小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計的制作方法
【專利說明】小流量超臨界二氧化碳井下滿街流量計
[0001]
技術(shù)領域
[0002]本發(fā)明涉及石油開采中使用的井下生產(chǎn)測試技術(shù)領域，特別是涉及一種小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計。
【背景技術(shù)】
[0003]二氧化碳(CO2)驅(qū)已經(jīng)成為國內(nèi)外油田開發(fā)一種重要接替技術(shù)，它不但能提高油田采收率，還有利于C02減排，保護環(huán)境，因此得到了各油田的重視和應用。目前井下注CO2都是采用的多油層合注工藝。由于油藏的非均質(zhì)性，地質(zhì)學家提出了分層注氣的要求。對于多薄油層的分注來說，各層的配注量可能很小。C02在井下處于超臨界狀態(tài)，其粘度接近氣體的粘度。小流量和低粘度給井下分層測試帶來了困難。
[0004]可以借鑒的測試技術(shù)是井下分層注水技術(shù)中使用的測試流量計。井下分層注水測試多使用電磁式流量計，由于0)2和水的導電特性不同，電磁式流量計不能用于測量0)2的流量。
[0005]也有使用井下渦街流量計進行分層注水測試的。中國專利局2007年12月26日授權(quán)了一種“小排量集流井下渦街流量計”，其專利申請日是2006年12月21日，專利申請?zhí)柺?00620166863.7，該專利公開的流量計是在本體上設置兩個通道，水從其中一個通道流過進行測試。該技術(shù)若用于測試超臨界0)2的流量會存在三個問題:一是，渦街流量計的測試探頭測得的是流體的流速，需要經(jīng)過結(jié)合密封計算才能得到流體的質(zhì)量流量或標況氣體流量，但超臨界二氧化碳的密度受溫度和壓力的影響變化很大，如果沒有在流量測試探頭附近獲得準確的溫度和壓力，就不能測得準確的CO2流量。二是，渦街流量計的流道的橫截面一般是圓形的，這種形狀的流道用于測量較低流量(如0.2噸/小時)的超臨界二氧化碳時，其阻流體產(chǎn)生的旋渦很弱，測試探頭難以測到信號。三是，集流流量計在測試時需要有密封件密封流量計本體與流道的環(huán)空，如果僅使用密封圈來密封，密封圈下下井的過程中很容易被損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述技術(shù)問題，發(fā)明了小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，該發(fā)明的流量計能夠?qū)崿F(xiàn)準確測量井下小流量超臨界co2，并能提高測試成功率。
[0007]本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，測量短節(jié)本體上部設線路板倉，線路板安裝在線路板倉內(nèi)，測量短節(jié)本體下部于線路板倉以下設平行軸向電纜道和內(nèi)流道，電纜安裝在電纜道內(nèi)，內(nèi)流道側(cè)壁設置阻流體和旋渦探頭，內(nèi)流道上端設進氣孔，在進氣孔和阻流體之間于內(nèi)流道側(cè)壁設置溫度探頭和壓力探頭；內(nèi)流道的橫截面呈近橢圓形；密封短節(jié)連接在測量短節(jié)以下，密封短節(jié)本體上同樣設有平行軸向電纜道和內(nèi)流道，且與測量短節(jié)的電纜道和內(nèi)流道相通；密封短節(jié)的內(nèi)流道下端設出氣孔；密封短節(jié)本體下部設電機倉，電機固定在電機倉的頂部，電機驅(qū)動傳動輪，傳動輪設外螺紋，電機倉側(cè)壁設長條形導孔，電機倉內(nèi)設螺紋套，螺紋套從內(nèi)部密封導孔，螺紋套設內(nèi)螺紋并與傳動輪的外螺紋相配合；密封短節(jié)外部設臺階并套有密封環(huán)，密封環(huán)以下設擠壓套套在密封短節(jié)外，擠壓套與螺紋套通過連接筋相固定。
[0008]優(yōu)選實施例，內(nèi)流道的橫截面有兩條平行的邊，兩端呈半圓形，橫截面的長寬比為2.0 ?2.8ο
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:一方面，由于采用了橫截面為近橢圓形的特殊流道，使得渦街旋渦發(fā)生體產(chǎn)生的旋渦信號增強，更有利于小流量0)2的測量。另一方面，在本發(fā)明的流量計的外周設置了密封環(huán)，實現(xiàn)了集流測試，也就是所有的0)2流量都是經(jīng)過了內(nèi)流道向下流動，較外流式、非集流式的測試方法來講，本發(fā)明從流動方式上加強了小流量的CO2測量。第三，在內(nèi)流道于旋渦探頭附近設置壓力與溫度探頭，是在旋渦探頭最近的距離上測得的流經(jīng)旋渦探頭的CO2的溫度和壓力，用這樣測得的流速、溫度與壓力來計算0)2的質(zhì)量流量更加準確。第四，密封環(huán)在常態(tài)下其外徑較密封短節(jié)的外徑小，下井過程不會被損傷，用于提高測試成功率。
【附圖說明】
[0010]前面簡單地描述了本發(fā)明，接下來參考描述本發(fā)明的以下具體實施例的圖紙進一步、詳細地敘述本發(fā)明。這些圖紙只描述了該發(fā)明的一些典型的實施例，因此不能認為是限制本發(fā)明的范圍。在這些圖紙中:
圖1是本發(fā)明的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計測試時集流狀態(tài)示意圖。
[0012]圖3是導孔形狀示意圖。
[0013]圖4是內(nèi)流道橫截面形狀示意圖。
【具體實施方式】
[0014]見圖1本發(fā)明的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計的結(jié)構(gòu)示意圖所示，流量計分為兩段，上部是測量段，下部是密封段。測量短節(jié)3本體上部設線路板倉2，線路板32安裝在線路板倉2內(nèi)。測量短節(jié)3本體下部于線路板倉2以下設平行軸向電纜道30和內(nèi)流道9，電纜31安裝在電纜道30內(nèi)，內(nèi)流道9側(cè)壁設置阻流體7和旋渦探頭8，內(nèi)流道9上端設進氣孔4，在進氣孔4和阻流體7之間于內(nèi)流道9側(cè)壁設置溫度探頭5和壓力探頭6，溫度探頭5和壓力探頭6的相對位置可以互換；內(nèi)流道9的橫截面呈近橢圓形。密封短節(jié)20連接在測量短節(jié)3以下，二者之間通過螺紋連接并設密封圈。密封短節(jié)20本體上同樣設有平行軸向電纜道和內(nèi)流道，且與測量短節(jié)3的電纜道30和內(nèi)流道9相通，且在內(nèi)流道9的連接部位設有密封圈。密封短節(jié)20的內(nèi)流道下端設出氣孔22 ;密封短節(jié)20本體下部設電機倉40，電機24固定在電機倉40的頂部。電機24驅(qū)動傳動輪28，傳動輪28設外螺紋。電機倉40側(cè)壁設長條形導孔26，長條孔的形狀見圖3所示。電機倉40內(nèi)設螺紋套25，螺紋套25從內(nèi)部密封導孔26，也就是螺紋套25兩端設置密封圈，密封圈跨過導孔26從而對導孔26實現(xiàn)密封，防止井液進入電機倉40。螺紋套25設內(nèi)螺紋并與傳動輪28的外螺紋相配合，電機24驅(qū)動傳動輪28旋轉(zhuǎn)，傳動輪28又帶動螺紋套25上下運動；密封短節(jié)20外部設臺階并套有密封環(huán)21，密封環(huán)21以下設擠壓套23套在密封短節(jié)20外。擠壓套23與螺紋套25通過連接筋27相固定，見圖3所示，連接筋27可以在導孔26內(nèi)上下滑動。
[0015]溫度探頭5、壓力探頭6、旋渦探頭8和電機24各自通過電纜31與線路板32連接。
[0016]為了防止儀器下井時損傷密封環(huán)21，密封環(huán)21在自然狀態(tài)下的外徑較密封短節(jié)20的外徑小。
[0017]流量計下井時，其上端連接測井電纜帽，下端可以連接其它儀器，也可以連接蓋帽
29 ο
[0018]見圖2所示，儀器下井后，首先通過電機24驅(qū)動傳動輪28旋轉(zhuǎn)，傳動輪28又帶動螺紋套25向上運動，螺紋套25通過連接筋27帶動擠壓套23壓縮密封環(huán)21，使其密封配氣器內(nèi)筒I與渦街流量計之間的環(huán)空，迫使被測0)2全部通過進氣孔4進入內(nèi)流道9，然后通過出氣孔22流出。為了保證密封環(huán)的密封效果，使擠壓套23的擠壓力既要足夠大，又不能因力太大而燒毀電機24，如圖1所示，在螺紋套25以上位置于電機24外側(cè)設置限位開關(guān)41，當螺紋套25到達并觸動限位開關(guān)41時，電機24停止運轉(zhuǎn)。
[0019]見圖4所示，是內(nèi)流道9近橢圓形的橫截面的優(yōu)選形狀，這是一個典型的體育運動場的跑道的形狀，有兩條平行的邊，兩端呈半圓形。其長度為L，半圓的半徑為R，此處定義近橢圓形的長寬比為:L/2R。仿真研宄和實驗表明，內(nèi)流道9的橫截面的長寬比為2.0?2.8時，在低CO2流量下阻流體7產(chǎn)生的旋渦信號最好。
[0020]本文所述的實施例僅僅為典型實施例，但不僅限于這些實施例，本領域的技術(shù)人員可以在不偏離本發(fā)明的精神和啟示下做出修改。本文所公開的方案可能存在很多變更、組合和修改，且都在本發(fā)明的范圍內(nèi)，因此，保護范圍不僅限于上文的說明，而是根據(jù)權(quán)利要求來定義，保護范圍包括權(quán)利要求的標的的所有等價物。
【主權(quán)項】
1.小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，測量短節(jié)(3)本體上部設線路板倉(2)，線路板(32)安裝在線路板倉(2)內(nèi)，測量短節(jié)(3)本體下部于線路板倉(2)以下設平行軸向電纜道(30)和內(nèi)流道(9)，電纜(31)安裝在電纜道(30)內(nèi)，內(nèi)流道(9)側(cè)壁設置阻流體(7)和旋渦探頭(8)，其特征在于，內(nèi)流道(9)上端設進氣孔(4)，在進氣孔(4)和阻流體(7)之間于內(nèi)流道(9)側(cè)壁設置溫度探頭(5)和壓力探頭(6);內(nèi)流道(9)的橫截面呈近橢圓形；密封短節(jié)(20 )連接在測量短節(jié)(3 )以下，密封短節(jié)(20 )本體上同樣設有平行軸向電纜道和內(nèi)流道，且與測量短節(jié)(3)的電纜道(30)和內(nèi)流道(9)相通；密封短節(jié)(20)的內(nèi)流道下端設出氣孔(22);密封短節(jié)(20)本體下部設電機倉(40)，電機(24)固定在電機倉(40)的頂部，電機(24)驅(qū)動傳動輪(28)，傳動輪(28)設外螺紋，電機倉(40)側(cè)壁設長條形導孔(26)，電機倉(40 )內(nèi)設螺紋套(25 )，螺紋套(25 )從內(nèi)部密封導孔(26 )，螺紋套(25 )設內(nèi)螺紋并與傳動輪(28)的外螺紋相配合；密封短節(jié)(20)外部設臺階并套有密封環(huán)(21)，密封環(huán)(21)以下設擠壓套(23 )套在密封短節(jié)(20 )外，擠壓套(23 )與螺紋套(25 )通過連接筋(27 )相固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，其特征在于，所述的內(nèi)流道(9)的橫截面有兩條平行的邊，兩端呈半圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，其特征在于，所述的內(nèi)流道(9)的橫截面的長寬比為2.0?2.8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，其特征在于，在螺紋套(25)以上位置設有限位開關(guān)(41)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，其特征在于，所述的密封環(huán)(21)的外徑小于密封短節(jié)(20)外徑。
【專利摘要】本發(fā)明是小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，涉及油田井下生產(chǎn)測試技術(shù)領域，用于井下分層注CO2流量測試。儀器分為兩段，上部是測量段，下部是密封段。測量短節(jié)上部設線路板倉，下部設電纜道和內(nèi)流道。內(nèi)流道自上而下設進氣孔、溫度探頭和壓力探頭、阻流體和旋渦探頭；內(nèi)流道的橫截面呈近橢圓形；密封短節(jié)上同樣設有電纜道和內(nèi)流道且與測量短節(jié)的相通；密封短節(jié)的內(nèi)流道下端設出氣孔；密封短節(jié)下部設電機倉，電機固定在其頂部。電機驅(qū)動傳動輪和螺紋套并帶動擠壓套壓縮密封環(huán)空。由于在內(nèi)流道內(nèi)設置了溫度與壓力探頭，采用了近橢圓形流道和全集流測試方式，提高了本發(fā)明流量計測量小流量CO2的測試精度。
【IPC分類】E21B47-00
【公開號】CN104763411
【申請?zhí)枴緾N201510140089
【發(fā)明人】汪廬山, 劉建新, 王曉宇, 陳莉, 張瑞霞, 王世杰, 毛衛(wèi)榮, 韓博, 楊潔, 王衛(wèi)明
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油工程技術(shù)研究院
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月27日