发明内容
为了克服因为不能直接检测流动状态下流体的当前粘度,在后期对流体进行粘度调控工作的精确度降低的缺点,本发明提供一种油田用具有校准功能的采油树。
技术方案:一种油田用具有校准功能的采油树,包括有浮板式粘度监测单元、加热单元、粘度校正单元、采油树体、支撑管道、抽油管道和监测管道;采油树体的下端接通有支撑管道;支撑管道的下端接通有抽油管道;支撑管道的内侧接通有监测管道;监测管道与抽油管道相连通;抽油管道的上侧与支撑管道之间预留有下部通槽;监测管道的上侧与支撑管道之间预留有上部通槽;监测管道的后侧连接有监测动态式流体粘度的浮板式粘度监测单元;浮板式粘度监测单元依据伯努利原理,通过监测相邻的两个板块在流体中相互吸引靠拢时,受阻力的影响而得到流体粘度变化程度;支撑管道与抽油管道的上侧之间连接有为流体升温的加热单元;加热单元的下侧连接有矫正流体粘度的粘度校正单元;粘度校正单元连接抽油管道。
浮板式粘度监测单元包括有固定块、固定杆、端部固定板、限位滑杆、通绳管、微型伸缩件、第一固定架、转动轴、滚轮、扭力弹簧、拉绳、扭矩传感器和浮板组件;监测管道的上部通槽后侧的左部和后侧的右部,各固接有一个固定块;两个固定块的上侧和下侧各固接有一个固定杆;四个固定杆均贯穿监测管道的内外两侧;两组上下相邻的两个固定杆,位于监测管道内侧的一端之间各固接有一个端部固定板;两个端部固定板的上侧之间固接有两个限位滑杆;两个端部固定板的下侧之间也固接有两个限位滑杆;四个限位滑杆之间连接有浮板组件;两组相邻的两个固定块和端部固定板之间,各固接有一个通绳管;两个通绳管均贯穿监测管道的内外两侧;两个固定块的下侧各固接有一个微型伸缩件;两个微型伸缩件的伸缩端各固接有一个第一固定架;两个第一固定架的上侧各转动连接有一个转动轴;两个转动轴的中侧各固接有一个滚轮;两个滚轮的前后两侧与相邻的第一固定架之间,各固接有一个扭力弹簧,扭力弹簧套设在相邻的转动轴外表面;两个滚轮的外表面各绕设有一个拉绳,拉绳的内端各固接相邻的滚轮;两个拉绳的外端分别穿设于相邻的通绳管,两个拉绳的外端均连接浮板组件;位于左侧的第一固定架的前侧固接有扭矩传感器;扭矩传感器的转轴部件固接位于左侧的转动轴。
优选地,抽油管道的内侧开设有若干道螺纹槽。
优选地,浮板组件包括有悬浮板、压力弹簧、测距滑杆和位移传感器;四个限位滑杆的左侧之间滑动连接有一个悬浮板;四个限位滑杆的右侧之间也滑动连接有一个悬浮板;两个悬浮板的上侧之间和下侧之间各固接有一个压力弹簧;两个拉绳的外端分别固接相邻的一个悬浮板;位于左侧的悬浮板的上侧和下侧各固接有一个测距滑杆;两个测距滑杆的右端均滑动连接位于右侧的悬浮板;两个压力弹簧各套设在相邻的一个测距滑杆外表面;位于右侧的悬浮板内侧固接有位移传感器;位移传感器的拉伸件固接位于上侧的测距滑杆右端。
优选地,两个悬浮板的相向侧,分别开设有若干道导流槽。
优选地,加热单元包括有进气管道、环形加热管、出气管道、混合管道、进液管道、储液管道和通管;支撑管道与抽油管道上侧的右部之间贯穿有进气管道;抽油管道的下部通槽内固接有环形加热管;进气管道接通环形加热管的右侧;支撑管道与抽油管道上侧的左部之间贯穿有出气管道;出气管道接通环形加热管的左侧;抽油管道右侧的上部贯穿有混合管道;混合管道接通环形加热管的下侧;支撑管道与抽油管道的右侧之间贯穿有进液管道,进液管道位于进气管道的下侧;进液管道的左端接通混合管道;抽油管道的右侧贯穿有储液管道;混合管道的内侧固接有通管;混合管道的下端接通通管;储液管道的左侧连接粘度校正单元。
优选地,通管上开设有若干个通液孔。
优选地,粘度校正单元包括有出液管道、第一滑块、外挡板、弧形挡板、塞板、环形板和复位弹簧;储液管道的左侧固接有若干个出液管道;每个出液管道的左端与头端均接通抽油管道和储液管道;每个出液管道的内上侧和内下侧各滑动连接有一个第一滑块;每组上下相邻的两个第一滑块左端之间各固接有一个外挡板;每个外挡板均紧贴相邻的出液管道;每个外挡板的右侧各固接有一个弧形挡板;每组上下相邻的两个第一滑块右端之间各固接有一个塞板;每个出液管道的内侧各固接有一个环形板;每个环形板与相邻的外挡板之间,各固接有一个复位弹簧。
优选地,还包括有稳流单元,监测管道上设有稳流单元,稳流单元包括有驱动电机、锥齿轮、环形滑块、环形锥齿板、环形固定板、导流板和第二滑块;监测管道的上部通槽右侧固接有驱动电机;驱动电机的输出轴贯穿监测管道的内外两侧;驱动电机的输出轴左端固接有锥齿轮;监测管道内侧的上部滑动连接有环形滑块;环形滑块的外表面固接有环形锥齿板;环形锥齿板与锥齿轮相啮合;监测管道内侧的下部固接有环形固定板的;环形固定板的内侧,分别通过转轴转动连接有若干个导流板;每个导流板的上端各滑动连接有一个第二滑块;每个第二滑块分别通过转轴转动连接环形滑块。
优选地,每个导流板均设置为波浪结构。
本发明的有益效果是:在本发明中设置了用于检测流体粘度的部件,根据流体在流动状态下,将对其经过的物体表面产生压强差的特性,以及不同粘度的流体其流动性也有所变化的特性,将指定的两个悬浮板放入流动的流体中,监测两个悬浮板受流体流动影响后其相隔距离的变化程度,根据两个悬浮板在受到流体推力时,通过采集到的扭力弹簧与压力弹簧合成产生的反向拉力,再根据流体在该流速下对悬浮板产生的推力,得到流体对悬浮板产生的阻力,从而达到采集流体当前粘度数据的目的,判断流体的粘度,实现实时高效的对流体的粘度变化进行监测工作,并依据流体的流速对探测物体的监测条件作出相应的变化,提高监测流体的粘度变化的精确度,同时通过设有的蒸汽加热部件,和降粘熔液添加部件,依照检测流体粘度的部件给出的数据,对输油管道中的流体进行蒸汽加热工作和降黏熔液添加工作,实现对流体进行精准的升温降黏调控工作,提高流体的流动性能,保证流体高效、快速的被采出,实现校准来自各油层的流体的粘度,保证流体稳定的输出。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。
实施例1
一种油田用具有校准功能的采油树,如图1-图12所示,包括有浮板式粘度监测单元、加热单元、粘度校正单元、采油树体1、支撑管道2、抽油管道3和监测管道4;采油树体1上设有监测流体流量的流量计;采油树体1的下端接通有支撑管道2;支撑管道2的下端接通有抽油管道3;支撑管道2的内侧接通有监测管道4;监测管道4与抽油管道3相连通;抽油管道3的上侧与支撑管道2之间预留有下部通槽3a;抽油管道3的内侧开设有若干道螺纹槽3b;监测管道4的上侧与支撑管道2之间预留有上部通槽4a;监测管道4的后侧连接有浮板式粘度监测单元;支撑管道2与抽油管道3的上侧之间连接有加热单元;加热单元的下侧连接有粘度校正单元;粘度校正单元连接抽油管道3。
如图4-图7所示,浮板式粘度监测单元包括有固定块101、固定杆102、端部固定板103、限位滑杆104、通绳管105、微型伸缩件106、第一固定架107、转动轴108、滚轮109、扭力弹簧110、拉绳111、扭矩传感器116和浮板组件;监测管道4的上部通槽4a后侧的左部和后侧的右部,各螺栓连接有一个固定块101;两个固定块101的上侧和下侧各焊接有一个固定杆102;四个固定杆102均贯穿监测管道4的内外两侧;两组上下相邻的两个固定杆102,位于监测管道4内侧的一端之间各焊接有一个端部固定板103;两个端部固定板103的上侧之间固接有两个限位滑杆104;两个端部固定板103的下侧之间也固接有两个限位滑杆104;四个限位滑杆104之间连接有浮板组件;两组相邻的两个固定块101和端部固定板103之间,各焊接有一个通绳管105;两个通绳管105均贯穿监测管道4的内外两侧;两个固定块101的下侧各螺栓连接有一个微型伸缩件106;两个微型伸缩件106的伸缩端各固接有一个第一固定架107;两个第一固定架107的上侧各转动连接有一个转动轴108;两个转动轴108的中侧各固接有一个滚轮109;两个滚轮109的前后两侧与相邻的第一固定架107之间,各固接有一个扭力弹簧110,扭力弹簧110套设在相邻的转动轴108外表面;两个滚轮109的外表面各绕设有一个拉绳111,拉绳111的内端各固接相邻的滚轮109;两个拉绳111的外端分别穿设于相邻的通绳管105,两个拉绳111的外端均连接浮板组件;位于左侧的第一固定架107的前侧固接有扭矩传感器116;扭矩传感器116的转轴部件固接位于左侧的转动轴108。
在本发明的各项实施例中,微型伸缩件106是微型电动推杆。
如图7所示,浮板组件包括有悬浮板112、压力弹簧113、测距滑杆114和位移传感器115;四个限位滑杆104的左侧之间滑动连接有一个悬浮板112;四个限位滑杆104的右侧之间也滑动连接有一个悬浮板112;两个悬浮板112的上侧之间和下侧之间各固接有一个压力弹簧113;两个拉绳111的外端分别固接相邻的一个悬浮板112;位于左侧的悬浮板112的上侧和下侧各固接有一个测距滑杆114;两个测距滑杆114的右端均滑动连接位于右侧的悬浮板112;两个压力弹簧113各套设在相邻的一个测距滑杆114外表面;位于右侧的悬浮板112内侧固接有位移传感器115;位移传感器115的拉伸件固接位于上侧的测距滑杆114右端。
如图9和图10所示,加热单元包括有进气管道201、环形加热管202、出气管道203、混合管道204、进液管道205、储液管道206和通管207;支撑管道2与抽油管道3上侧的右部之间贯穿有进气管道201;抽油管道3的下部通槽3a内固接有环形加热管202;进气管道201接通环形加热管202的右侧;支撑管道2与抽油管道3上侧的左部之间贯穿有出气管道203;出气管道203接通环形加热管202的左侧;抽油管道3右侧的上部贯穿有混合管道204;混合管道204接通环形加热管202的下侧;支撑管道2与抽油管道3的右侧之间贯穿有进液管道205,进液管道205位于进气管道201的下侧;进液管道205的左端接通混合管道204;抽油管道3的右侧贯穿有储液管道206;混合管道204的内侧固接有通管207;混合管道204的下端接通通管207;通管207上开设有若干个通液孔;储液管道206的左侧连接粘度校正单元。
如图11和图12所示,粘度校正单元包括有出液管道301、第一滑块302、外挡板303、弧形挡板304、塞板305、环形板306和复位弹簧307;储液管道206的左侧固接有若干个出液管道301;每个出液管道301的左端与头端均接通抽油管道3和储液管道206;每个出液管道301的内上侧和内下侧各滑动连接有一个第一滑块302;每组上下相邻的两个第一滑块302左端之间各焊接有一个外挡板303;每个外挡板303均紧贴相邻的出液管道301;每个外挡板303的右侧各焊接有一个弧形挡板304;每组上下相邻的两个第一滑块302右端之间各固接有一个塞板305;每个出液管道301的内侧各固接有一个环形板306;每个环形板306与相邻的外挡板303之间,各固接有一个复位弹簧307。
在使用本采油树前,通过管道将进气管道201外接蒸汽发生装置的输出口,将出气管道203外接蒸汽发生装置的回收口,将进液管道205外接降黏熔液输送装置。
在完成采油树体1的调配工作后,将采油树体1的生产翼管道外接喷油嘴,由外接的抽油杆将地下油层的流体向上采出,流体从下向上先后流经抽油管道3、监测管道4、支撑管道2、采油树体1和外接的喷油嘴,外接的喷油嘴通过输送管道将采出的流体向储油设备输送,同时采油树体1上设有监测流体流量的流量计,对流经采油树体1的流体流量进行采集,通过采集得到的流体流量结合采油树体1的有效横截面积,换算成当前的流体流速,同时由浮板式粘度监测单元对流经监测管道4的流体粘度进行采集。
浮板式粘度监测单元在对流体的粘度进行采集工作中,首先流动的流体流经监测管道4,并流经两个悬浮板112的左右两侧,部分流体在两个悬浮板112内侧之间通过时,由于两个悬浮板112内侧之间的有效横截面积窄,两个悬浮板112外侧与监测管道4之间的有效横截面积宽,所以流经两个悬浮板112内侧之间的流体流速,比流经两个悬浮板112外侧的流体流速高,此时两个悬浮板112内侧之间的压强低于两个悬浮板112外侧的流体压强,在流动的流体挤压下,两个悬浮板112分别沿限位滑杆104相向靠拢,左侧的悬浮板112带动测距滑杆114沿右侧的悬浮板112移动,同时悬浮板112带动两个压力弹簧113向内压缩,压力弹簧113受测距滑杆114的阻挡而不会被流动的流体竖向冲击产生形变,移动的测距滑杆114拉动位移传感器115的拉伸件,由位移传感器115通过测量测距滑杆114的移动距离,得知压力弹簧113的形变程度,同时移动的悬浮板112拉动拉绳111的外端沿通绳管105向压力弹簧113方向拉出,拉绳111的内端通过滚轮109带动转动轴108和扭力弹簧110进行扭转,同时扭矩传感器116通过左侧的转动轴108转动角度测得扭力弹簧110的扭矩力。
此时扭转后的扭力弹簧110产生的扭矩力与被压缩的压力弹簧113产生的弹力组合成对悬浮板112的反向拉力,该反向拉力与原油对悬浮板112产生的阻力,共同抵消两个悬浮板112受到的流体推力,避免两个悬浮板112因相互靠拢距离过紧而紧密贴合在一起,影响后期流体粘度检测工作的正常进行,期间不同粘度的流体其流动性相差较大,相应的,悬浮板112在不同粘度的流体中移动受到的阻力也有较大的差距,流体的粘度越大,相互靠拢过程中移动的悬浮板112受到的阻力也越大,并且流体在不同流速下对悬浮板112的推力大小不一样,因此根据两个悬浮板112在受到流体推力时,通过采集到的扭力弹簧110与压力弹簧113合成产生的反向拉力,再根据流体在该流速下对悬浮板112产生的推力,得到流体对悬浮板112产生的阻力,从而达到采集流体当前粘度数据的目的,实现实时高效的对流体的粘度变化进行监测工作。
部分流体在流经悬浮板112的内侧时,沿悬浮板112内侧的导流槽流动,使悬浮板112内外两侧受流体的推力稳定,降低悬浮板112的晃动程度,提高悬浮板112在受到流体推力时的移动效率,从而提升对流体的粘度变化监测的精确度。
采油树体1上设有的流量计在对流经采油树体1的流体流速进行采集同时,根据采油树体1上流量计反馈的流体流速数据,当流体的流速提升时,流体对悬浮板112的推力随之增大,此时微型伸缩件106推动第一固定架107,带动拉绳111向外拉出,拉绳111带动悬浮板112和压力弹簧113向外拉伸,使压力弹簧113产生拉伸弹力,同时拉绳111带动转动轴108和扭力弹簧110进一步扭转,实现扭转后的扭力弹簧110产生的扭矩力,和被拉伸的压力弹簧113产生的弹力,通过拉绳111抵消两个悬浮板112受到的流体推力,避免在更大的流体推力下,两个悬浮板112的浮动间距过近,实现在不同流速下,调整浮板式粘度监测单元的工作力矩,保持实时对流体进行高效的粘度监测工作。
当浮板式粘度监测单元监测到流体的粘度低于预期值时,外接的蒸汽发生装置从输出口,通过进气管道201向环形加热管202通入高温蒸汽,由环形加热管202对流经抽油管道3的流体进行加热升温工作,部分蒸汽从出气管道203流回至外接的蒸汽发生装置内,剩余的蒸汽流经混合管道204和通管207,从通管207的通孔进入储液管道206内,同时外接的降黏熔液输送装置向进液管道205输送降黏熔液,降黏熔液在混合管道204内与蒸汽混合,并向下流入储液管道206和出液管道301内,在降黏熔液和蒸汽的混合液灌满储液管道206和出液管道301内部后,从混合管道204继续向下流动的降黏熔液和蒸汽的混合液,其重力转化为对位于储液管道206和出液管道301内部的混合液施加的下压力,推动混合液间断式从出液管道301喷出至与抽油管道3内的流体相混合,使降黏熔液和蒸汽对抽油管道3内的流体进行降黏升温工作,实现抽油管道3内的流体粘度校准至预期值。
在降黏熔液和蒸汽的混合液灌满储液管道206和出液管道301的内部后,从混合管道204继续向下流动的降黏熔液和蒸汽的混合液,对混合液施加下压力,使混合液推动外挡板303带动第一滑块302和弧形挡板304向外离开出液管道301,此时复位弹簧307被拉伸,同时第一滑块302带动塞板305进入环形板306的环孔中,使出液管道301的左右两端被塞板305和环形板306隔离,同时位于出液管道301左侧的部分混合液从外挡板303与出液管道301之间的间隙中喷出至与抽油管道3内的流体相混合,同时弧形挡板304对向上移动的流体进行隔离,避免大量流体灌入出液管道301内,位于出液管道301左侧的部分混合液喷出后,外挡板303受到的向右的推力减弱,并由被拉伸的复位弹簧307带动第一滑块302和外挡板303向右移动复位,第一滑块302带动塞板305离开环形板306,之后重复上述步骤,实现间断式将混合液喷出至与抽油管道3内的流体相混合,达到校准流体粘度的目的,保证流体高效、快速的被采出,并保证流体稳定的输出。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上作出的进一步优化,如图1-图15所示,还包括有稳流单元,监测管道4上设有稳流单元,稳流单元包括有驱动电机401、锥齿轮402、环形滑块403、环形锥齿板404、环形固定板405、导流板406和第二滑块407;监测管道4的上部通槽4a右侧螺栓连接有驱动电机401;驱动电机401的输出轴贯穿监测管道4的内外两侧;驱动电机401的输出轴左端固接有锥齿轮402;监测管道4内侧的上部滑动连接有环形滑块403;环形滑块403的外表面固接有环形锥齿板404;环形锥齿板404与锥齿轮402相啮合;监测管道4内侧的下部焊接有环形固定板405的;环形固定板405的内侧,分别通过转轴转动连接有若干个导流板406;每个导流板406的上端各滑动连接有一个第二滑块407;每个第二滑块407分别通过转轴转动连接环形滑块403;每个导流板406均设置为波浪结构。
流体在抽油管道3内流动过程中,流体沿抽油管道3的螺纹槽3b向上移动,外圈的流体沿抽油管道3的螺纹槽3b移动过程中产生旋转的推力,引发流体在抽油管道3内呈螺旋上升的流动路径,混合液在喷出入抽油管道3中的流体内后,随螺旋上升的流体进行混合搅拌,使流体的降黏升温工作均匀实现,期间,为避免流体旋转过程中对悬浮板112产生横向推力,破坏悬浮板112的稳定工作,需要将流体的螺旋上升的流动路径矫正至竖直上升的流动路径。
首先沿螺旋上升的流动路径向上移动的流体,在进入监测管道4后,位于外圈的流体依次冲打在导流板406上,并沿相邻的两个导流板406之间的通道向上流动,流体在沿导流板406之间波浪形的通道向上流动过程中,流体的横向推力被波浪形的导流板406逐渐吸收,使流体在冲击导流板406后出现杂乱的上升的路径,被矫正为竖直向上流动的路径,减少对悬浮板112监测工作的干扰。
当流体的流速增大时,流体在螺旋上升的过程中产生的横向推力液随之增大,此时驱动电机401的输出轴带动锥齿轮402转动,锥齿轮402啮合环形锥齿板404带动环形滑块403沿监测管道4以俯视角度逆时针旋转,环形滑块403通过第二滑块407带动导流板406绕其所连接的转轴向下翻转,使导流板406与水平面的夹角减小,增大流体冲击导流板406的有效面积,增强对流体横向推力的吸收,实现根据流体流速的大小,实时调节对流体的矫正力度,保证悬浮板112的监测工作稳定进行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。