專利名稱：擋板流量計(jì)及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田生產(chǎn)測(cè)井領(lǐng)域中用于測(cè)量井筒流體流量的流量 計(jì)，尤其是涉及一種利用流體與儀器相對(duì)靜止時(shí)儀器與流體間無(wú)摩擦阻力 的特性進(jìn)行流體速度測(cè)量的擋板流量計(jì)及其檢測(cè)方法。
技術(shù)背景在石油生產(chǎn)測(cè)井流量測(cè)量方面，目前主要使用的是渦輪流量計(jì)，渦輪 流量計(jì)的測(cè)量部分是由計(jì)量機(jī)構(gòu)和計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)組成。計(jì)量機(jī)構(gòu)是由葉輪、葉 輪軸及軸承等主要部件組成。計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)是由線圈及電壓測(cè)壓電路組成。其 測(cè)量原理是利用葉輪在流體中受流體的推力進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)葉輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)， 葉輪軸的一端設(shè)有磁鐵，磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)影響技術(shù)機(jī)構(gòu)線圈磁力線的變化，從 而使線圈兩端輸出脈沖電壓，通過(guò)對(duì)脈沖電壓進(jìn)行計(jì)數(shù)就可以得知葉輪的 轉(zhuǎn)速。葉輪的轉(zhuǎn)速與流體和儀器的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。渦輪流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，渦輪的轉(zhuǎn)速與流體、儀器的相對(duì)速度成一次 線性關(guān)系，而且渦輪流量計(jì)的計(jì)量需要有一個(gè)啟動(dòng)流量。啟動(dòng)流量的存在， 使得利用渦輪流量計(jì)進(jìn)行測(cè)井時(shí)往往需要往復(fù)多次進(jìn)行全井段的測(cè)量，測(cè) 量之后使用各次測(cè)量的渦輪轉(zhuǎn)速進(jìn)行刻度，然后才能夠得出流體的流速， 進(jìn)而計(jì)算得出流量。由于石油成分往往比較復(fù)雜，對(duì)產(chǎn)出井來(lái)說(shuō)，不同井段的流體成分、 溫度等相差可能很大，使得不同井段流體的粘度等物理性質(zhì)變化很大。而 對(duì)于相同的流量、相同的儀器、流體相對(duì)速度，不同粘度的流體將會(huì)得到 不同的儀器輸出，使得現(xiàn)場(chǎng)對(duì)流量的判斷變得非常困難。而且，在稠油井內(nèi)，由于井內(nèi)流體粘度太大，渦輪往往不能夠芷常轉(zhuǎn)動(dòng)，就無(wú)法測(cè)到流體的流量數(shù)據(jù)。另外還有浮子流量計(jì)、電磁流量計(jì)以及使用激光方法、相關(guān)測(cè)量方法 等多種方法測(cè)量流量。但是這些方法都受流體的流態(tài)、流體粘度、成分的 影響較大，多數(shù)情況下不能夠準(zhǔn)確反映出井下流體的流量，有些測(cè)量方法 的儀器原理結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要專門(mén)的培訓(xùn)才能理解和使用，在儀器維護(hù) 方面造成較大的困難、而且數(shù)據(jù)解釋麻煩。 發(fā)明內(nèi)容為了解決流體流量測(cè)量受流體性質(zhì)的影響，本發(fā)明的目的是提供一種 擋板流量計(jì)及其檢測(cè)方法，該流量計(jì)不受井筒流體粘度、成分的影響，可 以快速而準(zhǔn)確地測(cè)出井筒流體的流量。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種擋板流量計(jì)， 該流量計(jì)包括有外殼體及其殼體內(nèi)的差動(dòng)變壓器傳感器及與其電連接的傳 感信號(hào)測(cè)量電路，其中所外殼體設(shè)有上流通孔和下流通孔，在所述上流 通孔和下流通孔之間的外殼體壁上設(shè)有橡膠阻流環(huán)，在所述外殼體內(nèi)設(shè)有 絕緣筒，在絕緣筒的外周設(shè)有線圈組，在絕緣筒內(nèi)插入有鐵桿，鐵桿上套 有彈簧，在鐵桿的下端連接有擋板，隨擋板的上下移動(dòng)，帶動(dòng)鐵桿在絕緣 筒內(nèi)上下移動(dòng)；所述線圈組與所述傳感信號(hào)測(cè)量電路電連接。還提供一種使用上述擋板流量計(jì)的檢測(cè)方法。本發(fā)明達(dá)到的效果是應(yīng)用該擋板流量計(jì)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員能 夠在現(xiàn)場(chǎng)快速給出流量結(jié)論，便于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)快速作出下一步作業(yè)決定。同 時(shí)，該擋板流量計(jì)普遍適用于油井內(nèi)流量測(cè)量，尤其是適用于稠油井流量 的測(cè)量。在稠油井內(nèi)，渦輪等流量計(jì)無(wú)法正常工作，而該流量計(jì)則可以準(zhǔn) 確地測(cè)出流量數(shù)據(jù)。該儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)、維修。


圖1為本發(fā)明的流量計(jì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖2為本發(fā)明的測(cè)量曲線示意圖。 圖中1、外殼體 2、線圈組 3、絕緣筒 4、彈簧5、上流通孔 6、鐵桿 7、擋板 8、橡膠阻流環(huán)9、下流通孔具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的擋板流量計(jì)及其檢測(cè)方法加以說(shuō)明。本發(fā)明的擋板流量計(jì)是基于利用測(cè)井時(shí)當(dāng)擋板流量計(jì)與井筒內(nèi)的流體 無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，該擋板流量計(jì)的運(yùn)動(dòng)速度即可視為井筒內(nèi)流體的速度的原 理。當(dāng)該擋板流量計(jì)在井內(nèi)以流體相同方向的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，勻速改變擋板 流量計(jì)的運(yùn)動(dòng)速度，當(dāng)該擋板流量計(jì)的速度與流體的速度一致的時(shí)候，擋 板處于平衡位置。如圖1所示，本發(fā)明的擋板流量計(jì)結(jié)構(gòu)是該流量計(jì)包括有外殼體及其 外殼體內(nèi)的差動(dòng)變壓器傳感器及與其電連接的傳感信號(hào)測(cè)量電路，在外殼 體1設(shè)有上流通孔5和下流通孔9，在所述上流通孔5和下流通孔9之間的 外殼體1壁上設(shè)有橡膠阻流環(huán)8，在所述外殼體l內(nèi)設(shè)有絕緣筒3，在絕緣 筒3的外周設(shè)有線圈組2，在絕緣筒3內(nèi)插入有鐵桿6，鐵桿6上套有彈簧 4，在鐵桿6的下端連接有擋板7，隨擋板7的上下移動(dòng)，帶動(dòng)鐵桿6在絕 緣筒3內(nèi)上下移動(dòng)。線圈組2和鐵桿6構(gòu)成差動(dòng)變壓器傳感器，線圈組2 與所述傳感信號(hào)測(cè)量電路電連接。該擋板流量計(jì)中線圈組是由兩個(gè)線圈串聯(lián)組成，兩個(gè)線圈之間的距離 等于上下流通孔之間的距離，在其中一個(gè)線圈的兩端引出電壓輸出信號(hào)， 在線圈組的兩端加上交流電壓，這樣在鐵桿6在絕緣筒3內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)， 線圈組的電感就會(huì)發(fā)生變化，從而引起線圈組的阻抗發(fā)生變化，最終電壓輸出端的電壓信號(hào)就會(huì)按照函數(shù)關(guān)系發(fā)生變化，測(cè)量電壓輸出端的電壓，就可以得到鐵桿6在絕緣筒3中的位置，也即知道了擋板7在外殼體中的 位置。在檢測(cè)流體相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧4使擋片7處于平衡位置。隨著流體 與擋板流量計(jì)相對(duì)速度的變化，彈簧4受到力的作用拉伸或壓縮。隨著流 體與擋板流量計(jì)相對(duì)速度的減小至零，彈簧4將會(huì)使擋片7回到平衡位置。阻流環(huán)8的作用是使盡可能多的流體通過(guò)擋板流量計(jì)的流通孔流動(dòng)， 以期盡可能準(zhǔn)確地測(cè)準(zhǔn)流量，使得該流量計(jì)的測(cè)量更加準(zhǔn)確。使用該擋板流量計(jì)的檢測(cè)方法，該擋板流量計(jì)電連接于測(cè)井地面記錄系 統(tǒng)，該方法包括有以下步驟① 將擋板流量計(jì)下放到所需測(cè)量流量段，測(cè)注入流體時(shí)下放到測(cè)量流 量段的來(lái)流上方，測(cè)產(chǎn)出流體時(shí)下放到測(cè)量流量段的下方；② 逐步以流體流動(dòng)方向移動(dòng)擋板流量計(jì)，直至該流量計(jì)移動(dòng)速度超過(guò) 流體流動(dòng)的流速，觀察擋板流量計(jì)輸出信號(hào)，當(dāng)從擋板流量計(jì)輸出信號(hào)上 判斷出擋板7的位置由一個(gè)流通孔到達(dá)另一個(gè)流通孔時(shí)，停止擋板流量計(jì) 移動(dòng)；③ 從測(cè)井地面記錄系統(tǒng)中讀出擋板流量計(jì)的信號(hào)，指示擋板7處于平 衡位置深度的擋板流量計(jì)運(yùn)動(dòng)速度V，則該速度V即視為流體流動(dòng)的速度， 根據(jù)流量計(jì)算公式Q=V*S式中V—流體流動(dòng)速度S—流體的流動(dòng)截面即可以得到所測(cè)量點(diǎn)處的流量。以檢測(cè)產(chǎn)液為實(shí)施例下井前，設(shè)置擋板流量計(jì)的擋板7在處于上下 流通孔中間的平衡位置。該擋板流量計(jì)下置到有向上流體流動(dòng)的測(cè)量井段下部停止移動(dòng)， 一開(kāi)始由于井筒流體的推力作用，處于上流通孔5處。當(dāng)擋板流量計(jì)由靜止逐漸提高向上移動(dòng)速度的過(guò)程當(dāng)中，擋板7的位置由的 上流通孔5處逐漸向下移動(dòng)，該擋板流量計(jì)的移動(dòng)速度與流體的速度相等 時(shí)，擋板7處于平衡位置， 一直提高該擋板流量計(jì)向上移動(dòng)的速度，當(dāng)該 擋板流量計(jì)向上移動(dòng)的速度大于流體向上的速度時(shí)，擋板7逐漸下移，處 于下流通孔9處。在擋板7移動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中，差動(dòng)變壓器傳感器根據(jù)擋板7 的位置輸出不同的數(shù)值傳送到地面測(cè)井記錄系統(tǒng)，測(cè)井地面記錄系統(tǒng)同時(shí) 記錄擋板流量計(jì)的移動(dòng)速度。假設(shè)差動(dòng)變壓器傳感器處于中間平衡位置時(shí)，地面輸出為0，擋板7 向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出為與擋板7位置與平衡位置偏差成正比的正值，擋板7 向下運(yùn)動(dòng)為負(fù)值，絕對(duì)值與擋板7位置與平衡位置偏差成正比，地面測(cè)井 記錄系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)如圖2所示的曲線在該擋板流量計(jì)速度逐漸增加的過(guò) 程中，差分輸出值逐漸減小，在某一深度處，差分輸出值為零，那么該點(diǎn) 對(duì)應(yīng)深度處的該擋板流量計(jì)移動(dòng)速度，即可視為該點(diǎn)處的流體流速。當(dāng)該流量計(jì)在井筒內(nèi)與流體速度一致的時(shí)候，該流量計(jì)與流體相對(duì)靜 止，此時(shí)該擋板流量計(jì)與流體之間沒(méi)有滑動(dòng)摩擦，根據(jù)這一現(xiàn)象設(shè)計(jì)該流 量計(jì)，在該流量計(jì)上裝有受流體摩擦而動(dòng)作的部件--擋板，該擋板在該流 量計(jì)與流體相對(duì)靜止時(shí)處于一個(gè)平衡狀態(tài)，隨著該流量計(jì)與流體相對(duì)速度 的增加，擋板相對(duì)于平衡位置的位移也增加，擋板的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)傳感器件動(dòng) 作，該傳感器件的動(dòng)作即與擋板的位移相關(guān)。通過(guò)電路檢測(cè)傳感器件的動(dòng) 作即可為該擋板的位置，由此可以判斷該流量計(jì)與流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況。測(cè)井時(shí)，將該流量計(jì)置于到需要測(cè)量點(diǎn)的來(lái)流方向上方的一段距離， 逐漸以流體流動(dòng)方向增加該流量計(jì)的移動(dòng)速度直至該流量計(jì)移動(dòng)速度超過(guò) 流體流速。測(cè)井地面記錄系統(tǒng)記錄該流量計(jì)的運(yùn)動(dòng)速度，即測(cè)井電纜速度 以及傳感器信號(hào)。當(dāng)傳感器信號(hào)顯示該流量計(jì)擋板處于平衡位置時(shí)，讀出 該流量計(jì)在此時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度，此速度即可視為流體的流動(dòng)速度。
權(quán)利要求
1、一種擋板流量計(jì)，該流量計(jì)包括有外殼體及其殼體內(nèi)的差動(dòng)變壓器傳感器及與其電連接的傳感信號(hào)測(cè)量電路，其特征是所外殼體(1)設(shè)有上流通孔(5)和下流通孔(9)，在所述上流通孔(5)和下流通孔(9)之間的外殼體(1)壁上設(shè)有橡膠阻流環(huán)(8)，在所述外殼體(1)內(nèi)設(shè)有絕緣筒(3)，在絕緣筒(3)的外周設(shè)有線圈組(2)，在絕緣筒(3)內(nèi)插入有鐵桿(6)，鐵桿(6)上套有彈簧(4)，在鐵桿(6)的下端連接有擋板(7)，隨擋板(7)的上下移動(dòng)，帶動(dòng)鐵桿(6)在絕緣筒(3)內(nèi)上下移動(dòng)；所述線圈組(2)與所述傳感信號(hào)測(cè)量電路電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的擋板流量計(jì)，其特征是所述線圈組(2)是 由兩個(gè)線圈串聯(lián)連接，兩個(gè)線圈之間的距離等于所述上下流通孔之間的距 離。
3、 一種使用上述擋板流量計(jì)的檢測(cè)方法，該擋板流量計(jì)電連接于測(cè)井 地面記錄系統(tǒng)，該方法包括有以下步驟① 將擋板流量計(jì)下放到所需測(cè)量流量段，測(cè)注入流體時(shí)下放到測(cè)量流 量段的來(lái)流上方，測(cè)產(chǎn)出流體時(shí)下放到測(cè)量流量段的下方；② 逐步以流體流動(dòng)方向移動(dòng)擋板流量計(jì)，直至該流量計(jì)運(yùn)動(dòng)速度超過(guò) 流體流動(dòng)的流速，觀察擋板流量計(jì)輸出信號(hào)，當(dāng)從擋板流量計(jì)輸出信號(hào)上 判斷出擋板(7)的位置由一個(gè)流通孔到達(dá)另一個(gè)流通孔時(shí)，停止擋板流量 計(jì)移動(dòng)；③ 從測(cè)井地面記錄系統(tǒng)中讀出擋板流量計(jì)的信號(hào)，指示擋板(7)處于 平衡位置深度的擋板流量計(jì)運(yùn)動(dòng)速度(V)，則該速度(V)即視為流體流動(dòng) 的速度，根據(jù)流量計(jì)算公式Q=V*S式中V—流體流動(dòng)速度S—流體的流動(dòng)截面 即可以得到所測(cè)量點(diǎn)處的流量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種擋板流量計(jì)，該流量計(jì)包括有外殼體及其殼體內(nèi)的測(cè)量電路，殼體設(shè)有上流通孔和下流通孔，在上下流通孔之間的外殼體壁上設(shè)有橡膠阻流環(huán)，在外殼體內(nèi)設(shè)有絕緣筒，在絕緣筒的外周設(shè)有線圈組，在絕緣筒內(nèi)插入有鐵桿，鐵桿上套有彈簧，在鐵桿的下端連接有擋板，隨擋板的上下移動(dòng)，帶動(dòng)鐵桿在絕緣筒內(nèi)上下移動(dòng)；線圈組與所述傳感信號(hào)測(cè)量電路電連接。還提供一種使用該擋板流量計(jì)的檢測(cè)方法。本發(fā)明的效果是應(yīng)用該擋板流量計(jì)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員能夠快速給出流量結(jié)論，便于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)快速作出下一步作業(yè)決定。該儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)、維修。該擋板流量計(jì)適用于油井內(nèi)流量測(cè)量，尤其是對(duì)稠油井流量的測(cè)量，可以準(zhǔn)確地測(cè)出流量數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01F1/20GK101270657SQ20081005313
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者慶 楊 申請(qǐng)人:慶 楊