolása további effektussal járul hozzá az elektród megtisztulásához, ugyanis a negatív potenciálú elektródon áram átfolyás közben hidrogéngáz fejlődik, amely sietteti az elektród felületet beborító olaj letisztulását. A mérés áramforrás nélkül is elvégezhető, ami olajtartályban történő mérés esetén előnyös, mikor is az áramforrás minimálisra redukált feszültsége is szikraveszélyt rejthet magában. Mivel az olajtartályokban a finomított olaj esetén mindig találhatók könnyű szénhidrogén elemek és gázok, amelyek lobbanáspont hőmérséklete alacsony, igen fontos a robbanásveszély maradéktalan kiküszöbölése. Az áramforrás nélkül összeállított mérési rendszer erre lehetőséget nyújt. Az olajtartályokban szintén lehet olaj-víz határ, mivel a tárolt olaj víztalpon nyugszik. Az olajtartály teljes köbtartalmát ismerve fontos megállapítani az olaj-víz határfelületét, hogy a benne tárolt olaj mennyiségét meghatározhassuk. A mérőfej, amely ez esetben szintén fémből készül, a vízbe érve galvánelemet képez a tartály fémfelületével. Az így keletkezett elektromotoros erő (E) egy mérőkörön keresztül mérhető. A mérőfej tisztulása ebben az esetben is késedelem nélkül következik be, így az elvégzett mérés igen pontos és az eddig ismert, tartályokban történt méréseknél (pl. radioaktív vagy indukciós mérések) pontosabb és egyszerűbb. Ez a találmány szerinti mérés fúrólyukban és kútban is elvégezhető, mivel a rétegek környezetében szintén kialakul a galvánelem. A fém vagy fémötvözet kiválasztását a mérendő környezet határozza meg olyan értelemben, hogy a nyert feszültség minél nagyobb legyen. A készülék lényegileg olyan, mint az 5. ábra szerinti berendezés, de természetesen a 4 áramforrás nélkül, mert az áramot a mérőfej és tartályfal, mint galvánelem állítják elő. A 6 mérőműszer ennél a kivitelnél természetesen nagyon érzékeny, mert az áramerősség kicsi. A 6. ábra egy váltakozó áramú generátorral táplált mérőmódszert mutat. Ebben az esetben a mérőfej elektromos szigetelő anyagból készül és ez a mérési elv szintén használható tartályokban is. A mérőfejben egy vagy több 7 tekercs van elhelyezve. A váltakozó áramú 8 generátorról — amelynek frekvenciája a mérés követelményeitől függően beállítható — táplált tekercs vagy tekercsek jellemző és mérhető állandói, 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2