CN103900649B - 用于井下配水器的电磁流量传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可安置在注水井的用于井下配水器的电磁流量传感器。所述流量传感器的外形为一柱体，柱体的壳体内中段设置有隔离层,所述隔离层的上表面与上挡片在壳体内构成高压流道仓，隔离层的下表面与壳体内壁构成低压电路仓；在隔离层上对称设置有两个流量感应电极；所述低压电路仓设置有纯铁圆柱，纯铁圆柱的材料采用导磁体；在所述的隔离层与壳体内壁相交的水流道转向处设置有前档片，前档片与上挡片对应设置。本发明用于井下配水器的电磁流量传感器的特点是单侧磁场驱动，流体在传感器内部转向90°，能用于高压强、小尺寸空间环境，没有机械运动部件，不会发生卡死现象，适合井下连续工作，实现了配水器分注量的直接测量，测量准确度高。

Description

用于井下配水器的电磁流量传感器

技术领域

本发明属于石油测井仪器技术领域，具体涉及一种用于井下配水器的电磁流量传感器，用于油田开采中注水井地层注水量的测量。

背景技术

提高石油产量的常用方法是向地下油层注水。通常每口注水井针对不同深度的油层，在井下配置有多个控制该地层段注水量的配水器。为提高注水效率，需要通过对配置在不同地层段的配水器的注水量进行准确调配，而要实现准确调配，必须对配水器的注水量进行准确测量。

通常，井下配水器的外形为一圆柱形装置，上下两端连接油管，中间为流体的主通道，外壁设有注入该地层段的流体流出口；其内部只有调节注水量的配水嘴（水量调节阀），不带注水量的测量装置，无法实现注水量的测量功能。

现阶段配水器注水量的测量是由地面向注水井下入专门的注水测量仪器来进行测量的，目前用于井下注水流量测量的主要仪器和技术有涡轮流量计测量，超声波流量计测量，电磁流量计测量。这些下井测试仪器通过测量配水器分流口的上、下两段主流道的流量差值，来推算出该配水器分流出的流量，这种测量方法属于间接测量法。当分注量的比例较小时，间接测量产生的累积误差很严重。同时要达到注水量调配要求，一般需要测井仪器反复下井进行，有时一口井注水量的调配工作需要一个测试班进行一周以上的时间。因此采用这种测量方法的注水调配工艺只能间断进行（如一年几次），不能及时反映井内各地层间注水量的变化。

对通常尺寸的注水井，环形空间的径向厚度只有20mm左右，流量传感器、测量电路和流量调节装置都只能装在配水器内流道壁和外壁构成的环形空间内。由于流量传感器要耐60MPa的注水高压，一般结构的电磁流量传感器不能实现该层注水量的直接测量。因此油田迫切需要一种可以对井下各层段配水器的注水量进行直接、准确测量的新型流量传感器。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于井下配水器的电磁流量传感器，能够用于高压强、小尺寸空间环境，适合安装在井下配水器的狭小空间内，可以实现配水器分注量的直接测量。

本发明的技术方案是：

本发明的用于井下配水器的电磁流量传感器，其特点是，所述的流量传感器包括高压流道仓、流量感应电极、隔离层、密封圈、低压电路仓、纯铁圆柱、电磁线圈、前档片、上挡片。其中，所述流量传感器的外形为一柱体，所述上挡片的外形包括平面底面以及圆弧面，所述前档片的外表面为圆弧面。其连接关系是，所述流量传感器柱体的壳体内中段设置有隔离层，隔离层与壳体内壁固定连接，隔离层与壳体中轴线垂直设置。在隔离层上方的壳体内壁上设置有上挡片，上挡片的底面与隔离层平行设置；所述隔离层的上表面与上挡片在壳体内构成高压流道仓，隔离层的下表面与壳体内壁构成低压电路仓；在隔离层上对称设置有两个流量感应电极，流量感应电极的上端位于高压流道仓内，与上挡片接触连接，下端穿过隔离层位于低压电路仓内，流量感应电极上均设置有密封圈，流量感应电极通过密封圈分别与隔离层密封连接；所述低压电路仓设置有纯铁圆柱，纯铁圆柱的上端与隔离层固定连接，下端设置有电磁线圈，纯铁圆柱位于两个流量感应电极之间，并与流量感应电极平行设置；在所述的隔离层与壳体内壁相交的水流道转向处设置有前档片，前档片与上挡片对应设置。

所述上挡片的圆弧面包括圆弧转角、与壳体内壁匹配的外表面以及外表面与转角之间的斜面。

所述纯铁圆柱为圆柱形，纯铁圆柱为导磁体。

本发明将电磁流量传感器用在井下配水器中，优点为：

采用本发明的电磁流量计没有机械部件，不会因水中沙粒发生机械部件卡死现象，更适合在井下长年累月的连续工作。而且，采用本发明的电磁流量计能够用于高压强、小尺寸空间环境，适合安装在井下配水器的狭小空间内，可以实现配水器分注量的直接测量，避免了间接测量产生的累积误差，测量准确度高。

附图说明

图1为本发明的用于井下配水器的电磁流量传感器正剖面图；

图2为本发明的用于井下配水器的电磁流量传感器侧剖面图；

图3为本发明的用于井下配水器的电磁流量传感器与井下配水器组成一体的结构剖面示意图；

图中：1.高压流道仓 2.流量感应电极 3.隔离层 4.密封圈 5.低压电路仓 6.纯铁圆柱 7.电磁线圈 8.前档片 9.上挡片 10.配水器主流道 11.配水器外壁 12.配水器内壁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明

实施例1

图1为本发明的用于井下配水器的电磁流量传感器正剖面图；图2为本发明的用于井下配水器的电磁流量传感器侧剖面图。在图1、图2中，本发明的用于井下配水器的电磁流量传感器，包括高压流道仓1、流量感应电极2、隔离层3、密封圈4、低压电路仓5、纯铁圆柱6、电磁线圈7、前档片8、上挡片9；其中，所述流量传感器的外形为一柱体，所述上挡片9的外形包括平面底面以及圆弧面，所述前档片8的外表面为圆弧面；其连接关系是，所述流量传感器柱体的壳体内中段设置有隔离层3，隔离层3与壳体内壁固定连接，隔离层3与壳体中轴线垂直设置；在隔离层3上方的壳体内壁上设置有上挡片9，上挡片9的底面与隔离层3平行设置；所述隔离层3的上表面与上挡片9在壳体内构成高压流道仓1，隔离层3的下表面与壳体内壁构成低压电路仓5；在隔离层3上对称设置有两个流量感应电极2，流量感应电极2的上端位于高压流道仓1内，与上挡片9接触连接，下端穿过隔离层3位于低压电路仓5内，流量感应电极2上均设置有密封圈4，流量感应电极2通过密封圈4分别与隔离层3密封连接；所述低压电路仓5设置有纯铁圆柱6，纯铁圆柱6的上端与隔离层3固定连接，下端设置有电磁线圈7，纯铁圆柱6位于两个流量感应电极2之间，并与流量感应电极2平行设置；在所述的隔离层3与壳体内壁相交的水流道转向处设置有前档片8，前档片8与上挡片9对应设置。

所述上挡片9的圆弧面包括圆弧转角、与壳体内壁匹配的外表面以及外表面与转角之间的斜面。

所述纯铁圆柱6为圆柱形，纯铁圆柱6为导磁体。

本实施例中，流量传感器外形是一体的圆柱形，传感器的上部连接流量输出口，传感器的下部连接电子电路。高压流道仓1的正面连接流量输入口。本发明的传感器包括三层。上层为高压流道仓1，中层为用于隔离高、低压区域的隔离层3，下层为低压电路仓5。

本实施例将流量传感器设置为独立器件，可插入安装在配水器内部，该传感器内部部件安置如图1所示。将传感器插入配水器组合时，要求传感器的进水口和配水器的中心流道相通，出水口和调节注水量的配水嘴相通。该实施例的优点是流量传感器为一个整体。流量传感器自身可独立进行流量的灵敏度标定，更换和维修较方便。

本发明的工作原理是：配水器主流道10内的流体经高压流道仓1分流后转向90度。由于在配水器内需要进行流量调节，高压流道仓1中的流体不能直接对穿流出，流体需要再次转向90度至传感器最上部，如图2所示。由于流体在电磁流量传感器内部靠近流量感应电极2处转向90度，其转向产生的涡流将对流量测量产生附加误差。为了减小转角处涡流的强度，将前档片8和上挡片9配合设置成圆弧面，以减少因漩涡产生的流量测量误差。

实施例2

图3为本发明的用于井下配水器的电磁流量传感器与井下配水器组成一体的结构剖面示意图。本实施例中的流量传感器与实施例1的结构相同。不同之处是，本实施例中的流量传感器不设独立的外壳，直接将部件安装在配水器外壁11和配水器内壁12构成的环形空间内。配水器内壁12开有一孔，使配水器主流道10的流体分流，进入本发明的流量传感器的高压流道仓。流体在高压流道仓被测量后转向上方，进入配水器的调节水嘴。

本实施例的优点是简化了传感器和配水器壳体间的连接，能降低整体生产成本，还能扩大流体流道截面面积，提高测量流量的量程。

实施例3：

本发明的用于井下配水器的电磁流量传感器是在研制新型井下配水器的过程中产生的，本发明的电磁流量传感器可作为一项独立应用的新技术，能够生产出比已有技术更细直径的井下电磁流量计，能够独立使用在测井作业中，可满足一些特殊的测井要求。

Claims (3)

1.用于井下配水器的电磁流量传感器，其特征在于：所述的流量传感器包括高压流道仓（1）、流量感应电极（2）、隔离层（3）、密封圈（4）、低压电路仓（5）、纯铁圆柱（6）、电磁线圈（7）、前挡片（8）、上挡片（9）；其中，所述流量传感器的外形为一柱体，所述上挡片（9）的外形包括平面底面以及圆弧面，所述前挡片（8）的外表面为圆弧面；其连接关系是，所述流量传感器柱体的壳体内中段设置有隔离层（3），隔离层（3）与壳体内壁固定连接，隔离层（3）与壳体中轴线垂直设置；在隔离层（3）上方的壳体内壁上设置有上挡片（9），上挡片（9）的底面与隔离层（3）平行设置；所述隔离层（3）的上表面与上挡片（9）在壳体内构成高压流道仓（1），隔离层（3）的下表面与壳体内壁构成低压电路仓（5）；在隔离层（3）上对称设置有两个流量感应电极（2），流量感应电极（2）的上端位于高压流道仓（1）内，与上挡片（9）接触连接，下端穿过隔离层（3）位于低压电路仓（5）内，流量感应电极（2）上均设置有密封圈（4），流量感应电极（2）通过密封圈（4）分别与隔离层（3）密封连接；所述低压电路仓（5）设置有纯铁圆柱（6），纯铁圆柱（6）的上端与隔离层（3）固定连接，下端设置有电磁线圈（7），纯铁圆柱（6）位于两个流量感应电极（2）之间，并与流量感应电极（2）平行设置；在所述的隔离层（3）与壳体内壁相交的水流道转向处设置有前挡片（8），前挡片（8）与上挡片（9）对应设置。

2.根据权利要求1所述的流量传感器，其特征在于：所述上挡片（9）包括圆弧转角、与壳体内壁匹配的外表面以及外表面与转角之间的斜面。

3.根据权利要求1所述的流量传感器，其特征在于：所述纯铁圆柱（6）为圆柱形，纯铁圆柱（6）的材料采用导磁体。