CN203239318U - 一种水平井油水两相流量测量*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水平井油水两相流量测量***，用于测量水平井的套管中液体流量，测量***包括水平井油水两相流量测量装置和地面设备，地面设备通过多芯测井电缆与测量装置相连接；测量装置包括：集流器，用于封堵测量装置的测量通道与套管之间的环形空间，以使流体从集流器的进液口流入测量通道；发热部件，设置于测量通道内，用于对流入测量通道的流体进行加热；两温度传感器，设置于测量通道内，用于采集流入测量通道的流体的温度信号；井下电路，用于控制集流器、发热部件及两温度传感器，并将温度信号传输到地面设备以生成流量测量结果。
Description
技术领域
本实用新型关于流量测量技术，特别是关于油田水平井流量测量技术，具体的讲是一种水平井油水两相流量测量***。
背景技术
现有技术中，在高含水水平井产出剖面测井中，广泛使用涡轮流量计进行流量测量。但是，在较低流量时，涡轮流量计稳定性较差；同时由于涡轮流量计具有机械旋转部件，容易被井下异物卡死，导致流量测量失败，影响测井成功率低。
现有技术采用的涡轮流量计产出剖面测井仪器不能完全满足高含水水平井产出剖面动态监测实际需求的矛盾，并且涡轮流量计具有机械旋转部件的缺点。
实用新型内容
本实用新型还提供了一种水平井油水两相流量测量***，用于测量水平井的套管中液体流量，所述的测量***包括水平井油水两相流量测量装置和地面设备，所述地面设备通过多芯测井电缆与所述测量装置相连接；其中，
所述的测量装置包括：
集流器，用于封堵所述测量装置的测量通道与套管之间的环形空间，以使流体从所述集流器的进液口流入所述测量通道；
发热部件，设置于所述测量通道内，用于对流入所述测量通道的流体进行加热；
两温度传感器，设置于所述测量通道内，用于采集所述流入所述测量通道的流体的温度信号；
井下电路，用于控制所述集流器、发热部件及两温度传感器，并将所述温度信号传输到地面设备以生成流量测量结果。
优选的，本实用新型集流器的进液口设置于所述集流器的下端。
优选的，本实用新型集流器进液口的对端设有出液口。
优选的，本实用新型井下电路包括：电源电路、DC/DC电路、滤波放大电路、V/F转换电路、信号传输电路。
本实用新型实施例中，地面电源，解码器以及PC，地面电源通过多芯测井电缆与井下电路的电源电路相连接，信号传输电路通过多芯测井电缆将采集的信号通过解码电路传输到PC。
解决现有涡轮流量计产出剖面测井仪器不能完全满足高含水水平井产出剖面动态监测实际需求的矛盾，并且克服已有的涡轮流量计具有机械旋转部件的缺点，为高含水水平井产出剖面油水两相流流量精确测量提供技术支持。
为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型水平井油水两相流量测量***的结构框图；
图2为本实用新型实施例中示踪流量计的示意图；
图3为本实施方式测量传感器总承结构示意图；
图4为本实用新型实施例公开的水平井油水两相流量测量***的***框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型公开了一种水平井油水两相流量测量***，用于测量水平井的套管中液体流量，该***包括水平井油水两相流量测量装置和地面设备106，地面设备106通过多芯测井电缆与测量装置相连接；如图1所示，本实用新型的测量装置包括：
集流器101，用于封堵所述测量装置的测量通道与套管之间的环形空间，以使流体从所述集流器的进液口流入所述测量通道；
发热部件102，设置于所述测量通道内，用于对流入所述测量通道的流体进行加热；
温度传感器103和温度传感器104，轴向设置于测量通道内，用于采集所述流入测量通道的流体的温度信号；
井下电路105，用于控制所述集流器、发热部件及两温度传感器，并将所述温度信号传输到地面设备以生成流量测量结果。
本实用新型实施例中，集流器的进液口设置于集流器的下端。
本实用新型实施例中，集流器进液口的对端设有出液口。
本实用新型实施例中，井下电路包括：电源电路、DC/DC电路、滤波放大电路、V/F转换电路、信号传输电路。
本实用新型是一种用于水平井油水两相流流量测量的无可动部件的热示踪相关流量计。本实用新型是依据相关法测量液体流量的测量原理，研制了无可动部件的基于热示踪相关法的流量计，用来测量高含水水平井产出剖面油水两相流流量。
本实用新型技术方案的测量原理为：当流量计到达油井某个测量深度点后，首先给集流器供电，使集流器张开封堵流量计和套管之间的环形空间，迫使套管内的油水两相流流体自集流器的进液口进入测量通道，并流经测量传感器，最后由出液口流出流量计，完成一个测点的流量测量。
当流体流经测量传感器测量通道时，给流量计的发热部件提供一个较大的瞬时功率，发热部件能够通过热传导迅速加热测量通道内流动的流体，因此能够形成一段温度高于流体背景温度的示踪热段塞流体，当示踪热段塞流体继续流动经过两个轴向空间距离为l的温度传感器时，由于存在流体温差的原因，会引起两个温度传感器的测量信号突变，同时由于两个温度传感器测量的温度信号在时域上具有时间延迟，可以通过数学方法时域互相关算法计算出这个时间延迟t。
如果已知流量计测量传感器管段的流道内径为d、两个温度传感器的间距为l，只要计算出热段塞流体流经两个温度传感器的时间延迟t，就可以计算流体的流动速度v和油水两相流体的总流量q，即有以下关系式成立：
v＝l/t (1)
q＝kvπd2/4 (2)
公式(2)中的k为流量标定系数，可以通过在试验装置上标定求得。
下面结合具体的实施方式，对本实用新型技术方案做详细说明。
本实施方式提供的用于水平井油水两相流流量测量的无可动部件的热示踪相关流量计，其仪器结构如图2所示，油水混合物在套管中从下向上流动时，首先由集流器总承201驱动集流器打开，封堵测井仪器和套管之间的环形空间，进行流体集流，集流后流体从下进液口202进入测量传感器通道，进行油水两相流流量的测量。在进行流量测量时，首先由仪器的信号处理电路对测量传感器总承的发热部件204提供一个较大的瞬时功率，发热部件能够通过热传导迅速加热流动的流体，因此能够形成一段温度高于流体背景温度的示踪热段塞流体，当示踪热段塞流体继续流动经过两个温度传感器205和209时，由于存在流体温差的原因，会引起两个温度传感器的测量信号突变，信号处理电路将温度信号传输到地面设备，由于两个温度传感器测量的温度信号在时域上具有时间延迟，可以通过数学方法时域互相关算法计算出这个时间延迟，进一步计算出流体流量。本实施方式中，信号处理电路设置于信号处理电路筒207内，控制集流器、加热部件、温度传感器，并将温度传感器的信号传输到地面设备。
本实施方式中对集流器进液口的设计：
现有技术中，产液剖面通用的集流器为伞式集流器，集流器的上、下端分别开有上进液口和下进液口，井筒内的流体经集流器集流后，从上、下进液口同时流入测量通道内进行流量的测量，本实用新型的集流器进液口结构与现有技术的集流器结构不同，本实用新型不在集流器上端开上进液口，只在下端开有下进液口，并加大下进液口的面积，使其面积和原来结构的上、下进液口总面积相等。其目的是在尽量减小仪器长度的情况下，增加油水两相流体进入测量通道的稳流段长度，提高仪器测量的稳定性和可靠性。
本实施方式测量传感器总承结构的设计
如图3所示，在测量传感器总承的最前端设计有一个发热部件301，对油水两相流体进行加热，产生示踪热段塞流体，在发热部件的后面一定距离分别设计有两个温度传感器302、303，两个温度传感器302、303的空间距离为l，两个温度传感器用来测量发热部件产生的示踪热段塞流体分别流经它们的温度。两个温度信号进一步经过时间域互相关算法运算，可以计算出示踪热段塞流体流经两个温度传感器的时间延迟。该传感器总承结构将发热部件和两个温度传感器集成于一体，使整个测量传感器结构无可动部件相对涡轮流量计在测量时涡轮叶片旋转，方便安装拆卸，由于在进行流量测量时无可动部件，所以可以提高测量的可靠性和测井成功率。
如图4所示，为本实用新型实施例公开的水平井油水两相流量测量***的***框图，由流量测量传感器401、集流器402、井下电路403以及地面设备404组成，地面设备404通过多芯测井电缆与井下电路403相连接。本实施例中的井下电路主要包括电源电路、DC/DC电路、滤波放大电路、V/F转换电路、信号传输电路，地面设备主要包括地面电源、解码电路以及PC终端。
具体实现过程为：地面电源通过多芯测井电缆向井下仪器信号处理电路进行长距离供电，由信号处理电路控制集流器的打开和关闭，并为流量测量传感器的发热部件提供恒流稳压输出功率，当油水两相流流体流过发热部件时，信号处理电路对发热部件提供瞬时功率，进而通过热传导加热流体，产生示踪热段塞流体，当示踪热段塞流体流过两个温度传感器时，温度传感器的输出信号经过滤波放大后进行V/F转换，并经信号传输电路调理后通过测井电缆上传到地面设备，再经过解码电路进入PC终端，经过数据处理，进行流量指示。
本实用新型解决现有涡轮流量计产出剖面测井仪器不能完全满足高含水水平井产出剖面动态监测实际需求的矛盾，并且克服已有的涡轮流量计具有机械旋转部件的缺点，为高含水水平井产出剖面油水两相流流量精确测量提供技术支持。并且，目前的实验结果说明：在流量5m3/d～40m3/d、含水率90%～100%范围以内，该仪器得到的流量测量误差在±10%以内，具有较好的测量效果，能够满足实际测井需求。
本领域内的技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本实用新型可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本实用新型是参照根据本实用新型实施例的方法、设备（***）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (5)
1.一种水平井油水两相流量测量***，用于测量水平井的套管中液体流量，其特征在于，所述的测量***包括水平井油水两相流量测量装置和地面设备，所述地面设备通过多芯测井电缆与所述测量装置相连接；其中，
所述的测量装置包括：
集流器，用于封堵所述测量装置的测量通道与套管之间的环形空间，以使流体从所述集流器的进液口流入所述测量通道；
发热部件，设置于所述测量通道内，用于对流入所述测量通道的流体进行加热；
两温度传感器，设置于所述测量通道内，用于采集所述流入所述测量通道的流体的温度信号；
井下电路，用于控制所述集流器、发热部件及两温度传感器，并将所述温度信号传输到地面设备以生成流量测量结果。
2.如权利要求1所述的测量***，其特征在于，所述的集流器的进液口设置于所述集流器的下端。
3.如权利要求2所述的测量***，其特征在于，所述的集流器进液口的对端设有出液口。
4.如权利要求1所述的测量***，其特征在于，所述的井下电路包括：电源电路、DC/DC电路、滤波放大电路、V/F转换电路、信号传输电路。
5.如权利要求4所述的测量***，其特征在于，所述的地面设备包括：地面电源，解码器以及PC，所述的地面电源通过多芯测井电缆与井下电路的电源电路相连接，所述信号传输电路通过多芯测井电缆将采集的信号通过解码电路传输到PC。
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