CN106437676A - 一种具有排气功能的双级伞式集流装置 - Google Patents

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刘兴斌
李雷
李军
孙亮
蔡兵
李屹威
王玉玲
丁庆荣
高尚
张玉辉
黄春辉
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China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells

Abstract

本发明涉及一种具有排气功能的双级伞式集流装置。主要解决现有油气水三相流体的测量难度大、测量结果不准确的问题。其特征在于：所述集流伞分为一级伞（10）和二级伞（4）,二级伞（4）上端通过仪器筒（1）固定，二级伞（4）与一级伞（10）之间通过滑动护套（6）连接，一级伞（10）下端连接可控滑动端（12），可控滑动端（12）下端与驱动电机电路筒（13）相连。该具有排气功能的双级伞式集流装置通过两级排气伞将气体排出伞外，同时收集液体到伞内部，并通过传感器进行测量，降低测量难度，提高测量结果的准确性。

Description

一种具有排气功能的双级伞式集流装置
技术领域
本发明涉及油田领域，具体说是一种具有排气功能的双级伞式集流装置。
背景技术
油田产出剖面测井的主要目的是测量井筒内各产层产出的多相流体的分相体积流量,测量方法是通过伞式集流器对流体进行集流，然后通过传感器组合来实现对集流后流体的各分相体积流量的测量。
对于垂直井筒中油水两相来说，由于油和水均为液相，因此流动过程中油水两相混合均匀，目前已经有成熟的测量技术。但是对于垂直井筒油气水三相流来说，由于气液之间密度差异大，气泡的表面张力大等因素的影响，导致气液混合不均匀，油气水三相流体的流型、流态复杂，影响仪器的测量，使测量难度大、测量结果不准确。
发明内容
为了克服现有油气水三相流体的测量难度大、测量结果不准确的不足，本发明提供一种具有排气功能的双级伞式集流装置，该具有排气功能的双级伞式集流装置通过两级排气伞将气体排出伞外，同时收集液体到伞内部，并通过传感器进行测量，降低测量难度，提高测量结果的准确性。
本发明的技术方案是：一种具有排气功能的双级伞式集流装置，包括仪器筒、集流伞，所述集流伞分为一级伞和二级伞,二级伞上端通过仪器筒固定，二级伞与一级伞之间通过滑动护套连接，一级伞下端连接可控滑动端，可控滑动端下端与驱动电机电路筒相连；
所述一级伞的下半部开有若干个一级伞排气孔道，一级伞顶端开有排气口，所述一级伞内部的一级伞中心管上开有一级伞进液口；
所述二级伞的下半部开有若干个二级伞排气孔道，所述二级伞内部的二级伞中心管上开有二级伞进液口。
所述一级伞排气孔道和二级伞排气孔道的宽度为2mm，长度为50mm，孔道竖直方向的间距为10mm。
所述一级伞上的排气口长度为3mm，宽度为1mm，沿圆周方向均布。
本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，当油气水三相流体流过该装置时，首先通过一级伞将大部分气泡排到伞外，同时使大部分油和水从一级伞进液口进入到一级伞中心管中；二级伞将一级伞没有排净的气泡再排出到集流伞外，同时将漏掉的油和水收集到二级伞中心管中。从而实现两级排气、两级集液的目的，能够较彻底的排净气体，较完整地收集液体，使排净气体后的液相流体通过中心管流经测量传感器，通过传感器的测量值实现液相流体流量和含水率等参数的测量。该集流装置使复杂的三相流测量问题转化为两相流测量，简化了测量三相流的难度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，其中图a、b、c分别为依次连接的上、中、下三段；
图2是不同油气水三相条件下，涡轮流量计响应值。
图中1-仪器筒，2-二级伞进液口，3-二级伞中心管，4-二级伞，5-二级伞排气孔道，6-滑动护套，7-排气口，8-一级伞进液口，9-一级伞中心管，10-一级伞，11-一级伞排气孔道，12-可控滑动端，13-驱动电机电路筒，14-井筒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
由图1所示，一种具有排气功能的双级伞式集流装置，包括仪器筒1和两个具有排气功能的集流伞，所述集流伞分为一级伞10和二级伞4，一级伞10和二级伞4均由伞布、伞筋组成，其内部设有中心管；伞筋具有韧性，由不锈钢材料制成，每一个集流伞有多根伞筋，它们在仪器轴向截面圆周上均匀分布，伞筋在伞布外，且与伞布固定在一起，这样，既可以保护下井过程中伞布不会被套损的井壁刮坏，又可以保证集流时伞布随伞筋一同撑起；伞布由防雨绸布制成。
所述二级伞4上端通过仪器筒1固定，仪器筒1将伞筋固定在中心管上，二级伞4与一级伞10之间通过滑动护套6连接，一级伞10下端连接可控滑动端12，可控滑动端12下端与驱动电机电路筒13相连。
所述一级伞10的下半部开有若干个一级伞排气孔道11，一级伞10顶端开有排气口7，排气口7长度为3mm，宽度为1mm，沿圆周方向均布。所述一级伞10内部的一级伞中心管9上开有一级伞进液口8；所述二级伞4的下半部开有若干个二级伞排气孔道5，所述二级伞4内部的二级伞中心管3上开有二级伞进液口2。所述一级伞排气孔道11和二级伞排气孔道5的宽度为2mm，长度为50mm，孔道竖直方向的间距为10mm。
该具有排气功能的双级伞式集流装置的工作流程是：第一步是实现装置的集流。集流装置处于收闭状态时，可控滑动端12位于下部。当准备撑起集流伞时，启动驱动电机电路筒13内部的驱动电机，电机可以推动可控滑动端12向上移动。由于二级伞4与仪器筒1连接的一端不可动，因此可控滑动端12的上移将使二级伞4和一级伞10的伞筋受到挤压，伞筋发生弯曲，当伞筋同时发生弯曲时，集流伞就会缓缓撑起。距离可控滑动端12最近的一级伞10会先撑起，由于伞筋与伞布是固定在一起的，而伞布的外形尺寸是固定的，因此当一级伞10撑到一定大小时，会受到伞布的限制不再继续撑大。此时可控滑动端12继续上推，已经到达极限大小的一级伞10就会通过滑动护套6挤压二级伞4的伞筋，使得二级伞4缓缓撑起，直至两支排气伞撑起到额定尺寸后，驱动电机电路筒13内部的驱动电机停止工作，可控滑动端12停止上推，从而完成了一次集流装置的撑伞、集流全过程。
第二步是实现排气、集液：集流装置完成撑伞后会封闭井筒14，井筒14内向上流动的流体都将流经集流装置。一级伞10和二级伞4张开后的形状类似一个灯笼，伞布的上下分别是圆锥面，中间是圆柱面。伞布下部的圆锥面上有一级排气孔道11和二级排气孔道5，当油气水流经一级伞10的一级排气孔道11时，由于气泡的直径多数都大于排气孔道的宽度，且气泡的表面张力较大，因此气泡不易变形进入排气孔道，而是继续上移，并堆积到一级伞10下圆锥面与井筒14内壁之间所形成的空间上部，由于一级伞10的圆柱面伞布与井壁之间会有一定缝隙，气泡就会从缝隙中向上排出。而液相流体则可以通过一级排气孔道11进入到一级伞10的内部（油泡虽然有一定的表面张力，但是其相对气泡更容易变形进入到孔道，因此大部分油泡会随水相进入集流伞内）。由于一级伞10内部的一级伞中心管9上开有一级伞进液口8，液体进入一级伞10后从一级伞进液口8进入一级伞中心管9内部。在一级伞10的顶部开有排气口7，排气口7位于一级伞10伞布的顶部，并且与一级伞进液口8有一定距离，当有气体漏进一级伞10内部时，气体不会进入到一级伞进液口8，而是累积到一级伞10伞布内腔的顶部，直接从排气口7冒出伞外，继续向上流动。当油相进入到一级伞10内部后，一部分油会随水相从一级伞进液口8进入一级伞中心管9，一部分累计到一级伞10伞布内腔的顶部，从排气口7排出。气相与油相排出后的状态有所不同，由于气相表面张力的存在，气体从排气口7排出后马上形成气泡；而油相从排气口7排出时，其液体粘性性质占主导因素，油相更容易以油膜形式顺着滑动护套6的外壁向上流动。气泡到达二级伞4下时，被再次排除在二级伞4的外部。而从排气口7排出的油膜到达二级伞4下时，较容易从二级伞4的二级伞排气孔道5直接进入到了二级伞4的内部，再从二级伞4的二级伞进液口2进入到二级伞中心管3内部。从而实现两级排气、两级集液的目的，能够较彻底的排净气体，较完整地收集液体，使排净气体后的液相流体通过二级伞中心管3和一级伞中心管9流经测量传感器，实现对该产层的油、水体积流量的测量。
最后是收起集流器，收起集流装置的原理与撑起集流装置类似，反向驱动电路筒13内部的驱动电机，使可控滑动端12向下移动。伞筋受到的挤压力减小，弯曲的伞筋回复原来的形态，待两支排气伞的伞筋从弯曲状态被拉直后，驱动电路筒13内部的驱动电机停止工作，集流装置收闭完成。
用该排气型集流装置在室内开展了油气水三相流动态实验研究。实验在模拟井筒内展开，以油气水为实验介质。实验方法是：首先，井筒内充满水，固定气流量为8 m3/d。逐步增大液相流量，流量调节范围为1 m3/d、2 m3/d 、5 m3/d 、10 m3/d 、20 m3/d 、30 m3/d 、40 m3/d、50 m3/d 、60 m3/d 、70 m3/d，每个液相流量点分别调节含水率60%、70%、80%、90%和100%。分别记录下不同油气水流量下，涡轮流量计的仪器响应值，并制作了标定图版，如图2所示，图版的横坐标为液相流量，纵坐标为涡轮流量计的响应值，不同曲线代表不同含水率。
由实验结果可得2个结论：（1）油气水三相流条件下，油水100%的涡轮曲线与加入8m3/d气后油水100%的曲线重合在一起，说明排气装置的排气效果明显，8 m3/d气均排出了伞外；（2）8 m3/d气流量下，不同含水率的涡轮响应曲线重合在一起，说明，在有气量存在的情况下，排气型集流装置能收集油相，使其进入集流装置内部，油相的漏失很小；（3）排气型集流装置既具有排气的功能，又具有集液的功能，并且排气型集流装置的集油效果所受影响很小，可以忽略不计。

Claims (3)

1.一种具有排气功能的双级伞式集流装置，包括仪器筒（1）、集流伞，其特征在于：所述集流伞分为一级伞（10）和二级伞（4）,二级伞（4）上端通过仪器筒（1）固定，二级伞（4）与一级伞（10）之间通过滑动护套（6）连接，一级伞（10）下端连接可控滑动端（12），可控滑动端（12）下端与驱动电机电路筒（13）相连；
所述一级伞（10）的下半部开有若干个一级伞排气孔道（11），一级伞（10）顶端开有排气口（7），所述一级伞（10）内部的一级伞中心管（9）上开有一级伞进液口（8）；
所述二级伞（4）的下半部开有若干个二级伞排气孔道（5），所述二级伞（4）内部的二级伞中心管（3）上开有二级伞进液口（2）。
2.根据权利要求1所述的具有排气功能的双级伞式集流装置，其特征在于：所述一级伞排气孔道（11）和二级伞排气孔道（5）的宽度为2mm，长度为50mm，孔道竖直方向的间距为10mm。
3.根据权利要求2所述的具有排气功能的双级伞式集流装置，其特征在于：所述一级伞（10）上的排气口（7）长度为3mm，宽度为1mm，沿圆周方向均布。
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