CN111042796A - 油井过环空分层流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了油井过环空分层流量测量装置，电路短节包括电路外壳、电路骨架、电路板，超声多普勒流量测量短节包括传感器护壳、多普勒传感器、传感器固定座，所述传感器固定座开设一个偏心轴向通道，所述传感器固定座内还设置一对多普勒传感器，多普勒传感器设置的位置径向对应偏心轴向通道，射频含水率测量短节包括传感器护套、射频传感器，所述射频传感器上端固定传感器固定座内壁上，下端伸入传感器护套内部，所述传感器护套开设径向通孔作为入口，所述传感器护壳、传感器固定座同时开设相对应的径向通孔作为出口。本发明能够在抽油井正常生产情况下过环空进行分层流量及含水率的测量。

Description

油井过环空分层流量测量装置

技术领域

本发明涉及油井分层流量测量技术，具体地说是油井过环空分层流量测量装置。

背景技术

经过检索油井、环空、流量等关键词，申请号：01251080.7，公开日2002-07-17公开了一种用于测量高含水低产油井中水的流量从而得到油层产量的高含水低产井环空电磁流量测井仪,由仪器头、电路筒、电磁流量传感器、集流伞和伞推靠器(5)自上而下依次连接组成。此种测井仪采用分流结构将井下混合流体中的水与油气分开,有效地克服了非导电介质油气对电磁流量计测量的影响,在油井两相或三相流的工况下准确测量水的流量,从而可以结合地面测得的全井产液量获得油气产量的准确资料,为油井生产动态分析和稳产措施提供可靠依据。

过环空测量是指沿油管和套管形成的环形空间下仪器设备进行测量，是油田开发过程中进行动态监测、保障稳产的重要技术手段。目前常用的测量方式是以集流伞作为仪器与套管形成空间的封隔部件，测量过程中通过控制集流伞的撑开和合拢等操作，实现油井分层流量的测量。由于井底状况不佳、仪器起下时的摩擦或者操作不当，集流伞很容易破损漏失，导致测量不准甚至失败，使得无法及时了解井下产层的情况，严重影响了油田优化开采的发展。为了解决集流伞存在的问题，目前发展了一种新型油井过环空测量工具，采用封隔器实现各产层的封隔，通过可调配产器实现油井各产层产量的调节，从而实现油井的优化开采。本发明的目的在于提供一种与新型油井过环空测量工具配套的井下产层流量测量装置。

经过检索分层、流量、测量等关键词，申请号：201710036800.2，公开日2017-08-22公开了用超声波多谱勒效应测量井下分层的水量。免除了上述缺点，降低了测量成本，提高了测量精度，有很好的市场推广前量。

申请号：201310168326.0，公开日2016-08-03公开了一种分层注汽测量系统及流量记录仪，该流量记录仪固定于一分层测试管柱内，包括：流量测量系统、记录系统及磁耦合件，流量测量系统与记录系统通过磁耦合件耦接；流量测量系统包括：测量弹簧、隔板、拉杆、浮子及锥管；磁耦合件套设在拉杆外部；隔板固定在所述分层测试管柱的内壁上；测量弹簧套在拉杆外，拉杆穿过隔板，并且拉杆的下端固定连接浮子；锥管的外壁与分层测试管柱的内壁固定连接。

以上公开文件，除了应用了和本申请同样的超声波多谱勒效应，但整体技术方案、各部件连接关系位置关系、要解决的细节技术问题、技术效果均不相同，除了超声波多谱勒效应外，其他特征不具有技术启示。

发明内容

本发明的目的在于提供油井过环空分层流量测量装置，能够在抽油井正常生产情况下过环空进行分层流量及含水率的测量。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，油井过环空分层流量测量装置，包括自上而下依次连接的电路短节、超声多普勒流量测量短节、射频含水率测量短节，所述电路短节包括电路外壳、电路骨架、电路板，所述电路板固定在电路骨架上，电路骨架固定在电路外壳内壁上，所述超声多普勒流量测量短节包括传感器护壳、多普勒传感器、传感器固定座，所述传感器固定座设置在传感器护壳内部，传感器护壳上端连接电路外壳，所述传感器固定座开设一个偏心轴向通道，所述传感器固定座内还设置一对多普勒传感器，多普勒传感器设置的位置径向对应偏心轴向通道，所述射频含水率测量短节包括传感器护套、射频传感器，所述传感器护套上端连接传感器护壳，所述射频传感器上端固定传感器固定座内壁上，下端伸入传感器护套内部，所述传感器护套开设径向通孔作为入口，该入口低于射频传感器下端点，所述传感器护壳、传感器固定座同时开设相对应的径向通孔作为出口，该出口高于多普勒传感器上端点，所述电路板与多普勒传感器电连接，所述电路板与射频传感器电连接。

所述电路外壳上端连接上接头，所述电路板连接单芯电缆，单芯电缆穿过上接头中心孔，所述传感器护套下端连接导向头。

所述传感器护套开设轴向贯通的过线孔，该过线孔内径为3mm。

所述多普勒传感器由一对与偏心轴向通道成45°角安装的压电陶瓷超声波传感器构成。

所述射频传感器上端连接在变径套上，变径套连接在传感器固定座内壁上。

所述电路板通过第一导线连接多普勒传感器，所述第一导线依次穿过电路骨架、传感器固定座和传感器护壳之间的间隙。

所述电路板通过第二导线连接射频传感器，所述第二导线依次穿过电路骨架、传感器固定座和传感器护壳之间的间隙、变径套。

所述电路板还连接第三导线，所述第三导线依次穿过电路骨架、传感器固定座和传感器护壳之间的间隙、传感器护套的过线孔。

所述电路板包括相互电连接的中央处理器、存储器，中央处理器即为单片机，中央处理器分别与多普勒传感器、射频传感器电连接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

该装置能够在抽油井正常生产情况下过环空进行分层流量测量，可实现油井分层流量和含水率的实时测量，该装置与现有技术的新型油井过环空测量工具的产层封隔器、可调配产器和地面监控系统相结合，可根据实时测量数据，控制可调配产器的阀门实现各产层产量的优化调节，实现油井的优化开采。

附图说明

图1为本发明的油井过环空分层流量测量装置的结构示意图。

图中：上接头1，电路外壳2，电路骨架3，电路板4，传感器固定座5，传感器护壳6，密封圈7，多普勒传感器8，变径套9，射频传感器10，传感器护套11，过线孔12，导向头13，密封圈14、密封圈15，密封圈16、密封圈19，密封圈17、密封圈18，密封圈20、密封圈21，密封圈22。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：油井过环空分层流量测量装置，包括自上而下依次连接的电路短节、超声多普勒流量测量短节、射频含水率测量短节，所述电路短节包括电路外壳2、电路骨架3、电路板4，所述电路板固定在电路骨架上，电路骨架固定在电路外壳内壁上，所述超声多普勒流量测量短节包括传感器护壳6、多普勒传感器8、传感器固定座5，所述传感器固定座设置在传感器护壳内部，传感器护壳上端连接电路外壳，所述传感器固定座开设一个偏心轴向通道，所述传感器固定座内还设置一对多普勒传感器，多普勒传感器设置的位置径向对应偏心轴向通道，所述射频含水率测量短节包括传感器护套11、射频传感器10，所述传感器护套上端连接传感器护壳，所述射频传感器上端固定传感器固定座内壁上，下端伸入传感器护套内部，所述传感器护套开设径向通孔作为入口，该入口低于射频传感器下端点，所述传感器护壳、传感器固定座同时开设相对应的径向通孔作为出口，该出口高于多普勒传感器上端点，所述电路板4与多普勒传感器8电连接，所述电路板4与射频传感器10电连接。

所述电路外壳上端连接上接头1，所述电路板连接单芯电缆，单芯电缆穿过上接头中心孔，所述传感器护套下端连接导向头。

所述传感器护套开设轴向贯通的过线孔12，该过线孔内径为3mm。

所述多普勒传感器由一对与偏心轴向通道成45°角安装的压电陶瓷超声波传感器构成。

所述射频传感器上端连接在变径套9下端，变径套连接在传感器固定座内壁上。

所述电路板通过第一导线连接多普勒传感器，所述第一导线依次穿过电路骨架、传感器固定座和传感器护壳之间的间隙。

所述电路板通过第二导线连接射频传感器，所述第二导线依次穿过电路骨架、传感器固定座和传感器护壳之间的间隙、变径套。

所述电路板还连接第三导线，所述第三导线依次穿过电路骨架、传感器固定座和传感器护壳之间的间隙、传感器护套的过线孔。

所述电路板包括相互电连接的中央处理器、存储器，中央处理器即为单片机，中央处理器分别与多普勒传感器、射频传感器电连接。

该装置包括上接头、电路短节、超声多普勒流量测量短节、射频含水率测量短节和导向头，电路短节与上接头1相连，位于该装置的上端，其中电路板4固定在电路骨架3上，并通过电路外壳2和密封圈20、21实现对测量电路板的密封和保护；多普勒流量测量短节采用偏心结构，其上端与电路短节相连，一对多普勒传感器8安装在偏心结构管道的同一外侧，同时通过密封圈7实现密封；射频含水率测量短节与多普勒流量测量短节相连，一对射频传感器10安装固定在传感器固定座5上，通过密封圈17、18实现密封，传感器护壳6通过密封圈16、19实现密封和保护传感器；传感器护套11上端与传感器固定座5相连，下端连接导向头13，其中传感器护套11上设置有过线孔12，过线孔12通过密封圈14、15实现密封。

多普勒传感器由一对与管道成45°角安装的压电陶瓷超声波传感器构成；传感器护套11上设置有过线孔12，该过线孔内径为3mm，可满足下端挂接或其他工具的供电需求；上接头1为中空结构，上端连接单芯电缆，用于实现整个装置的供电需求；射频传感器由一对射频天线构成，全部浸没在油井产出液里，用于测量产层的含水率。该装置外径为38mm，即电路外壳2、传感器护壳6、传感器护套11、导向头13的外径均为38mm，满足油井环空测量的需求。

进行油井过环空分层流量测量时，首先将单芯电缆与该装置的上接头1相连，实现该装置的井下供电，然后将该装置通过偏心井口下入到测量层段，此时油井内的封隔器对测量段产层封隔，该产层的产液将按照图中箭头方向，从该装置下端入口进入，一对射频传感器10全部浸没在产液中，通过射频测量原理及电路实现该产层含水率的测量。然后油井产液进入多普勒偏心管道，由一对多普勒传感器8对流过管道的流体流量进行测量，最后油井产液从该装置出口流出。测量完成后，通过单芯电缆将测量结果传输到地面控制系统，根据测量结果由地面控制系统开启配产器阀门实现该产层的优化配产。该产层完成测量后，按照需要可继续下放该装置到相应层段进行环空流量测量，过程同上述过程。整个油井测量结束后，将该装置提升至地面。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位指示或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.油井过环空分层流量测量装置，其特征在于，包括自上而下依次连接的电路短节、超声多普勒流量测量短节、射频含水率测量短节，所述电路短节包括电路外壳、电路骨架、电路板，所述电路板固定在电路骨架上，电路骨架固定在电路外壳内壁上，所述超声多普勒流量测量短节包括传感器护壳、多普勒传感器、传感器固定座，所述传感器固定座设置在传感器护壳内部，传感器护壳上端连接电路外壳，所述传感器固定座开设一个偏心轴向通道，所述传感器固定座内还设置一对多普勒传感器，多普勒传感器设置的位置径向对应偏心轴向通道，所述射频含水率测量短节包括传感器护套、射频传感器，所述传感器护套上端连接传感器护壳，所述射频传感器上端固定传感器固定座内壁上，下端伸入传感器护套内部，所述传感器护套开设径向通孔作为入口，该入口低于射频传感器下端点，所述传感器护壳、传感器固定座同时开设相对应的径向通孔作为出口，该出口高于多普勒传感器上端点，所述电路板与多普勒传感器电连接，所述电路板与射频传感器电连接。

2.根据权利要求1所述的油井过环空分层流量测量装置，其特征在于，所述电路外壳上端连接上接头，所述电路板连接单芯电缆，单芯电缆穿过上接头中心孔，所述传感器护套下端连接导向头。

3.根据权利要求1或2所述的油井过环空分层流量测量装置，其特征在于，所述传感器护套开设轴向贯通的过线孔，该过线孔内径为3mm。

4.根据权利要求1或2所述的油井过环空分层流量测量装置，其特征在于，所述多普勒传感器由一对与偏心轴向通道成45°角安装的压电陶瓷超声波传感器构成。

5.根据权利要求1或2所述的油井过环空分层流量测量装置，其特征在于，所述射频传感器上端连接在变径套上，变径套连接在传感器固定座内壁上。

6.根据权利要求5所述的油井过环空分层流量测量装置，其特征在于，所述电路板通过第一导线连接多普勒传感器，所述第一导线依次穿过电路骨架、传感器固定座和传感器护壳之间的间隙。

7.根据权利要求5所述的油井过环空分层流量测量装置，其特征在于，所述电路板通过第二导线连接射频传感器，所述第二导线依次穿过电路骨架、传感器固定座和传感器护壳之间的间隙、变径套。

8.根据权利要求3所述的油井过环空分层流量测量装置，其特征在于，所述电路板还连接第三导线，所述第三导线依次穿过电路骨架、传感器固定座和传感器护壳之间的间隙、传感器护套的过线孔。

9.根据权利要求1或2或6或7或8所述的油井过环空分层流量测量装置，其特征在于，所述电路板包括相互电连接的中央处理器、存储器，中央处理器即为单片机，中央处理器分别与多普勒传感器、射频传感器电连接。

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