CN103388470A - 凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明为凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪，涉及一种石油工业开发过程中稠油产液剖面测试装置。它解决了石油工业开发过程中产液剖面测井技术存在测量流量数据误差大、电机结构复杂、下井困难、易出现故障、适用范围小等缺陷。它包括外壳、传感器和集流装置，所述的集流装置为凸轮集流装置。本发明具有结构合理简化、安装使用方便可靠、适用范围大和测量数据准确等优点，主要用于石油工业开发过程中产液剖面测井。

Description

凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪

技术领域

本发明涉及一种井用的监测装置，特别涉及一种石油工业开发过程中稠油产液剖面测试装置。

背景技术

石油工业开发过程中产液剖面测井是生产测井的一项重要内容，主要监测油井投产后各产层产出状况、含水高低、是否需要进行措施改造以及各类油层开发效果，从而为油田实施卡堵水、调整注采方案等方面提供可靠的依据。

稠油生产井产液剖面测试技术主要监测生产层段内的温度、压力、产液流量和含水率及井深等参数。目前温度、压力测试技术比较成熟，而含水率测试方法普遍采用电容方式进行，基本解决低粘度情况下的测试要求，而制约稠油产液剖面测试技术的流量关键参数测量还没有很好的解决。目前现场应用中，适用于油田产液流量测试技术中，一般采用非集流方式和全集流方式的涡轮流量测试方法。非集流方式，测试流量误差较大，慢慢淘汰；而大多数全集流方式采用集流伞机构，由电机带动，在井下开合。这种设计存在很多缺陷：a、电机结构复杂，必须有传动杆或者其他的装置带动滑块做往复运动，电机容易卡涩；b、井下工况比较恶劣，在集流伞反复开合的情况下伞衣容易被井筒挂破；c、伞状物即使完全收缩，一般也大于测量装置的外径，下井困难；d、集流伞开合时，所需的张力比较大（~2kgf/cm2），而电机本身功率受到井下工作条件的限制；e、集流伞为全井眼集流方式，但是伞衣和井筒之间的渗漏不可避免，使测量误差加大。

发明内容

本发明的目的旨在解决目前产液剖面测试中流量测量存在的问题，提供一种能够改善现有技术缺点且设计合理的新型产液剖面测试装置。

本发明的目的可通过如下技术方案来实现：

该稠油产液剖面直读测试仪，包括外壳、传感器和集流装置，所述的集流装置为凸轮集流装置。所述的集流装置为凸轮集流装置的作用是利用凸轮与其他部件相配合构成的装置易于对局部空间实现开和关状态的特性，使外壳与井筒壁之间的环形空间实现分隔或连通，从而实现对井筒内流体的集流作用。通过微电机和减速器直接驱动凸轮做简单的旋转运动，不需要运动方式之间的转换，具有驱动方式比较简单，结构合理，性能可靠，驱动所需的力量较小等优点。

本发明的目的还可以通过如下技术方案开实现：

所述的凸轮集流装置与井筒之间留有关闭间隙，所述的外壳内的集流流量G1与井筒内的总流量G之间的关系式为G=G1/K，且分流系数K＜1。所述的凸轮集流装置与井筒之间留有关闭间隙是指当所述的凸轮集流装置中对所述的外壳与井筒壁之间的环形空间起开关作用的部件对所述的环形空间完成关闭操作后，在该部件与所述的环形空间之间存在的不能使所述的环形空间完全隔断的间隙。所述的关闭间隙的作用是通过这种结构设计，实现分流式测量方法的应用，并实现通过凸轮集流装置对分流流量份额调整的功能。所述的外壳内的集流流量G1与井筒内的总流量G之间满足关系式为G=G1/K且分流系数K＜1的作用是通过这种关系，根据实验结果标定分流系数后，从而能够计算出井筒内的流体总流量G。这种结构的集流流量测量方式可以通过对集流装置与井筒之间的关闭间隙的调整，能够满足不同井层井况的集流测量要求。所述的凸轮集流装置包括轮轴支架、凸轮、叶片、凸轮转轴，所述的轮轴支架与所述的外壳固定连接，所述的凸轮固定于所述的凸轮转轴上，所述的凸轮转轴与所述的轮轴支架相连接，所述的外壳上设有缝隙，所述的叶片与所述的外壳轴连接，所述的叶片上设有与所述的凸轮实现接触的机构。所述的凸轮集流装置的轮轴支架、凸轮和凸轮转轴的作用是共同构成驱动所述的叶片改变状态的装置。所述的叶片的作用是在所述的凸轮的作用下能够伸出和回缩，从而实现对外壳与井筒壁之间环形空间的分隔或使其连通。所述的外壳上设置缝隙的作用是在所述的外壳上实现对所述的叶片初始状态的安装定位。所述的叶片与所述的外壳轴连接的作用是使所述的叶片能够相对于所述外壳作转运，以实现所述的叶片的伸出和回复两种状态。所述的叶片上设有与所述的凸轮实现接触的机构的作用是通过该机构与所述的凸轮相互作用，能够使所述的叶片实现伸出。这种结构的集流装置在所述的叶片伸出后通过与井筒壁的相互作用还可以起到扶正的作用，使本发明可以不需要设置专门的扶正机构，从而使本发明相比同类装置简化了结构。所述的凸轮为两个，所述的叶片为两层，每层两个叶片，层与层之间叶片角度相差90°。设置所述的两个凸轮和两层叶片的作用并使层与层之间叶片角度相差90°是通过所述的两个凸轮分别对所述的两层叶片的驱动作用，在叶片伸出后使所述的外壳与井筒之的环形空间内能够形成最大的叶片分隔面，使尽量的多流体从集流通道内流过，从而实现最大集流效果。布置两层所述的叶片，还可以根据现场实际需要增减叶片，从而实现不同集流系数的调整。所述的叶片与所述的外壳之间设有扭簧，所述的扭簧与所述的叶片共轴。所述的扭簧的作用是使所述的叶片产生回复初始状态的力。所述的扭簧与所述的叶片共轴的结构设计的作用是使所述的扭簧与所述的叶片和所述的外壳在所述的外壳转轴处实现连接。这种连接方式具有连接可靠、不会发生脱落现象、开合自由和安装使用方便的优点。设有与所述的凸轮转轴相连接的减速器，所述的减速器与电机相连接，所述的外壳上设有电机支架。设置所述的减速器、电机、电机支架的作用是构成本发明装置的动力机构，通过驱动所述的凸轮转轴带动所述的凸轮转动。所述的传感器包括温度传感器、电容传感器、涡轮传感器，在所述的外壳内设有与所述的传感器相连接的数据采集电路，并设有与所述的数据采集电路相连接的数据转换接口。所述的温度传感器作用是测量井内的温度。所述的电容传感器作用是测量流体的含水率。所述的涡轮传感器是测量流体的流量。所述的数据采集电路和数据转换接口的作用是对所述的传感器的电信号进行采集后，通过数据转换接口将监测信号经由测试电缆传输到地面信号处理系统。所述的外壳下端设有孔，所述的外壳内自其下端开始依次设有温度传感器、电容传感器、数据采集电路、数据转换接口、涡轮传感器、凸轮集流装置和电机及减速器，所述的外壳包括金属绝热瓶、涡轮传感器套管和连接管，所述的金属绝热瓶与所述的涡轮传感器套管相连接，所述的涡轮传感器套管与所述的连接管相连接，所述的连接管与所述的电机支架相连接，所述的温度传感器、电容传感器、数据采集电路、数据转换接口设置于所述的金属绝热瓶内。所述的外壳下端的孔是流体进入所述的外壳内的入口。所述的外壳内自其下端开始依次设置温度传感器、电容传感器、数据采集电路、数据转换接口、涡轮传感器、凸轮集流装置和电机及减速器的作用是可以在流体由所述的孔进入并流经所述的外壳时完成相关数据的测量和实现集流控制，以实现结构的简化和合理性的目的。所述的金属绝热瓶的作用是起到隔热保温和保护所述的传感器等部件的作用。所述的叶片为合金钢材质。这种叶片具有坚固耐用的优点。所述的外壳底部设有导向头。所述的导向头的作用是对测量装置进入井筒起引导作用，方便测量装置入井。

本发明的有益效果：由于使用了所述的凸轮集流装置等构成部件，不存在集流伞需要把轴向运动转换成径向运动使结构大为简化，并形成了连接方式可靠、开合自由的集流装置，减少了井筒及流体杂质给测量和装置各个部件工作产生的不良影响，提高了测量数据的准确性；通过调整所述的凸轮集流装置与井筒之间的关闭间隙大小，易于实现对分流系数的调整，从而使本发明能满足更多的井层井况的测量要求；而且根据实际需要可以做成集流扶正两用型，使结构进一步简化。所以，本发明具有结构合理简化、安装使用方便可靠、适用范围大和测量数据准确等优点。

附图说明

图1为本发明实施例的使用状态的结构示意图；

图2为本发明实施例的A-A’剖示图；

图3为本发明实施例的凸轮结构示意图；

图4为本发明实施例的轮轴支架结构示意图；

图5为本发明实施例的叶片结构示意图；

图6为本发明实施例的分流原理图。

图中 1、导向头， 2、金属绝热瓶， 3、温度传感器， 4、电容传感器， 5、数据采集电路，6、数据转换接口，7、涡轮传感器，8、涡轮传感器套管， 9、轮轴支架，10、连接管， 11、凸轮， 12、叶片， 13、凸轮转轴， 14、电机支架， 15、电机及减速器， 16、井筒壁， 17、转轴， 90、轴孔， 91、支架体，110、轴孔， 111、凸轮体，120、轴孔支架体，121、接触的机构， 122、外立面，G、井筒内的总流量，G1、集流流量，G2、非集流流量。

 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

该凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪，包括导向头1、外壳、传感器和凸轮集流装置，所述的凸轮集流装置与井筒之间留有关闭间隙，所述的外壳内的集流流量G1与井筒内的总流量G之间的关系式为G=G1/K，且分流系数K＜1，所述的凸轮集流装置包括轮轴支架9、凸轮11、叶片12、凸轮转轴13，所述的轮轴支架9与所述的外壳固定连接，所述的凸轮11固定于所述的凸轮转轴13上，所述的凸轮转轴13与所述的轮轴支架9相连接，所述的外壳上设有缝隙，所述的叶片12与所述的外壳通过转轴17连接，所述的叶片12上设有与所述的凸轮11实现接触的机构121，所述的凸轮11为两个，所述的叶片12为两层，每层两个叶片12，层与层之间叶片角度相差90°，所述的叶片12之间完全互不遮盖，所述的叶片12与所述的外壳之间设有扭簧，所述的扭簧与所述的叶片12共转轴17，设有与所述的凸轮转轴13相连接的电机及减速器15，所述的外壳上设有电机支架14，所述的外壳下端设有孔，所述的外壳内自其下端开始依次设有温度传感器3、电容传感器4、数据采集电路5、数据转换接口6、涡轮传感器7、凸轮集流装置和电机及减速器15，所述的外壳包括金属绝热瓶2、涡轮传感器套管8和连接管10，所述的导向头1通过螺纹连接在金属绝热瓶2上，所述的金属绝热瓶2与所述的涡轮传感器套管8相连接，所述的涡轮传感器套管8与所述的连接管10相连接，所述的连接管10与所述的电机支架14相连接，所述的温度传感器3、电容传感器4、数据采集电路5、数据转换接口6设置于所述的金属绝热瓶内2；所述的叶片为合金钢材质并设有轴孔120，其与井筒壁相对应的外立面122为与弧形；所述的凸轮11包括轴孔110和凸轮体111；所述的轮轴支架包括轴孔90和支架体91；所述的凸轮转轴13与所述的叶片12通过定位螺丝紧固。

使用方法及工作原理：本发明的凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪进入井筒预定位置后，通过电机驱动凸轮11工作，从而使叶片12张开收缩，调整定位。首先凸轮转轴13在电机驱动下，转过一定角度，从而使叶片12达到最大开度，此时进入集流状态，使大部分流体从集流通道内通过，进而驱动涡轮传感器工作；叶片12开度只有两种状态，全开和全关状态，由凸轮转轴13旋转角度决定，叶片12打开利用凸轮转轴13推力，叶片12上装有扭簧，当凸轮转轴13转过一个周期后，装有扭簧的叶片12依靠扭簧的作用自动回转到初始状态；两只凸轮11占集流通道面积的20%，保证尽量多流体从集流通道内流过，叶片12和扭簧共轴，它们在外壳上的转轴17处连接发生作用，连接方式可靠，不会发生脱落现象，开合自由；并且可根据涡轮传感器7启动流量来调节进入集流通道的实际流量，调节方便（增加或者减少叶片12）；叶片12还可以兼起到扶正的作用；各个部件的工作均不受被测介质里杂质（沙粒或者其他固体颗粒）的影响，不会出现卡涩现象。其次，在该测试仪定位后，温度传感器3测量温度，电容传感器4测量含水率，另外涡轮传感器7测量流量，测得的信号传输给数据采集电路5并通过数据转换接口6将监测信号通过测试电缆传输到地面信号处理系统进行解调和换算，从而实时得到井下产液的温度、压力、流量和含水率信号。另外，井筒内的总流量G等于流经涡轮传感器7的集流流量G1和未进入集流通道的非集流流量G2之和，并通过G=G1/K获得G的值。

Claims (10)

1.凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪，包括外壳、传感器和集流装置，其特征是所述的集流装置为凸轮集流装置。

2.如权利要求1所述的凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪，其特征是所述的凸轮集流装置与井筒之间留有关闭间隙，所述的外壳内的集流流量G1与井筒内的总流量G之间的关系式为G=G1/K，且分流系数K＜1。

3.如权利要求1或2所述的凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪，其特征是所述的凸轮集流装置包括轮轴支架、凸轮、叶片、凸轮转轴，所述的轮轴支架与所述的外壳固定连接，所述的凸轮固定于所述的凸轮转轴上，所述的凸轮转轴与所述的轮轴支架相连接，所述的外壳上设有缝隙，所述的叶片与所述的外壳轴连接，所述的叶片上设有与所述的凸轮实现接触的机构。

4.如权利要求2所述的凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪，其特征是所述的凸轮为两个，所述的叶片为两层，每层两个叶片，层与层之间叶片角度相差90o。

5.如权利要求3所述的凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪，其特征是所述的叶片与所述的外壳之间设有扭簧，所述的扭簧与所述的叶片共轴。

6.如权利要求4所述的凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪，其特征是所述的叶片与所述的外壳之间设有扭簧，所述的扭簧与所述的叶片共轴。

7.如权利要求3所述的凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪，其特征是设有与所述的凸轮转轴相连接的减速器，所述的减速器与电机相连接，所述的外壳上设有电机支架。

8.如权利要求4所述的凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪，其特征是设有与所述的凸轮转轴相连接的减速器，所述的减速器与电机相连接，所述的外壳上设有电机支架。

9.如权利要求5所述的凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪，其特征是设有与所述的凸轮转轴相连接的减速器，所述的减速器与电机相连接，所述的外壳上设有电机支架。

10.如权利要求6所述的凸轮集流式稠油产液剖面直读测试仪，其特征是设有与所述的凸轮转轴相连接的减速器，所述的减速器与电机相连接，所述的外壳上设有电机支架。

Images