CN201173796Y

CN201173796Y - 可调节探头间距的超声波流量计

Info

Publication number: CN201173796Y
Application number: CNU2008203004998U
Authority: CN
Inventors: 庞云伟; 杨华; 孙洪志; 辛舒臻
Original assignee: Guizhou Aerospace Kaishan Petroleum Instrument Co Ltd
Current assignee: Guizhou Aerospace Kaishan Petroleum Instrument Co Ltd
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2018-04-02

Abstract

本实用新型公开了一种可调节探头间距的超声波流量计，它包括导流管(11)，在导流管(11)安装有电机(1)，电机(1)的输出轴连接有一个可在导流管(11)内左右移动的底座(7)，在底座(7)中装有左探头(9)，并且中螺塞(10)压紧左探头(9)，销(8)压入导流管(11)，并卡入底座(7)侧面的键槽中；在导流管(11)内还装有安装头(13)，在安装头(13)中装有右探头(12)，并且右螺塞(14)固定右探头(12)；右探头(12)与主机(4)连接，主机(4)固定在导流管(11)中。本实用新型可以保证在可调节探头间距的超声波流量计的许用范围内，使测试的结果不受探头自身参数随外界条件变化的影响，可以满足高温、高压条件下准确测试的要求，成本低廉，使用效果好。

Description

可调节探头间距的超声波流量计

技术领域

本实用新型涉及一种可调节探头间距的超声波流量计，属于试井工艺技术及设备领域。

背景技术

随着油田注水井流量测试仪器的全面更新，许多新型井下流量计得到大量使用，其中可调节探头间距的超声波流量计就是使用较广的一种。这种流量计目前的采样区域的大小为定值，在任意流场中，进行正常测试，得到测试值Y，存在下列计算公式：

Y＝f₁(PT)+f₂(Q)……………………………………(1)

式中：f₁(PT)为测试值受压力、温度影响的情况，是超声波探头自身参数的变化；f₂(Q)为测试值受流量影响的情况；因为f₁(PT)无法确定，同时因为油田大部分注水井是常温低压井，在这些井中由f₁(PT)变化引入的误差小于满量程的2％，所以将f₁(PT)用常量D代替。公式改写成：

Q＝f₃(Y-D)……………………………………………(2)

通过地面标定，确定函数关系f₃。由于运算过程中存在f₁(PT)与常量D的替代关系，精度达到2％后很难进一步提高。而且在高温、高压井中测试时，误差明显增大，不能满足高精度测试的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种消除探头自身参数随外界条件变化产生的影响，进而提高流量计分层流量测试准确性的可调节探头间距的超声波流量计。

本实用新型是这样实现的：可调节探头间距的超声波流量计，它包括导流管(11)，在导流管(11)安装有电机(1)，电机(1)的输出轴连接有一个可在导流管(11)内左右移动的底座(7)，在底座(7)中装有左探头(9)，并且中螺塞(10)压紧左探头(9)，销(8)压入导流管(11)，并卡入底座(7)侧面的键槽中；在导流管(11)内还装有安装头(13)，在安装头(13)中装有右探头(12)，并且右螺塞(14)固定右探头(12)；右探头(12)与主机(4)连接，主机(4)固定在导流管(11)中。

更好的是在底座(7)与电机(1)连接的一端装有左螺塞(6)。

最好是将电机(1)用密封组合(2)进行动密封。

所述的右探头(12)的引线从导流管(11)的侧孔内穿过，通过密封塞(5)连接主机(4)。

其中主机(4)与导流管(11)通过螺钉(3)固定。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型可以保证在可调节探头间距的超声波流量计的许用范围内，使测试的结果不受探头自身参数随外界条件变化的影响，流量测试精度与压力、温度等因素无关，既可以满足高温、高压条件下准确测试的要求，又可以进一步提高测试精度，进行高精度测试，该装置的结构简单，成本低廉，使用效果好。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图标记：1-电机 2-密封组合 3-螺钉 4-主机 5-密封塞 6-左螺塞 7-底座 8-销 9-左探头 10-中螺塞 12-右探头 13-安装头 14-右螺塞

具体实施方式

本实用新型的实施例1：本例采用让CLJF非集流井下超声流量计导流管组件中的一个探头进行轴向移动的方法进行制作，可调节探头间距的超声波流量计的结构如图1所示，其制作过程是，先将左探头9装入底座7内，并把左探头9的引线从底座7的穿线孔内穿出。然后用中螺塞10将左探头9压紧；把装有左探头9的底座7装入导流管11内，将销8压入导流管11内，并卡入底座7侧面的键槽内，防止底座7转动；将限位用的左螺塞6旋入导流管11内，限制底座7向左移动，把右探头12装入安装头13内，用右螺塞14固定；再将装有右探头12的安装头13旋入导流管11中，把右探头12的引线从导流管11的侧孔内穿到左侧。再把两条引线通过密封塞5连接到主机4内。电机1用密封组合2进行动密封；将电机1的输出轴的内螺纹与底座7的输入端外螺纹旋合在一起，再将主机4插入导流管11内；用3个螺钉3将主机4和导流管11连接在一起。

使用时，先使左探头9和右探头1₂的距离等于1₁，分别由左探头9和右探头1₂发射声波，由另一个探头进行接收，测试由产生发射激励信号到接收到声波后产生电信号的时间T₁和T₂。然后由电机1输出转动力矩，底座7在螺纹作用下轴向移动。当左探头9和右探头12的距离等于1₂时，电机停止转动。在任意流场中，先进行一次正常测试，得到测试值Y₁，然后在流场不变的情况下，改变采样区域的大小，再进行一次正常测试，得到测试值Y₂。可以写出下列计算公式：

Y₁＝f₁(PT)+f₂(Q)……………………………………(3)

Y₂＝f₁(PT)+f₄(Q)……………………………………(4)

式中：f₁(PT)为测试值受压力、温度影响的情况；

f₂(Q)为改变采样区域前，测试值受流量影响的情况；

f₄(Q)为改变采样区域后，测试值受流量影响的情况；

公式变换后得到公式(5)，把公式(5)改写成公式(6)，式中的函数关系通过标定确定。可以看出公式(6)中不包含压力、温度的函数，消除了因外界条件变化导致探头自身参数变化对测试结果的影响，提高了测试准确性。

Y₁-Y₂＝f₂(Q)-f₄(Q)…………………………………(5)

Q＝f₅(Y₁-Y₂)……………………………………………(6)

先使左探头9和右探头12的距离等于11，分别由左探头9和右探头12发射声波，由另一个探头进行接收，测试由产生发射激励信号到接收到声波后产生电信号的时间T_l和T₂。然后由电机1输出转动力矩，底座7在螺纹作用下轴向移动。当左探头9和右探头12的距离等于12时，电机停止转动。分别由左探头9和右探头12发射声波，由另一个探头进行接收，测试由产生发射激励信号到接收到声波后产生电信号的时间T₃和T₄。T₁、T₂、T₃、T₄的计算公式如下：

T₁＝t₁₁+t₃₁+t₂₂……………………………………………(7)

T₂＝t₁₂+t₃₂+t₂₁……………………………………………(8)

T₃＝t₁₁+t₃₃+t₂₂……………………………………………(9)

T₄＝t₁₂+t₃₄+t₂₁……………………………………………(10)

式中：t₁₁为左探头9由接收到激励信号到产生超声波的时间；

t₁₂为左探头9由接收到超声波信号到产生电信号的时间；

t₂₁为右探头12由接收到激励信号到产生超声波的时间；

t₂₂为右探头12由接收到超声波信号到产生电信号的时间；

t₃₁为两探头距离为11时，左探头9发射的声波在水中传播的时间；

t₃₂为两探头距离为11时，右探头12发射的声波在水中传播的时间；

t₃₃为两探头距离为12时，左探头9发射的声波在水中传播的时间；

t₃₄为两探头距离为12时，右探头12发射的声波在水中传播的时间；

设水流方向是由左探头9流向右探头12，流速为V，超声波声速为C。

t₃₁＝11/(C+V)……………………………………………(11)

t₃₂＝11/(C-V)……………………………………………(12)

t₃₃＝12/(C+V)……………………………………………(13)

t₃₄＝12/(C-V)……………………………………………(14)

解由公式(7)～(14)组成的方程组，得到公式(15)：

V = \frac{(l 1 - l 2) (T_{2} - T_{4} - T_{1} + T_{3})}{2 (T_{1} - T_{3}) (T_{2} - T_{4})} . . . . . . . . . . (15)

Q = f_{6} (V) = f_{6} (\frac{(l 1 - l 2) (T_{2} - T_{4} - T_{1} + T_{3})}{2 (T_{1} - T_{3}) (T_{2} - T_{4})}) . . . . . . . . . . (16)

函数关系f₆(V)由标定确定，可以看出流量Q与探头的参数无关，测试结果不受探头自身参数变化的影响，提高了测试准确性。具体的转换时机可以用定时器控制，也可以通过直读电缆在地面进行控制。

Claims

1.一种可调节探头间距的超声波流量计，它包括导流管(11)，其特征在于：在导流管(11)安装有电机(1)，电机(1)的输出轴连接有一个可在导流管(11)内左右移动的底座(7)，在底座(7)中装有左探头(9)，并且中螺塞(10)压紧左探头(9)，销(8)压入导流管(11)，并卡入底座(7)侧面的键槽中；在导流管(11)内还装有安装头(13)，在安装头(13)中装有右探头(12)，并且右螺塞(14)固定右探头(12)；右探头(12)与主机(4)连接，主机(4)固定在导流管(11)中。

2.根据权利要求1所述的一种可调节探头间距的超声波流量计，其特征在于：底座(7)与电机(1)连接的一端装有左螺塞(6)。

3.根据权利要求1所述的一种可调节探头间距的超声波流量计，其特征在于：电机(1)用密封组合(2)进行动密封。

4.根据权利要求1所述的一种可调节探头间距的超声波流量计，其特征在于：右探头(12)的引线从导流管(11)的侧孔内穿过，通过密封塞(5)连接主机(4)。

5.根据权利要求1所述的一种可调节探头间距的超声波流量计，其特征在于：主机(4)与导流管(11)通过螺钉(3)固定。