CN105628118A - 一种基于热力学的流量计及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种基于热力学热场传导原理的生产井井下流量测量方法，经理论推导并经标准井刻度得出流体流量与热量流逝的函数关系，通过求取加热探头功率及温度，流体环境温度，求出流体流量。以及提供一种基于热力学的流量计，包括壳体，壳体的内部设置有贯穿壳体的过线管，以及设置在壳体内的THR加热探头和PT1000温度传感器探头；所述THR加热探头设置在壳体内一端，THR加热探头内设置有金属加热丝，通过导线接入电子仪，电子仪测控电路测量THR加热探头的电流和电压，还测量PT1000温度传感器探头的流体温度，即流体的环境温度，并与THR加热探头测定的温度、功率参数计算出流体流量。
Description
技术领域
本发明属于油田测井技术领域，具体涉及一种基于热力学热场传导辐射原理的生产井井下流量测量新方法，同时提供了基于该方法的新型流量计。
背景技术
我国油田进入后期开发时，生产测井领域的产出剖面和注入剖面的流量是十分重要的参数，其关乎产层产量的评价和注入井吸入层吸入量的确定，但现有流量测量技术都不同程度存在缺陷，具体如下：
1、目前产出剖面流量测试主要使用涡轮流量计，由于井下振动、高温及井况较为复杂，其测井成功率低、精度差且启动排量大；
2、注入剖面的流量测量目前主要使用超声波流量计、电磁流量计、涡街流量计等流量计，其中：超声波流量计电路探头复杂、不能工作于高温环境下，且只能适用于注水井的流量测试；电磁流量计虽然测量精度高，但其环境适应性差、对注入流体的介电常数有要求，且该仪器价格相对昂贵；涡街流量计只适用于大流量水、气的流量测量，虽电路简单但测量精度低。
目前暂无一种能够适用于各种流体介质、测量精度高、且有较高测井成功率的流量测试技术，以满足各类油田的多方面需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于热力学热场传导原理的生产井井下流量测量方法，经理论推导并经标准井刻度得出流体流量与热量流逝的函数关系，通过求取加热探头功率及温度，流体环境温度，求出流体流量。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种基于热力学的流量计，所述基于热力学的流量计包括：
壳体，壳体的内部设置有贯穿壳体的过线管，以及设置在壳体内的THR加热探头和PT1000温度传感器探头；
所述THR加热探头设置在壳体内一端，THR加热探头内设置有金属加热丝，通过导线接入电子仪，电子仪测控电路测量THR加热探头的电流和电压，还测量PT1000温度传感器探头的流体温度，即流体的环境温度，并与THR加热探头测定的温度、功率参数计算出流体流量。
进一步地，所述THR加热探头至少设置有一个。
进一步地，所述金属丝可以用钨丝、康铜丝、或其他合金丝中的一种制作THR加热探头。
进一步地，所述壳体测量通道上设置有进水口和出水口。
进一步地，所述电子仪接头外壳与测量通道外壳连接，其连接处设置有密封件。
进一步地，所述测量通道的上端是仪器上接头，上接头和壳体的连接处设置有密封件。
进一步地，所述THR加热探头采用普通THR加热探头，适应环境温度低于300℃，用高温导热硅胶将加热金属丝填充耦合于承压金属探头内
或者采用高温THR加热探头，适应环境温度高于300℃，用镁粉将金属丝填充耦合于承压金属探头内静压成型。
本发明提供了一种基于热力学的流量测量方法，其特征在于，包括有以下步骤：
(1)在井下流体内设置用于检测流体温度T1的PT1000温度传感器探头，以及THR加热探头，用于检测加热探头温度T2；
(2)将所述PT1000温度传感器探头及THR加热探头耦合接入电子仪，电子仪用于检测PT1000温度传感器探头流体温度T1及检测THR加热探头温度T2，并控制THR加热探头控制温度的升降，并检测THR加热探头的功率P；
(3)采用恒功率法:即电子仪对THR加热探头的激励加热功率进行电流、电压大小的采集和控制，使加热功率P＝I*V恒定不变，采集并计算出THR加热探头的温度T2；然后再采集流体环境温度T1，求出温差ΔT＝T2-T1，最后计算出流体质量流量Qm，Qm＝f(ΔT，P)；
或者采用恒温差法：即电子仪采集THR加热探头的温度T2，流体环境温度T1，计算ΔT＝T2-T1，电子仪通过调节THR加热探头的激励电压V和激励电流I的大小，使ΔT恒定于某个温度值，(如ΔT＝55℃)，电子仪采集发热探头电压V、电流I，并求取功率P＝V*I，最后求取流体的质量流量，Qm＝f(P，ΔT)；
或者采用自由式法，即电子仪控制THR发热探头的发热，采集其激励电压V、电流I，并计算加热功率P＝V*I，然后再采集计算THR加热探头的温度T2，流体环境温度T1，并计算ΔT＝T2-T1，最后求取流体的质量流量，Qm＝f(ΔT，P)。
本发明具有如下有益效果：
1、仪器简单可靠，极大程度缩短了仪器长度，方便现场测井施工。
2、消除了其它流量测试方法的环境因素影响，如原油污染、泥沙阻尼、高温环境等。
3、适应范围广，如气体、液体都能应用。
4、测量精度高、测量范围广。
5、仪器外径可根据用户需求设计外径最小可达24mm。
附图说明
图1为本实用发明基于热力学的流量测量仪器的结构示意图；
图2为本实用发明基于热力学的流量测量仪器的另一结构示意图；
图3为本发明电子仪电路的原理图。
具体实施方式
以下参照图1至图3对本发明的技术方案进行进一步的描述。
实施例1
参照图1至图3，
一种基于热力学的流量计，所述基于热力学的流量计包括：
壳体1，壳体1的内部设置有贯穿壳体的过线管8，以及设置在壳体内的THR加热探头3和PT1000温度传感器探头5；
所述THR加热探头3设置在壳体1内一端，THR加热探头3内设置有加热金属丝4，金属丝4通过导线接入电子仪，电子仪测控电路测定加热探头电流和电压，PT1000温度传感器探头5设置在壳体流量测量通道内，测量流体环境温度，并与THR发热探头测定的温度、功率参数计算出流体流量。
此实施例中，PT1000温度传感器探头5设置在壳体1内部与THR发热探头3对侧一端。
进一步地，所述THR加热探头3至少设置有一个。
进一步地，所述壳体测量通道上设置有进水口2和出水口6。
进一步地，所述电子仪接头外壳与测量通道外壳连接，其连接处设置有密封件7。
进一步地，所述测量通道的上端是仪器上接头9，上接头9和壳体的连接处设置有密封件10。
进一步地，所述THR加热探头采用普通THR加热探头，适应环境温度低于300℃，用高温导热硅胶将加热金属丝填充耦合于承压金属探头内；
或者采用高温THR加热探头，适应环境温度高于300℃，用镁粉将金属丝填充耦合于承压金属探头内静压成型。
一种基于热力学的流量测量方法，其特征在于，包括有以下步骤：
(1)在井下流体内设置用于检测流体温度T1的PT1000温度传感器探头5，以及THR加热探头3，用于检测加热探头温度T2；
(2)将所述PT1000温度传感器探头5及THR加热探头3耦合接入电子仪12，电子仪12用于检测PT1000温度传感器探头5流体温度T1及检测THR加热探头3温度T2，并控制THR加热探头3控制温度的升降，并检测THR加热探头的功率P；
(3)采用恒功率法:即电子仪12对THR发热探头3的激励加热功率进行电流、电压大小的采集和控制，使加热功率P＝I*V恒定不变，采集并计算出THR加热探头3的温度T2；然后再采集流体环境温度T1，求出温差ΔT＝T2-T1，最后计算出流体质量流量Qm，即Qm＝f(ΔT，P)；
或者采用恒温差法：即电子仪12采集THR加热探头3的温度T2，PT1000温度传感器探头5的流体温度T1，计算ΔT＝T2-T1，电子仪12通过调节THR加热探头3的激励电压V和激励电流I的大小，使ΔT恒定于某个温度值，(如ΔT＝55℃)，电子仪12采集加热探头电压V、电流I，并求取P＝V*I，最后求取流体的质量流量Qm，即Qm＝f(P，ΔT)；
或者采用自由式法，即电子仪12控制THR加热探头3的发热，采集其激励电压V、电流I，并计算加热功率P＝V*I，然后再采集计算THR加热探头3的温度T2，流体温度T1，并计算ΔT＝T2-T1，最后求取流体的质量流量Qm，即Qm＝f(ΔT，P)。
实施例2
参照图2和图3
一种基于热力学的流量计，所述基于热力学的流量计包括：
壳体1，设置在壳体1内的THR加热探头3和PT1000温度传感器探头5；
所述THR加热探头3设置在壳体1内一端，THR加热探头3内设置有钨丝、康铜丝、或其他合金丝中的一种，钨丝、康铜丝、或其他合金丝通过导线接入电子仪接头，并通过与电子仪接头耦合电路测定电流和电压，PT1000温度传感器探头5设置在壳体流量测量通道内，以便测量流体的环境温度，并与THR加热探头测定的温度、功率参数计算出流体流量。
此实施例中，PT1000温度传感器探头5设置在壳体1内部与THR加热探头3同侧。
进一步地，所述THR加热探头3至少设置有一个。
进一步地，所述壳体测量通道上设置有进水口2和出水口6。
进一步地，所述电子仪接头外壳与测量通道外壳连接，其连接处设置有密封件7。
进一步地，所述测量通道的上端是仪器上接头9，上接头9和壳体的连接处设置有密封件10。
进一步地，所述THR加热探头采用普通THR加热探头，适应环境温度低于300℃，用高温导热硅胶将加热金属丝填充耦合于承压金属探头内。
采用高温THR加热探头，适应环境温度高于300℃，用镁粉将金属丝填充耦合于承压金属探头内静压成型。
一种基于热力学的流量测量方法，其特征在于，包括有以下步骤：
(1)在井下流体内设置用于检测流体温度T1的PT1000温度传感器探头5，以及THR加热探头3，用于检测加热探头温度T2；
(2)将所述PT1000温度传感器探头5及THR加热探头3耦合接入电子仪12，电子仪12用于检测PT1000温度传感器探头5流体温度T1及检测THR加热探头3温度T2，并控制THR加热探头3控制温度的升降，并检测THR加热探头的功率P；
(3)采用恒功率法:即电子仪12对THR加热探头3的激励加热功率进行电流、电压大小的采集和控制，使加热功率P＝I*V恒定不变，采集并计算出THR加热探头3的温度T2；然后再采集流体环境温度T1，求出温差ΔT＝T2-T1，最后计算出流体质量流量Qm，即Qm＝f(ΔT，P)；
或者采用恒温差法：即电子仪12采集THR加热探头3的温度T2，流量温度T1，计算ΔT＝T2-T1，电子仪12通过调节THR加热探头3的激励电压V和激励电流I的大小，使ΔT恒定于某个温度值，(如ΔT＝55℃)，电子仪12采集加热探头电压V、电流I，并求取P＝V*I，最后求取流体的质量流量Qm，即Qm＝f(P，ΔT)；
或者采用自由式法，即电子仪12控制THR加热探头3的发热，采集其激励电压V、电流I，并计算加热功率P＝V*I，然后再采集计算THR加热探头3的温度T2，流体温度T1，并计算ΔT＝T2-T1，最后求取流体的质量流量Qm，即Qm＝f(ΔT，P)。
Claims (8)
1.一种基于热力学的流量计，其特征是，所述基于热力学的流量计包括：
壳体，壳体的内部设置有贯穿壳体的过线管，以及设置在壳体内的THR加热探头和PT1000温度传感器探头；
所述THR加热探头设置在壳体内一端，THR加热探头内设置有金属铂，金属铂通过导线接入电子仪接头，并通过与电子仪接头耦合电路测定电流和电压，PT1000温度传感器探头设置在壳体流量测量通道内，以便测量流体的环境温度，并与THR加热探头测定的温度、功率参数计算出流体流量。
2.根据权利要求1所述的一种基于热力学的流量计，其特征是，所述THR加热探头至少设置有一个。
3.根据权利要求1所述的一种基于热力学的流量计，其特征是，所述金属铂可以用钨丝、康铜丝、或其他合金丝中的一种作为TPR加热探头。
4.根据权利要求1所述的一种基于热力学的流量计，其特征是，所述壳体测量通道上设置有进水口和出水口。
5.根据权利要求1所述的一种基于热力学的流量计，其特征是，所述电子仪接头外壳与测量通道外壳连接，其连接处设置有密封件。
6.根据权利要求1所述的一种基于热力学的流量计，其特征是，所述测量通道的上端是仪器上接头，上接头和壳体的连接处设置有密封件。
7.根据权利要求1所述的一种基于热力学的流量计，其特征是，所述THR加热探头采用普通THR加热探头，适应环境温度低于300℃，用高温导热硅胶将加热金属丝填充耦合于承压金属探头内；
或者采用高温THR加热探头，适应环境温度高于300℃，用镁粉将金属丝填充耦合于承压金属探头内静压成型。
8.一种基于热力学的流量测量方法，其特征在于，包括有以下步骤：
(1)在井下流体内设置用于检测流体温度T1的PT1000温度传感器探头，以及THR加热探头，用于检测加热探头温度T2；
(2)将所述PT1000温度传感器探头及THR加热探头耦合接入电子仪，电子仪用于检测PT1000温度传感器探头流体温度T1及检测THR加热探头温度T2，并控制THR加热探头控制温度的升降，并检测THR加热探头的功率P；
(3)采用恒功率法:即电子仪对THR加热探头的激励加热功率进行电流、电压大小的采集和控制，使加热功率P＝I*V恒定不变，采集并计算出THR加热探头的温度T2；然后再采集流体环境温度T1，求出温差ΔT＝T2-T1，最后计算出流体质量流量Qm，即Qm＝f(ΔT，P)；
或者采用恒温差法：即电子仪采集THR加热探头的温度T2，流量温度T1，计算ΔT＝T2-T1，电子仪通过调节THR加热探头的激励电压V和激励电流I的大小，使ΔT恒定于某个温度值，(如ΔT＝35℃)，电子仪采集加热探头电压V、电流I，并求取P＝V*I，最后求取流体的质量流量Qm，即Qm＝f(P，ΔT)；
或者采用自由式法，即电子仪控制THR加热探头的发热，采集其激励电压V、电流I，并计算加热功率P＝V*I，然后再采集计算THR加热探头的温度T2，流体温度T1，并计算ΔT＝T2-T1，最后求取流体的质量流量Qm，即Qm＝f(ΔT，P)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Bai Inventor after: Lai Xiaohu Inventor before: Guo Yingju Inventor before: Li Bai Inventor before: Lai Xiaohu Inventor before: Lu Hui |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160601 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |