CN201386556Y - 热示踪流量计 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种热示踪流量计，该流量计包括有喷热短节，在喷热短节前端内设有吸入泵，吸入泵的一端连接有吸液口，另一端通过管路与储液管连通，储液管靠吸入泵的一端内设有与活塞连接的弹簧，储液管的另一端内设有加热部件，储液管的管上设有电磁阀控制的喷口；探头短节包括有温度探头组；电子线路与温度探头、吸入泵、加热部件、电磁阀电连接。还提供一种对油田井下液体流量的热示踪测量方法。还提供另一种阵列热示踪流量计。有益效果是使用该流量计可以测量各种产液井和注液井的井下流量，还可以测出多相分层的液体流速。现场作业人员能够在现场快速给出流量结论，便于作业现场快速做出下一步作业决定。该流量计普遍适用于油井内流量测量，而且能够应用于稠油井流量的测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种油田生产测井领域中用于测量井筒流体流量测量方法，尤其是涉及一种将井筒内的流体吸入仪器内部经加热后喷出，然后测量喷出后的热流的流动情况来计算井筒液体流量的热示踪流量计。
背景技术
在石油油井生产过程中，井下流量数据是一个非常重要的信息，在石油生产测井流量测量方面，目前主要使用的是涡轮流量计，涡轮流量计的测量部分是由计量机构和计数机构组成。计量机构是由叶轮、叶轮轴及轴承等主要部件组成。计数机构是由线圈及电压测压电路组成。其测量原理是利用叶轮在流体中受流体的推力进行转动，带动叶轮轴转动，叶轮轴的一端设有磁铁，磁铁的转动影响技术机构线圈磁力线的变化，从而使线圈两端输出脉冲电压，通过对脉冲电压进行计数就可以得知叶轮的转速。叶轮的转速与流体和仪器的相对运动速度相关。
涡轮流量计现场测量时，涡轮的转速与流体、仪器的相对速度成一次线性关系，而且涡轮流量计的计量需要有一个启动流量。启动流量的存在，使得利用涡轮流量计进行测井时往往需要往复多次进行全井段的测量，测量之后使用各次测量的涡轮转速进行刻度，然后才能够得出流体的流速，进而计算得出流量。
在水井流量测量方面，目前有氧活化流量测量仪，但是该仪器只能用于水井流量测量，而且由于使用放射性的测量方法，测量具有较大的统计误差。
由于石油成分往往比较复杂，对产出井来说，不同井段的流体成分、温度等差异很大，使得不同井段流体的粘度等物理性质变化很大。而对于相同的流量、相同的仪器、流体相对速度，不同粘度的流体将会得到不同的仪器输出，使得现场对流量的判断变得非常困难。而且，在稠油井内，由于井内流体粘度太大，涡轮往往不能够正常转动，要测到流体的准确流量数据非常困难。
在斜井和水平井中存在多相流时，由于各相液体密度的不同在流动时存在分层流现象，对于分层流动，目前没有一个有效的分相测量方法。另外还有浮子流量计、电磁流量计以及使用激光方法、相关测量方法等多种方法测量流量。但是这些方法都受流体的流态、流体粘度、成分的影响较大，多数情况下不能够准确反映出井下流体的流量，有些测量方法的仪器原理结构比较复杂，需要专门的培训才能理解和使用，在仪器维护方面造成较大的困难、而且数据解释麻烦。
发明内容
为了解决流体流量测量中受流体粘度及分层流动的影响，本实用新型的目的是提供一种热示踪流量计，该测量方法可以测量单相液流和油水两相流的各相流动的流速，而且可以运用到粘度较大的油井的流速的测量，可以快速而准确地测出井筒液体的流量。
为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种基本热示踪流量计，其中：该流量计包括有喷热短节，在所述喷热短节前端内设有吸入泵，吸入泵的一端连接有吸液口，另一端通过管路与储液管连通，储液管靠吸入泵的一端内设有与活塞连接的弹簧，储液管的另一端内设有加热部件，储液管的管壁上设有电磁阀控制的喷口；所述探头短节外周上设有温度探头组；所述电子线路与温度探头、吸入泵、加热部件、电磁阀电连接。
还提供一种阵列热示踪流量计，其中：该流量计包括有喷热短节、探头短节和电子线路；所述喷热短节包括有吸入泵、储液管、加热部件、电磁阀、喷口组、活塞和吸液口；在所述喷热短节前端内设有吸入泵，吸入泵的一端连接有吸液口，另一端通过管路与储液管连通，储液管靠吸入泵的一端内设有与活塞连接的弹簧，储液管的另一端内设有加热部件，储液管上设有电磁阀控制的由多个喷口组成的喷口组；所述探头短节外周上设有多个温度探头组，每一温度探头组由多个均匀分布于探头短节外周的温度探头组成，每个温度探头都对应与喷口组中的一个喷口，喷口组中的每一个喷口与和其对应的温度探头在该流量计的纵向方向处于同一直线上。
本实用新型达到的效果使用该流量计可以测量各种产液井和注液井的井下流量，还可以测出多相分层的各相液体流速。应用该热示踪流量计进行作业时，现场作业人员能够在现场快速给出流量结论，便于作业现场快速做出下一步作业决定。同时，该流量计普遍适用于油井和水井井下流量测量，而且能够应用于稠油井井下流量的测量。
附图说明
图1为本实用新型的热示踪流量计结构示意图；
图2为本实用新型的测量曲线示意图。
图中：
1、喷热短节 2、探头短节 3、电子线路 4、液体泵
5、储液管 6、加热器 7、电磁阀 8、喷口
9、10、温度探头 11、12弹簧座 13、弹簧 14、吸液口
15、活塞
具体实施方式
结合附图及实施例详细说明本实用新型的热示踪流量计结构加以说明。
测量时，将该热示踪流量计置于待测深度的井筒位置。启动该流量计开始工作：热示踪流量计吸入少量的井筒内液体然后进行加热，将液体加热到一定温度后垂直于井筒的方向喷出，喷出的热液体随着井筒内的液体一起流动。在喷口的下液流方向前后有多组测温探头。记录各个测温探头随时间变化的温度输出即可以看到热液体流经各组温度探头的情况。取两个探头组的温度数据，得到如图2所示的两组温度数组T1、T2，对温度数组T1、T2进行相关计算，相关计算公式：
RT1，T2(n)＝∑fT1(n)fT2(n-N)，相关值R(N)，fT1(n)、fT2(n-N)为一对具有相似性的离散序列信号，计算出互相关最大值的时间偏移t，t即为热液体流经两组测温元件所需的时间T，利用两组温度探头之间的距离除以T得到流速值，用流速值乘以流通截面积得到井下被测液体的流量Q。
如图1所示，本实用新型的热示踪流量计结构一种是基本型的：该流量计包括有喷热短节1、探头短节2和电子线路3；所述喷热短节1包括有吸入泵4、储液管5、加热部件6、电磁阀7、喷口8、弹簧13、活塞15和吸液口14；在所述喷热短节1前端内设有吸入泵4，吸入泵4的一端连接有吸液口14，另一端通过管路与储液管5连通，储液管5靠吸入泵4的一端内设有与活塞15连接的弹簧13，储液管5的另一端内设有加热部件6，储液管5上设有电磁阀7控制的喷口8；所述探头短节2包括由多个温度探头组组成的温度探头阵列；所述电子线路3与温度探头、吸入泵4、加热部件6、电磁阀7电连接。
所述探头短节的温度探头组至少包含测温探头9和测温探头10两个温度探头，并分别安装在固定于探头短节2内的弹性部件上，比如弹性部件设置为弹簧座。
还有一种是测量分层流的阵列热示踪流量计，该流量计包括有喷热短节1、探头短节2和电子线路3；所述喷热短节1包括有吸入泵4、储液管5、加热部件6、电磁阀7、喷口组8、弹簧13、活塞15和吸液口14；在所述喷热短节1前端内设有吸入泵4，吸入泵4的一端连接有吸液口14，另一端通过管路与储液管5连通，储液管5靠吸入泵4的一端内设有与活塞15连接的弹簧13，储液管5的另一端内设有加热部件6，储液管5上设有电磁阀7控制的喷口组8；所述探头短节2包括有多个温度探头组，一般为2～5个温度探头组，每一温度探头组由多个均匀分布于探头短节2外周的温度探头组成，每个温度探头都对应与喷口组8中的一个喷口，喷口组中的每一个喷口与和其对应的温度探头在该流量计的纵向方向处于同一直线上。
在所述探头短节2内部安装有判断流量测量时各个温度探头的上下方位的测斜仪。所述温度探头安装在固定于探头短节2内的弹性部件上，比如弹性部件设置为弹簧座。
不论是基本型的热示踪流量计结构，还是分层流的阵列热示踪流量计结构，其中的喷热短节1和探头短节2在所述的热示踪流量计结构中的位置均是可以互换的。
本实用新型的热示踪流量计结构是这样实现的：
如图1所示，本实用新型的基本型热示踪流量计结构包括有喷热短节1、探头短节2和电子线路3三部分组成。该仪器包括有喷热短节1、探头短节2和电子线路3；所述喷热短节1包括有吸入泵4、储液管5、加热部件6、电磁阀7、喷口8、弹簧13、活塞15和吸液口14；在所述喷热短节1前端内设有吸入泵4，吸入泵4的一端连接有吸液口14，另一端通过管路与储液管5连通，储液管5靠吸入泵4的一端内设有与活塞15连接的弹簧13，储液管5的另一端内设有加热部件6，储液管5的管壁上设有电磁阀7控制的喷口8。所述探头短节2包括有温度探头9和温度探头10，温度探头9、温度探头10的温度探头分别安装在弹性部件11和弹性部件12上。所述电子线路3与温度探头9、温度探头10、吸入泵4、加热部件6、电磁阀7电连接。由于温度探头可伸缩的设置在探头短节2周壁上，当仪器在井下运动经过小直径的井段时，温度探头可以被压缩到流量计的刻槽内，在测量井段，温度探头自动伸出仪器本体。
该流量计喷热短节1的工作方式既可以设计成自动吸液-加热-喷液，也可以通过地面命令控制其工作。
该流量计喷热短节1从井筒里吸入一些液体进行加热，然后再将经过加热后的液体从喷口喷出到井筒，喷热短节1的工作既可以自动工作，也可以以地面命令控制的方式进行工作。
探头短节2在喷口方向一侧有由至少测温探头9和测温探头10两个温度探头组成的温度探头组。
电子线路3部分负责控制喷热短节1的工作、协调该热示踪流量计与相互组合的的其它仪器工作和将探头短节2得到的温度数据传输出去。
本实用新型的热示踪流量计结构中也可设计为阵列流热示踪流量计，所述探头短节2上的多个温度探头组都由多个均匀分布于探头短节2外周的温度探头组成，每个温度探头都对应与喷口组8中的一个喷口，喷口组中的每一个喷口与和其对应的温度探头在该流量计的纵向方向的同一直线上。
与基本型热示踪流量计不同的是该型流量计的喷口沿仪器圆周均匀分布有多个，假设12个。为适应较大的流量测量范围，可以设置多个温度探头组，每一组探头都是由以12个测温元件组成的温度探头组合。
该分层流热示踪流量计的探头短节里面装有测斜仪以判断每一个温度探头的上下方位。从测斜仪测得的数据使测量多相分层流时容易判断重质相、轻质相的对应流速。
该分层流热示踪流量计喷热液体时是向12个方向喷出，取两组温度探头的温度数据，可以得出12对温度数据，沿分层流热示踪流量计纵向方向在一条线上的两两一组，由此可以得出12个流经时间，即12个流速，这12个流速配合以测斜仪的数据将流通截面进行了分层。就是说该仪器可以得出多相流的分层流动的截面流速分布。同样，由于温度探头可伸缩的设置在探头短节2周壁上，当仪器在井下运动经过小直径的井段时，温度探头可以被压缩到流量计的刻槽内，在测量井段，温度探头自动伸出仪器本体进行井筒温度探测。
本实用新型的热示踪流量计的工作原理如下：
置于喷热短节1内部的液体泵4从吸入口吸入一些井液到加有弹簧13推着的活塞15的储液管5里，当储液管5被泵入的液体充满后，弹簧13推着的活塞15给液体一定的压力。
储液管5里面有加热部件6，可以给储液管里面的液体加热。当储液管里的液体被加热到高于井筒一定温度后，控制释放电磁阀7打开，则热液体从喷口8喷出。
喷出的热液沿着井筒的流动方向下游流动，流经探头短节2时，热液体对温度探头的温度信号有一定的影响。地面记录系统记录温度探头反应的温度，取两组温度探头的温度数据，如图2所示，从喷热短节喷出热液体开始记录至热液体流过温度探头时为止，温度探头的输出温度会在热液体经过期间各有一个升高的峰值，当热液体流过之后，温度探头的温度输出值恢复到环境温度。通过使用相关对比的方法，可以得到两个温度探头在热液体流过时引起的峰值之间的时间T。由公式：
Q＝VA＝(L÷T)×A×K
即可以得到液体的流量。
式中：
Q：流体流动的体积流量；
V：热液体的流动速度；
L：两组测温元件的距离；
T：热流体流经两组测温元件的时间；
A：液体在测量段的流通截面积，等于井筒截面积减去仪器的截面积；
K：校正系数。
Claims (7)
1、一种热示踪流量计，其特征是：该流量计包括有喷热短节(1)、探头短节(2)和电子线路(3)；所述喷热短节(1)包括有吸入泵(4)、储液管(5)、加热部件(6)、电磁阀(7)、喷口(8)、弹簧(13)、活塞(15)和吸液口(14)；在所述喷热短节(1)前端内设有吸入泵(4)，吸入泵(4)的一端连接有吸液口(14)，另一端通过管路与储液管(5)连通，储液管(5)靠吸入泵(4)的一端内设有与活塞(15)连接的弹簧(13)，储液管(5)的另一端内设有加热部件(6)，储液管(5)上设有电磁阀(7)控制的喷口(8)；所述探头短节(2)外周上设有温度探头组；所述电子线路(3)与温度探头、吸入泵(4)、加热部件(6)、电磁阀(7)电连接。
2、根据权利要求1所述的热示踪流量计，其特征是：所述喷口(8)与温度探头组的温度探头在喷热短节(1)与探头短节(2)连接后处于仪器串的同一侧。
3、根据权利要求1所述的热示踪流量计，其特征是：所述温度探头组为两个或两个以上并列的或非并列的温度探头。
4、一种热示踪流量计，其特征是：该流量计包括有喷热短节(1)、探头短节(2)和电子线路(3)；所述喷热短节(1)包括有吸入泵(4)、储液管(5)、加热部件(6)、电磁阀(7)、喷口组(8)、弹簧(13)、活塞(15)和吸液口(14)；在所述喷热短节(1)前端内设有吸入泵(4)，吸入泵(4)的一端连接有吸液口(14)，另一端通过管路与储液管(5)连通，储液管(5)靠吸入泵(4)的一端内设有与活塞(15)连接的弹簧(13)，储液管(5)的另一端内设有加热部件(6)，储液管(5)上设有电磁阀(7)控制的喷口组(8)；所述探头短节(2)外周上设有多个温度探头组，每一温度探头组由多个均匀分布于探头短节(2)外周的在仪器纵向方向距离相对较近的温度探头组成，每个温度探头都对应与喷口组(8)中的一个喷口，每一个喷口与和其对应的温度探头在该流量计纵向方向的同一直线上。
5、根据权利要求4所述的热示踪流量计，其特征是：在所述探头短节(2)内部安装有测斜仪。
6、根据权利要求1或4所述的热示踪流量计，其特征是：所述温度探头组安装在固定于探头短节(2)内的弹性部件上，每个温度探头可伸缩地设置在探头短节(2)外周上。
7、根据权利要求1或4所述的热示踪流量计，其特征是：喷热短节(1)与探头短节(2)在所述的热示踪流量计结构中的位置是可以互换的。
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