CN108005635A - 一种深水智能井大排量产液流量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深水智能井大排量产液流量测量装置，包括上接头、套筒和下接头，套筒内设置中心管，中心管上端与上接头连接，下端与下接头连接，中心管管壁外设置电路模块，包括多普勒超声流量计、低导电率电磁流量计、外压压力计、内压压力计、温度计和测量电路；上接头一侧外壁轴向开设电缆线孔通道，电缆线孔通道内置有电缆，电缆一端连接电缆连接器，另一端连接测量电路；上接头另一侧外壁轴向开设有压力测量贯通孔，压力测量贯通孔一端与上接头外部连通，另一端与外压压力计连接。本发明解决了现有技术无法井下测量多产出层油井不同地层的0‑3000m3的全量程井下流量测量，并提供井下温度、环空压力和管内压力测量。
Description
技术领域
本发明属于井下产液剖面测试技术领域，更具体的说，是涉及一种深水智能井大排量产液流量测量装置。
背景技术
智能井，是一个实时注采管理网络，是一种利用放置在井下的永久性传感器实时采集井下压力、温度、流量等参数，通过通信线缆将采集的信号传输到地面，利用软件平台对采集的数据进行挖掘、分析和学习，同时结合油藏数值模拟技术和优化技术，形成油藏管理决策信息，并通过控制系统实时反馈到井下对油层进行生产遥控、提高油井产状的生产系统。智能井技术是为了适应现代油藏经营管理和信息技术应用于油气藏开采而发展起来的新技术，通过生产动态的实时监测和实时控制，达到提高油藏采收率和提高油藏经营管理水平的目的。
流量检测既可以检测单纯液体的流量，也可以检测固液混合、固液气混合的混合液体的流量，因此，流量检测在石油上的应用非常广泛。而井下2000-3000m3/d的大流量、油水两相测量特别困难，没有非常准确的相互补偿的测量装置。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种深水智能井大排量产液流量测量装置，解决了现有技术无法井下测量多产出层油井不同地层的0-3000m3的全量程井下流量测量，并提供井下温度、环空压力和管内压力测量。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种深水智能井大排量产液流量测量装置，包括由上至下依次连接的上接头、套筒和下接头，所述套筒内设置有中心管，所述中心管上端与上接头连接，下端与下接头连接，所述中心管的圆柱形管壁外侧设置有电路模块，所述电路模块包括多普勒超声流量计、低导电率电磁流量计、外压压力计、内压压力计、温度计和测量电路；所述上接头一侧外壁轴向开设有电缆线孔通道，所述电缆线孔通道内置有电缆，所述电缆一端连接电缆连接器，另一端连接测量电路；所述上接头另一侧外壁轴向开设有压力测量贯通孔，所述压力测量贯通孔一端与上接头外部连通，另一端与外压压力计连接。
所述多普勒超声流量计、低导电率电磁流量计、外压压力计、内压压力计、温度计均与测量电路连接。
所述测量电路主要用于对流量信号、压力信号、温度信号的采集、处理，以及数据存储和传输，所述测量电路包括主控芯片，以及与主控芯片通信的多普勒超声流量计信号检测调理模块、低导电率电磁流量计信号检测调理模块、外压压力计信号检测调理模块、内压压力计信号检测调理模块、温度计信号检测调理模块、通讯单元。
所述内压压力计与中心管管壁的开孔连通，直接接触中心管内的井下产液液体。
所述中心管的中心流道直径为60mm。
所述多普勒超声流量计设置为两个，所述低导电率电磁流量计设置为两个。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
(1)本发明解决了井下2000-3000m3/d大流量、油水两相测量困难的问题，适用于单相水、油水两相液体。
(2)本发明多普勒超声波流量计和低导电率电磁流量计共同构成本发明的复合型流量计，相互无干扰，相互补偿，对被测介质来说，内部没有任何运动部件和阻流期间，因此对井下产液剖面流体几乎不会产生任何压力损失。
(3)本发明测量介质方面，超声波流量计可早含油多相流体中工作。由于利用多普勒超声波原理的非接触式，可以不破坏流体的流畅，没有压力损失，能够避免其它类型流量计在井下带来的腐蚀性、非导电性的流体测量难题。
(4)本发明中心管为大通径结构设计，减小流体进出的阻力。在测量时，管道中没有节流件，流体不存在压力损失。
(5)本发明检测装置结构简单，功能便于实现、易于现场推广。该装置结构简单、操作容易、成本低、便于推广、市场需求大。
(6)本发明多普勒超声波流量计与低导电率电磁流量计的复合型流量计可以向下拓展测量下限。通过内置多种传感设备，可以一次输出流速、温度、压力等多组数据，并提供综合换算之后的体积或者质量流量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的测量电路原理框图。
附图标记:1-上接头；2-下接头；3-中心管；4-多普勒超声流量计；5-低导电率电磁流量计；6-外压压力计；7-内压压力计；8-温度计；9-测量电路；10-套筒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明的深水智能井大排量产液流量测量装置，为海上油田智能井实时采集井下压力、温度、流量等生产动态参数。主要包括由上至下依次连接的上接头1、套筒11和下接头2，所述上接头1和下接头2均是螺纹油管扣型式连接管柱串，是整体装置与外部管柱串连接的接口。
所述套筒11内设置有中心管3，所述中心管3上端与上接头1连接，下端与下接头2连接，上接头1和下接头2分别于与中心管3通过销钉固定连接，中心管3和套筒11之间形成环腔。所述中心管3的中心流道直径可设置为60mm，满足井下产液各层大流量过液需求，为流量测量提供精确测量环境。
所述中心管3的圆柱形管壁外侧设置有电路模块，所述电路模块包括多普勒超声流量计4、低导电率电磁流量计5、外压压力计6、内压压力计7、温度计8和测量电路9。且所述多普勒超声流量计4、低导电率电磁流量计5、外压压力计6、内压压力计7、温度计8均与测量电路9连接。其中，所述多普勒超声流量计4设置为两个，所述低导电率电磁流量计5设置为两个。所述内压压力计7与中心管3管壁的开孔连通，直接接触中心管3内的井下产液液体。
所述上接头1一侧外壁轴向开设有电缆线孔通道，所述电缆线孔通道内置有电缆，所述电缆一端连接电缆连接器10，另一端连接测量电路9。所述上接头1另一侧外壁轴向开设有压力测量贯通孔，所述压力测量贯通孔一端与上接头1外部(即测量外压，也叫井下环空压力)连通，另一端与中心管3管壁上的外压压力计6连接。
所述测量电路9主要用于对流量信号、压力信号、温度信号的采集、处理，以及数据存储和传输。如图2所示，所述测量电路9包括主控芯片，以及与主控芯片通信的多普勒超声流量计信号检测调理模块、低导电率电磁流量计信号检测调理模块、外压压力计信号检测调理模块、内压压力计信号检测调理模块、温度计信号检测调理模块、通讯单元。主控芯片型号为TMS320F2812型DSP。上电后，系统在主控芯片控制下进行工作，采用CAN总线接收信号，接收后对信号频率进行分析，最终经通讯单元输出流量、压力和温度信号，并存储和传输相关数据。
所述多普勒超声波流量计4和低导电率电磁流量计5共同构成本发明的复合型流量计，相互无干扰，相互补偿，适用于单相水、油水两相液体。对被测介质来说，多普勒超声波流量计4属于非接触测量，没有活动部件和障碍物，安装极为方便，带来的中心管3的压力损失基本可以不用考虑。流量的计量主要限制在其获取的信号属于间接信号，需要经过各种换算之后才能推导出最终的流动速度和流量。低导电率电磁流量计的大面积电极紧贴衬里外壁，以电容耦合方式监测流量信号。
在高含水(含水率大于85％以上)以及大排量产液流体流速的条件下，低导电率电磁流量计5开始启动测量井下高含水油水两相流量，可显著提高测井成功率。在低含水率(含水率不大于85％)的条件下，多普勒超声波流量计开始启动测量井下油水两相流量。为井下深水智能井大排量产液流量测量在大流量、大管径或者高压高温等工况条件，提供了新思路和新装置。
尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (6)
1.一种深水智能井大排量产液流量测量装置，包括由上至下依次连接的上接头(1)、套筒(11)和下接头(2)，所述套筒(11)内设置有中心管(3)，所述中心管(3)上端与上接头(1)连接，下端与下接头(2)连接，其特征在于，所述中心管(3)的圆柱形管壁外侧设置有电路模块，所述电路模块包括多普勒超声流量计(4)、低导电率电磁流量计(5)、外压压力计(6)、内压压力计(7)、温度计(8)和测量电路(9)；所述上接头(1)一侧外壁轴向开设有电缆线孔通道，所述电缆线孔通道内置有电缆，所述电缆一端连接电缆连接器(10)，另一端连接测量电路(9)；所述上接头(1)另一侧外壁轴向开设有压力测量贯通孔，所述压力测量贯通孔一端与上接头(1)外部连通，另一端与外压压力计(6)连接。
2.根据权利要求1所述的深水智能井大排量产液流量测量装置，其特征在于，所述多普勒超声流量计(4)、低导电率电磁流量计(5)、外压压力计(6)、内压压力计(7)、温度计(8)均与测量电路(9)连接。
3.根据权利要求1所述的深水智能井大排量产液流量测量装置，其特征在于，所述测量电路(9)主要用于对流量信号、压力信号、温度信号的采集、处理，以及数据存储和传输，所述测量电路(9)包括主控芯片，以及与主控芯片通信的多普勒超声流量计信号检测调理模块、低导电率电磁流量计信号检测调理模块、外压压力计信号检测调理模块、内压压力计信号检测调理模块、温度计信号检测调理模块、通讯单元。
4.根据权利要求1所述的深水智能井大排量产液流量测量装置，其特征在于，所述内压压力计(7)与中心管(3)管壁的开孔连通，直接接触中心管(3)内的井下产液液体。
5.根据权利要求1所述的深水智能井大排量产液流量测量装置，其特征在于，所述中心管(3)的中心流道直径为60mm。
6.根据权利要求1所述的深水智能井大排量产液流量测量装置，其特征在于，所述多普勒超声流量计(4)设置为两个，所述低导电率电磁流量计(5)设置为两个。
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