CN106197583A - 一种环保型超声波示踪流量计及其测量方法 - Google Patents

一种环保型超声波示踪流量计及其测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保型超声波示踪流量计及其测量方法，其中超声波示踪流量计包括：外管，安装于所述外管上的凸轮，与外管连接的超声波检测元件，所述超声波检测组件包括探头固定臂，环绕设置于所述探头固定臂上的若干声波探头，所述探头固定臂内设置有放置支撑臂的内凹槽，所述支撑臂一端连接有探头固定臂，另一端连接有外管内壁，所述支撑臂运动将所述超声波检测组件远离外管的中心轴线。该测量结构简单，利用超声波探头进行数据测量。

Description

一种环保型超声波示踪流量计及其测量方法
技术领域
本发明涉及井下测量领域，具体涉及一种环保型超声波示踪流量计及其测量方法。
背景技术
随着油田开发时间的推移，油层压力逐渐下降，为了实现长期稳定的开发，需要给地层补充能量，保持油层的压力。目前主要的方法是采用注水保持油层压力。
为了了解注入井各小层的吸水状况，检查井下工具到位及工作情况，检查调剖效果，检查管外窜流，分析油井出水情况，分析油层水淹状况，进行浅部找漏。
目前吸水剖面主要用同位素吸水剖面测井以及氧活化水流测井。
众所周知，同位素属剧毒类，对人体各部位、皮肤和其它组织有强烈的辐射损伤作用，经口或皮肤渗透进入人体内；也可能再悬浮，经呼吸道进入体内，产生内辐射危害。产生的有害效应分为躯体效应(白内障、放射病、癌、胎儿在母体内受照致畸等)和遗传效应(辐射损伤了性腺的生殖细胞引起染色体畸变或基因突变能传给后代)。
随着国家对环保的重视，为油田开发立下巨大功劳的同位素已逐渐不适应现场要求，由于各方面的复杂环境因素，一直以来，未开发出该仪器的替代产品，环保型的氧活化水流测井仪由于活化时间太短，虽然部分情况可替代同位素测井，但大部分情况并不适用，而且，测井成本太高，中子管造价高昂，使用寿命有限(50-100小时)，无法完全替代同位素测井。
具体地，上述测量方法有如下缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种环保型超声波示踪流量计及其测量方法，该测量结构简单，利用超声波探头进行数据测量；而其超声波相关法是利用相关技术测量流量，原理上，此法的测量准确度与流体中的声速无关，因而与流体温度，浓度等无关，因而测量准确度非常高，适用范围广。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种环保型超声波示踪流量计，包括：外管，安装于所述外管上的凸轮，与外管连接的超声波检测元件，所述超声波检测组件包括探头固定臂，环绕设置于所述探头固定臂上的若干声波探头，所述探头固定臂内设置有放置支撑臂的内凹槽，所述支撑臂一端连接有探头固定臂，另一端连接有外管内壁，所述支撑臂运动将所述超声波检测组件远离外管的中心轴线。
在本发明的一个优选实施例中，所述支撑臂包括两组，对应两组支撑臂同时施加作用力将所述超声波检测元件贴近井壁。
在本发明的一个优选实施例中，位于上端的支撑臂还连接有支撑架，所述支撑架与所述凸轮连接，凸轮带动整个超声波在外管上移动。
在本发明的一个优选实施例中，所述声波探头沿所述外管的圆周方向均匀分布。
在本发明的一个优选实施例中，所述声波探头包括至少两组，每组声波探头为两个。
在本发明的一个优选实施例中，所述外管内部还嵌套设置有电缆线，将所述声波探头测量的数据进行传输。
在本发明的一个优选实施例中，所述探头固定臂的外侧设置有外凹槽，所述外凹槽用于放置所述声波探头，且所述外凹槽与所述声波探头数量一致。
在本发明的一个优选实施例中，还包括测量系统，所述测量系统包括超声波换能器、电子线路及测量值编码传输系统；
所述超声波换能器由压电材料制备而成，将声波探头测量的超声波信号与电信号进行互换；
所述电子线路包括发射、接收、信号处理和传输电路，所述信号处理电路测得的瞬时声速用编码方式通过单芯电缆传输至地面。
一种环保型超声波示踪流量计的测量方法，包括以下步骤：
步骤一、在待测区域释放声波敏感液；
步骤二、被测流体中，声波探头接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流体介质特性的电信号，
采用适出的发射电路把电能加到超声波换能器的压电元件上，使其产生超声波振动传播，然后同一超声波换能器接收套管反射信号，并经压电元件变为电能，以便检测。
步骤三、只需测出步骤三中两个探头峰值时间差，根据探头之间的距离，求出流速。
在本发明的一个优选实施例中，所述超声波以垂直井壁角度射入流体中传播。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明测量结构简单，利用超声波探头进行数据测量；而其超声波相关法是利用相关技术测量流量，原理上，此法的测量准确度与流体中的声速无关，因而与流体温度，浓度等无关，因而测量准确度非常高，适用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的电路原理图。
图3为本发明的流速测量原理图。
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
1.外管、2.凸轮、3.支撑架、4.支撑臂、5.声波探头、6.探头固定臂。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参照图1，一种环保型超声波示踪流量计，包括：外管1，安装于所述外管1上的凸轮2，与外管连接的超声波检测元件，所述超声波检测组件包括探头固定臂6，环绕设置于所述探头固定臂6上的若干声波探头5，所述探头固定臂6内设置有放置支撑臂3的内凹槽，所述支撑臂3一端连接有探头固定臂6，另一端连接有外管1内壁，所述支撑臂3运动将所述超声波检测组件远离外管的中心轴线。
进一步地，探头固定臂6的外侧设置有外凹槽，所述外凹槽用于放置所述声波探头，且所述外凹槽与所述声波探头数量一致。
支撑臂4包括两组，对应两组支撑臂同时施加作用力将所述超声波检测元件贴近井壁。
位于上端的支撑臂还连接有支撑架3，所述支撑架3与所述凸轮2连接，凸轮带动整个超声波在外管上移动。
声波探头沿所述外管的圆周方向均匀分布；声波探头包括至少两组，每组声波探头为两个。
参照图2，外管内部还嵌套设置有电缆线，将所述声波探头测量的数据进行传输。
具体地，本发明包括测量系统，所述测量系统包括超声波换能器、电子线路及测量值编码传输系统；所述超声波换能器由压电材料制备而成，将声波探头测量的超声波信号与电信号进行互换；所述电子线路包括发射、接收、信号处理和传输电路，所述信号处理电路测得的瞬时声速用编码方式通过单芯电缆传输至地面。
参照图3，一种环保型超声波示踪流量计的测量方法，包括以下步骤：
步骤一、在待测区域释放声波敏感液；本发明采用无污染的声波敏感液(比重介于0.8-1.0之间)替代同位素，利用超声波的穿透性来测量管外流量，使用推靠臂将超声波探头贴近井壁来探测环空流量，采用双探头方式。
步骤二、被测流体中，声波探头接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流体介质特性的电信号，
采用适出的发射电路把电能加到超声波换能器的压电元件上，使其产生超声波振动传播，然后同一超声波换能器接收套管反射信号，并经压电元件变为电能，以便检测。超声波以垂直井壁角度射入流体中传播。
步骤三、只需测出步骤三中两个探头峰值时间差，根据探头之间的距离，求出流速。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种环保型超声波示踪流量计，其特征在于，包括：外管，安装于所述外管上的凸轮，与外管连接的超声波检测元件，所述超声波检测组件包括探头固定臂，环绕设置于所述探头固定臂上的若干声波探头，所述探头固定臂内设置有放置支撑臂的内凹槽，所述支撑臂一端连接有探头固定臂，另一端连接有外管内壁，所述支撑臂运动将所述超声波检测组件远离外管的中心轴线。
2.根据权利要求1所述的一种环保型超声波示踪流量计，其特征在于，所述支撑臂包括两组，对应两组支撑臂同时施加作用力将所述超声波检测元件贴近井壁。
3.根据权利要求1所述的一种环保型超声波示踪流量计，其特征在于，位于上端的支撑臂还连接有支撑架，所述支撑架与所述凸轮连接，凸轮带动整个超声波在外管上移动。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种环保型超声波示踪流量计，其特征在于，所述声波探头沿所述外管的圆周方向均匀分布。
5.根据权利要求4所述的一种环保型超声波示踪流量计，其特征在于，所述声波探头包括至少两组，每组声波探头为两个。
6.根据权利要求1所述的一种环保型超声波示踪流量计，其特征在于，所述外管内部还嵌套设置有电缆线，将所述声波探头测量的数据进行传输。
7.根据权利要求1所述的一种环保型超声波示踪流量计，其特征在于，所述探头固定臂的外侧设置有外凹槽，所述外凹槽用于放置所述声波探头，且所述外凹槽与所述声波探头数量一致。
8.根据权利要求1所述的一种环保型超声波示踪流量计，其特征在于，还包括测量系统，所述测量系统包括超声波换能器、电子线路及测量值编码传输系统；
所述超声波换能器由压电材料制备而成，将声波探头测量的超声波信号与电信号进行互换；
所述电子线路包括发射、接收、信号处理和传输电路，所述信号处理电路测得的瞬时声速用编码方式通过单芯电缆传输至地面。
9.一种环保型超声波示踪流量计的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在待测区域释放声波敏感液；
步骤二、被测流体中，声波探头接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流体介质特性的电信号，
采用适出的发射电路把电能加到超声波换能器的压电元件上，使其产生超声波振动传播，然后同一超声波换能器接收套管反射信号，并经压电元件变为电能，以便检测。
步骤三、只需测出步骤三中两个探头峰值时间差，根据探头之间的距离，求出流速。
10.根据权利要求9所述的一种环保型超声波示踪流量计的测量方法，其特征在于，所述超声波以垂直井壁角度射入流体中传播。
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