CN200949466Y - 溢气型集流伞 - Google Patents

Abstract

一种应用在油田测量领域中的溢气型集流伞。主要解决现有结构集流伞条件下过环空找水仪测取液体流量和含水率误差较大的问题。其特征在于：在伞内中心管(7)上靠近下端连接头(6)一侧开有下端进液口(2)，所述下端进液口(2)的上沿位于在集流伞处于打开状态时伞布(4)的底沿所在平面的下方。该种溢气型集流伞能够使井中向上运动的油、气、水三相流到达集流伞部位时由于密度不同而发生分离，进而使几乎全部的液体通过仪器进液口流过传感器，尽可能少的使气体进入，从而极大地排除了油井产气对测量的影响，提高了过环空找水仪测取液体流量和含水率的精度。

Description

溢气型集流伞

技术领域：

本实用新型涉及一种应用在油田测量产液层流量和含水率的测井仪器中用于封闭仪器与套管的环形空间的装置，尤其是涉及一种伞式集流装置。

背景技术：

在抽油机采油的油井中测量产液层流量和含水率的测井仪器称作过环空找水仪，它主要由集流器、流量计和含水率计三个部分组成。集流器的作用是封闭仪器与套管的环形空间，使井筒内的流体尽可能都从传感器内流过。这样，一方面可以大大提高流体的流速，达到流量计的启动排量；另一方面可以保持流态的稳定，减少流态对含水率测量的影响，采用集流器有利于流量和含水率的准确测量。集流器分皮球式集流器和伞式集流器两种，皮球式集流器漏失量较小、集流效果较好，但因其易破碎，从而造成测井成功率低，目前已很少使用。伞式集流器集流可靠，测井成功率高，因而在油井生产测井中得到了广泛应用，但因其伞筋与井壁之间是硬接触，在接触处存在一定的漏失，导致测量流量的下限启动排量偏大。普通集流伞的机械结构剖面图如图1所示，它是由伞内中心管、伞筋和伞布组成。伞内中心管是集流伞的核心部件，它的内拉式机械结构使得集流伞能够根据测井的需要打开和关闭。在中心管上部距离伞尖2厘米处均匀分布着4个长约2厘米宽约1厘米的进液口。伞筋是一根长条形、高弹性的薄金属条，总共有16根，它们均匀地分布在集流伞的四周，主要用来固定和支撑伞布。伞布是一种高强度的薄织料，质密不透气，用来密封仪器与套管之间的环形空间。过环空找水仪中，流量的测量是采用涡轮流量计来实现的。对于油水两相流，由于液体不可压缩，当流体通过涡轮流量计时，涡轮的转数与通过流体的体积流量成线性关系，因此可以通过测量涡轮的转数来准确地测量油井的产液量。油井含水率的测量采用同轴线相位含水率计，它是将油水混合液作为同轴传输线的介质，通过测量一定长度同轴线上电磁波传输相位差来测量含水率的。油田对一口井的日常管理中需要了解的参数是该井的产液量和含水率。采油厂对于一口油井的产液量和含水率的监测通常是在地面上的计量罐中用玻璃管量油法对脱气的油水混合液进行一定时间的计量而得到。由于油田上不产气的油井几乎是不存在的，当采用普通集流伞进行实际测井时，其测量结果与地面量油结果差别很大，根本原因是井下采用普通集流伞的过环空找水仪测量的是油、气、水三相流而非油水两相流。用普通集流伞集流时，油、气、水三相流在集流伞中会直接通过进液口进入中心管，并在中心管内部按液流方向向上流过集流伞，进入涡轮流量计和同轴线相位含水率计。因气体的可压缩性，建立通过油、气、水三相流测量来求取液体流量和含水率的模型十分困难，因而在三相流情况下，由涡轮流量计很难测准液体的流量，而对于三相流时含水率的测量，由于气相的影响同样也很难测准油井液相的含水率。普通集流伞在测井时的集流过程如图3所示。由于涡轮流量计测量流体的流量和含水率计测量流体的含水率都受到油井中产出的气体流量的影响，为了定性的考察气体的这种影响，利用普通集流伞过环空找水仪，在多相流模拟井中对其进行了实验研究，自来水模拟油井产出的液体，空气模拟油井产出的气体。当水量分别为5m³/d、10m³/d和15m³/d情况下，调节气量分别为0.6、0.8、1.0、1.2、1.5m³/h进行实验，其测量结果见图5和图6。由图6可以看出，普通集流伞在对不产气的液体进行流量测量时，随着液体流量从5、10至15m³/d线性增加时，所测得的流量基本上按5、10至15m³/d线性增加；而当油井有气体产出时，气体随液流一起从仪器进液口进入仪器内部的涡轮流量计，涡轮流量计测得的流量增加，且受气体流量影响非常大。由图5可以看出，普通集流伞在对不产气的液体进行含水率测量时，对于给定的相同含水率但流量不同的液体，所测得的含水率是相同的；而当油井有气体产出时，气体随液流一起从仪器进液口进入仪器内部的含水率计中，含水率计测得含水率大大降低。

以上表明，普通集流伞情况下，对于过环空找水仪而言，油井产气将会对油井液体流量测量和含水率测量产生不可忽视的影响。需要采取新的措施降低油井产气的影响，以确保过环空找水仪所测得的液体流量和含水率的可信度。

实用新型内容：

为了解决在使用现有结构集流伞条件下过环空找水仪测取液体流量和含水率误差较大的问题，本实用新型提供一种溢气型集流伞，该种溢气型集流伞能够使井中向上运动的油、气、水三相流到达集流伞部位时由于密度不同而发生分离，进而使几乎全部的液体通过仪器进液口流过传感器，尽可能少的使气体进入，从而极大地排除了油井产气对测量的影响，提高了过环空找水仪测取液体流量和含水率的精度。

本实用新型的技术方案是：该种溢气型集流伞，包括集流伞上端连接头、下端连接头、伞布、伞筋、伞内中心管，这些都与原有结构相同。独特之处在于：比照原有伞内中心管上进液口的开口位置发生了变化，将原有进液口取消而在伞内中心管上靠近下端连接头的一侧开有下端进液口，所述下端进液口的上沿位于在集流伞处于打开状态时伞布的底沿所在平面的下方。

此外，还有一种优化方案那就是同时在伞内中心管上靠近上端伞尖处开有上端进液口，而在上端进液口与下端进液口之间伞内中心管的外壁上固定有一个可控滑管，这个可控滑管可在伞内中心管中内拉机械作用下沿伞内中心管的外壁上下滑动。这样，当人们需要使用传统结构的集流伞时，就可以将可控滑管下拉，封闭住下端进液口，露出上端进液口。

本实用新型具有如下有益效果：在油井过环空找水测井时，采取上述方案后，井中向上运动的油、气、水三相流到达集流伞部位时由于密度不同而发生分离，气体由于密度小首先占据伞尖位置形成气顶，原油位于气顶下面形成油堵，油层下面是水。随着集流的进行，气顶体积不断加大并向下扩张，当气顶的底面到达伞布的底沿时，由于伞筋与井壁处存在微小缝隙，而气体的粘度又非常小，所以气体将通过缝隙直接漏失到伞外，而原油由于有相对较高的粘度，其自身漏失可以忽略，同时又阻止了水的漏失，因为溢气型集流伞的进液口位于伞布底沿围成的平面以下，该结构使得原油中的气、液被分离，几乎使全部的液体通过仪器进液口流过传感器，由涡轮流量计和含水率计分别测量出油井的合层产液量和合层含水率，从而极大地排除了油井产气对测量的影响。

附图说明：

图1是普通集流伞的机械结构剖视图。

图2是溢气型集流伞的机械结构剖视图。

图3是普通集流伞集流时气、液流动过程示意图。

图4是溢气型集流伞集流时气、液流动过程示意图。

图5是使用普通集流伞集流时气体对含水率影响的数据曲线图。

图6是使用普通集流伞集流时气体对流量影响的数据曲线图。

图7是使用溢气型集流伞集流时气体对流量影响的数据曲线图。

图8是使用溢气型集流伞集流时气体对含水率影响的数据曲线图。

图中1-集流伞上端连接头，2-下端进液口，3-上端伞尖，4-伞布，5-伞筋，6-下端连接头，7-伞内中心管。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

由图2所示，该种溢气型集流伞，包括集流伞上端连接头1、下端连接头6、伞布4、伞筋5、伞内中心管7，这些都与原有结构相同。独特之处在于：比照原有伞内中心管7上进液口的开口位置发生了变化，将原有进液口取消而在伞内中心管7上靠近下端连接头6的一侧开有下端进液口2，所述下端进液口2的上沿位于在集流伞处于打开状态时伞布的底沿所在平面的下方。

这样当井中向上运动的油、气、水三相流到达集流伞部位时由于密度不同而发生分离，气体由于密度小首先占据伞尖位置形成气顶，原油位于气顶下面形成油堵，油层下面是水。随着集流的进行，气顶体积不断加大并向下扩张，当气顶的底面到达伞布的底沿时，由于伞筋与井壁处存在微小缝隙，而气体的粘度又非常小，所以气体将通过缝隙直接漏失到伞外，而油由于有相对较高的粘度，其自身漏失可以忽略，使用溢气型集流伞集流时的气、液流动过程如图4所示，几乎使全部的液体通过仪器进液口流过传感器，只有极少的气体能进入。流过传感器后，由涡轮流量计和含水率计分别测量出油井的合层产液量和合层含水率。

为了定性地考察溢气型集流伞的气、液分离效果，仍采用同一个过环空找水仪，并将其集流器由普通集流伞换成溢气型集流伞，在多相流模拟井中进行气体影响实验。以自来水模拟油井产出的液体，空气模拟油井产出的气体。当水量分别为5m³/d、10m³/d和15m³/d情况下，调节气量分别为0.6、0.8、1.0、1.2、1.5m³/h进行试验，其测量结果如图7和图8所示。由图7可以看出，溢气型集流伞在对不产气的液体进行流量测量时，随着液体流量从5、10至15m³/d线性增加时，所测得的流量基本上按5、10至15m³/d线性增加；而当油井产气量小于15m³/d时，溢气型集流伞的气、液分离作用使极大部分气体从伞筋与井壁间形成的微小缝隙漏失掉，从而使得油井产气对油井产液流量的测量影响大大减小；当油井产气量大于15m³/d时，受集流伞的伞筋与井壁间的微小缝隙对气体漏失的局限，将有一部分气体随液流进入传感器，气体对流量测量会产生一些影响，但这种影响与普通集流伞相比要小得很多。由图8可以看出，溢气型集流伞在对不产气的液体进行含水率测量时，对于给定的相同含水率但流量不同的液体，所测得的含水率是相同的。而当油井产气量小于15m³/d时，溢气型集流伞的气、液分离作用使得大部分气体从伞筋与井壁间形成的微小缝隙漏失掉，油井产气对油井含水率的测量影响大大减小；当油井产气量大于15m³/d时，受集流伞的伞筋与井壁间的微小缝隙对气体漏失的局限，一部分气体将随液流进入仪器，气体对含水率测量产生一些的影响，但这种影响与普通集流伞相比也小得很多。由此可见，在过环空找水测井中，溢气型集流伞由于具有气、液分离作用，大大降低了油井产气对油井液相流量和含水率测量的影响，因此能够提高测量精度，减少井下测量与井口地面测量的差距。

此外，还有一种优化方案那就是同时在伞内中心管上靠近上端伞尖处开有上端进液口，而在上端进液口与下端进液口2之间伞内中心管7的外壁上固定有一个可控滑管，这个可控滑管可在伞内中心管7中的内拉机械作用下沿伞内中心管7的外壁上下滑动。这样，当人们需要使用传统结构的集流伞时，就可以将可控滑管下拉，封闭住下端进液口2，露出上端进液口。通常集流伞的内拉机械是一个小电动机带动螺旋丝杠来控制集流伞的打开和闭合，可在此基础上，由同一个螺旋丝杠来拉动可控滑管。

为节省材料，可考虑将这个可控滑管沿伞内中心管7外壁滑动的下限位置定为下端进液口2的下端边沿，上限位置定为上端进液口的上边沿。这个可控滑管的长度可长可短，但是出于减少伞内中心管内机械结构运动长度的考虑，可使这个可控滑管的长度等于上端进液口与下端进液口2之间相对应边沿之间的距离。当通过这个改进方案可实现当可控滑管滑到伞内中心管7的下端封住下端进液口2时，溢气型集流伞又变成了普通型集流伞。而在一个测点能一次性对井下产液进行溢气型集流和普通型集流两种方式测量，在一定程度上可以定性地判断该测点的产气情况。

Claims (4)

1、一种溢气型集流伞，包括集流伞上端连接头(1)、下端连接头(6)、伞布(4)、伞筋(5)、伞内中心管(7)，其特征在于：在伞内中心管(7)上靠近下端连接头(6)一侧开有下端进液口(2)所述下端进液口(2)的上沿位于在集流伞处于打开状态时伞布(4)的底沿所在平面的下方。

2、根据权利要求1所述的溢气型集流伞，其特征在于：在伞内中心管(7)上靠近上端伞尖(3)处开有上端进液口，在上端进液口与下端进液口(2)之间伞内中心管(7)的外壁上固定有一个可控滑管，所述可控滑管与伞内中心管(7)中内拉机械相联结。

3、根据权利要求2所述的溢气型集流伞，其特征在于：所述可控滑管沿伞内中心管(7)外壁滑动的下限位置为下端进液口(2)的下端边沿，上限位置为上端进液口的上边沿。

4、根据权利要求3所述的溢气型集流伞，其特征在于：所述可控滑管的长度等于上端进液口与下端进液口(2)之间相应边的距离。

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