CN202900234U - 可控式全集流超声波流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可控式全集流超声波流量计，用于井下测量低注水量进行测量，该可控式全集流超声波流量计包括流量计骨架以及分别设置在流量计骨架上的超声测量单元、电机驱动单元、集流伞以及电路单元；电路单元通过电机驱动单元带动集流伞的开伞及收伞；超声测量单元待集流伞开伞后进行测量并将测量数据发送至电路单元。本实用新型提供了一种可提高注入剖面测量的准确度、不会对被测液体产生阻力以及便于拆卸及维修的可控式全集流超声波流量计。

Description

可控式全集流超声波流量计

技术领域

本实用新型属于石油仪器仪表，涉及一种超声波流量计，尤其涉及一种用于井下测量低注水量进行测量的可控式全集流超声波流量计。 

背景技术

油井在开采一段时间以后，随着原油及天然气不断产出，油层岩石及地层中流体的体积逐渐扩展，地层中的压力平衡慢慢建立起，流体就不在流动，大量的石油会滞留在地下，这时通过向地层注水或注气，提高油层压力，就可以继续开采石油，因此就可以提高原油的采收率。 

目前我国很多油田是低孔低渗油田，低孔低渗性质的碎屑岩石作为储层的油气藏是我国中西部地区最主要的油气藏类型。通过近几年的勘探实践发现，在低孔低渗含油气区中，仍具有优质储集层的高产油气藏存在。在对低孔低渗油井注水时，水井单井总注水量在20方/天至40方/天之间的井占相当大的比例，很多注水井日注水量都在20方以下，低注入量井的井下情况比较复杂，流量测井成功率比较低，目前的超声波流量计在10方/天以上还可以保持一定的线性，但经过井下多级分段后，底段很难达到10方/天，严重影响了吸水剖面测井质量。当注水量很低时，普通的超声波流量计很难测量吸水剖面。同时，石油仪器中对直流伺服电机控制大部分均为正负压控制，即正压控制正转，负压控制反转。当仪器进行开收伞工作时，需要频繁调节电缆电压，操作控制过程复杂，易出故障。 

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种可提高注入剖面测量的准确度、不会对被测液体产生阻力以及便于拆卸及维修的可控式全集流超声波流量计。 

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型提供了一种可控式全集流超声波流量计，其特殊之处在于：所述可控式全集流超声波流量计包括流量计骨架 以及分别设置在流量计骨架上的超声测量单元、电机驱动单元、集流伞以及电路单元；所述电路单元通过电机驱动单元带动集流伞的开伞及收伞；所述超声测量单元待集流伞开伞后进行测量并将测量数据发送至电路单元。 

上述电机驱动单元包括驱动电机、丝杠、丝杠螺母以及拉杆；所述拉杆通过丝杠螺母与丝杠活动连接；所述驱动电机旋转带动丝杠转动；所述拉杆带动集流伞的开伞及收伞。 

上述集流伞包括集流伞本体以及分别设置在集流伞本体上的收伞管和液体通孔；所述收伞管与拉杆相连接；所述栏杆拉动收伞管并带动集流伞的开伞及收伞。 

上述集流伞还包括与收伞管相连的卡环，所述栏杆通过卡环与收伞管相连。 

上述集流伞还包括用于对集流伞本体进行支撑或复位并固定于流量计骨架上的弹簧。 

上述流量计骨架上设置有与液体通孔相贯通的进液口以及与进液口保持一定距离的出液口。 

上述超声测量单元包括设置在进液口处的第一超声波探头以及设置在出液口处的第二超声波探头。 

本实用新型的优点是： 

本实用新型提供了一种可控式全集流超声波流量计，包括用于安装和保护仪器的电路控制部分的电路单元、起集流作用的集流伞、用于安装超声波探头进行测量的超声测量单元以及为集流伞的开收提供动力的电机驱动单元组成；电机驱动单元控制集流伞的开收，避免了仪器在下井或上提过程中对集流器的磨损；在集流伞张开后，使被测液体通过集流伞被集流到测量管内部，超声测量单元的上超声探头发出超声波，超声波在被测液体里传播，超声测量单元的下超声探头接收随被测液体传播的超声波，超声波在被测液体力的传播速度是一定的，在加上被测液体的流速就是超声波从第一超声波探头到第二超声波探头传播的速度，超声波在液体中传输时会因为流体流速的不同，使发射和接收波形之间形成一定的相位差，而且这种相位差与流速具有一一对应的关系，通过检测相位差的大小，即可换算为相应的流量。本实用新型通过利用集流伞对 注入液体进行集流，可以提高注入剖面测量的准确度，可以在注入量较小的情况下提高测量的准确度；在测量时不受被测流体粘度、密度的影响，长期使用，不会发生磨损，启动排量小；另外，不会对被测液体产生阻力；不使用放射性元素，无放射污染。本实用新型的机械结构新颖、简单，维护方便，外形美观、精致；各个部位设计有扳手口位置或者磙花，方便拆卸；工作所需功耗小、有着完善的过差压保护等功能，其不仅可以测量两寸半油管，而且还可以测量五寸半套管。 

附图说明

图1是本实用新型所提供的可控式全集流超声波流量计的框架原理图； 

图2是本实用新型所提供的可控式全集流超声波流量计的结构示意图； 

其中： 

1-电路骨架；2-第一超声波探头；3-集流伞；4-进液口；5-拉杆；6-出液口；7-第二超声波探头；8-丝杠螺母；9-丝杠；10-驱动电机；11-流量计骨架。 

具体实施方式

本实用新型提供了一种可控式全集流超声波流量计，该可控式全集流超声波流量计包括流量计骨架11以及分别设置在流量计骨架11上的超声测量单元、电机驱动单元、集流伞3以及电路单元；电路单元设置在流量计骨架11上的电路骨架1上，通过电机驱动单元带动集流伞3的开伞及收伞；超声测量单元待集流伞3开伞后进行测量并将测量数据发送至电路单元。 

电路单元：安装和保护仪器的电路控制部分，用于对整支仪器进行控制，包括控制电机的正反转，给超声波探头提供电源，激发出固定频率的超声波，以及对超声波信号的处理；集流伞3：起集流作用，用于将被测液体收集，让被测液体通过测量管流进和流出，以便于超声波探头测量被测液体的流速；超声测量单元：用于安装超声波探头，当被测液体通过测量管的进液口4流进测量管时携带第一个超声波探头发出的信号，当超声信号到达第二个超声探头的时候，第二个超声探头将信号转换为电信号送至电路单元；电机驱动单元：仪器的动力部分，为集流伞3的开收提供动力，通过控制收伞管的运动，控制集流伞3的开收。 

电机驱动单元包括驱动电机10、丝杠9、丝杠螺母8以及拉杆5；拉杆5通过丝杠螺母8与丝杠9活动连接；驱动电机10旋转带动丝杠9转动；拉杆5带动集流伞3的开伞及收伞。电机驱动单元在流量计骨架11的最底部，通过推力实现集流伞3的收伞动作，开伞时电机反转，配合集流伞3前端的弹簧实现开伞动作。通过利用集流伞3对注入液体进行集流，可以提高注入剖面测量的准确度。 

集流伞3包括集流伞3本体以及分别设置在集流伞3本体上的收伞管和液体通孔、与收伞管相连的卡环；收伞管与拉杆5相连接；栏杆通过卡环与收伞管相连，收伞管并带动集流伞3的开伞及收伞。 

控制电路：本仪器的开收伞动作是依靠电机的正反转实现的。实际测井中，仪器开收伞操作是和其它短节进行组合测井，要保证仪器的开收伞操作和其它短节都能够正常作业，且互不冲突。 

负压控制：使仪器开收伞操作和其它短节模块可进行分时作业。当给单芯电缆加以负压时，仪器进行开收伞操作；当给单芯电缆加以正压时，完成其他短节的测井任务。 

集流伞3还包括用于对集流伞3本体进行支撑或复位并固定于流量计骨架11上的弹簧。 

流量计骨架11上设置有与液体通孔相贯通的进液口4以及与进液口4保持一定距离的出液口6。 

超声测量单元包括设置在进液口4处的第一超声波探头2以及设置在出液口6处的第二超声波探头7。 

本实用新型的工作原理是： 

仪器被下放到指定深度后，地面控制器给仪器加电压，电路单元将电压信号发送至电机和超声波探头，电机旋转带动丝杠9，丝杠9带动丝杠螺母8沿轴向运动，丝杠螺母8连接拉杆5，拉杆5通过卡环与收伞管连接，使收伞管向下运动，这时集流伞3在自身张力和弹簧力的作用下张开，使被测液体通过集流伞3被集流到测量管内部，上超声探头发出超声波，超声波在被测液体里传播，下超声探头接收随被测液体传播的超声波，超声波在被测液体力的传播速度是一定的，在加上被测液体的流速就是超声波从第一超声波探头2到第二超声波探头7传播 的速度，超声波在液体中传输时会因为流体流速的不同，使发射和接收波形之间形成一定的相位差，而且这种相位差与流速具有一一对应的关系，通过检测相位差的大小，即可换算为相应的流量，测量完毕后，地面控制器给仪器继续加电压，使电机反转，相应的使收伞管向上运动，实现收拢集流伞3，至此完成一个点测过程。 

本实用新型的具体工作过程是：电路单元发出控制信号控制电机驱动单元，控制电机的正反转，通过电机的正反转可实现集流伞3开伞或收伞，测量单元实现流量测量，把测得的数据传送至电路单元，再通过电路单元把数据发至总线。 

收伞动作：电机推动芯杆向前运动时，同时也带动收伞管向前运动，收伞管推动集流伞3收拢，集流伞3伞筋推动上伞环压缩弹簧，直至把集流伞3伞片完全收至收伞管内，并封闭进水口和出水口，收伞动作完成； 

开伞动作：电机反转，拉动芯杆向后运动，同时也带动收伞管向后运动，在弹簧的作用下，推动上伞环，打开集流伞3，直至收伞管移至集流伞3根部，打开进水口和出水口，开伞动作完成。 

该仪器在测井之前，要进行标定工作，一般在水中进行标定，按照流量台阶，记录相对应的计数值，转换为对应的流量。 

测量时，将仪器下放至测量位置，给仪器加反向电压，当反向电压达到-50V时，控制电机反传，打开集流伞3，当开伞完成后会碰触仪器内部的微触开关，关断电机电源，开始测量；在测量过程中仪器不能上提或者下放，以免损坏集流伞3，测量完成后继续给仪器加反向电压至-80V时，电机正传，收拢集流伞3，当集流伞3收伞后会碰触仪器内部的另外一个微触开关，关断电机电源，完成本点的测量，完成后仪器可以继续对其它点进行测量，其操作重复上述过程。待全部点测量完成后，可提出仪器。 

Claims (7)

1.一种可控式全集流超声波流量计，其特征在于：所述可控式全集流超声波流量计包括流量计骨架以及分别设置在流量计骨架上的超声测量单元、电机驱动单元、集流伞以及电路单元；所述电路单元通过电机驱动单元带动集流伞的开伞及收伞；所述超声测量单元待集流伞开伞后进行测量并将测量数据发送至电路单元。

2.根据权利要求1所述的可控式全集流超声波流量计，其特征在于：所述电机驱动单元包括驱动电机、丝杠、丝杠螺母以及拉杆；所述拉杆通过丝杠螺母与丝杠活动连接；所述驱动电机旋转带动丝杠转动；所述拉杆带动集流伞的开伞及收伞。

3.根据权利要求2所述的可控式全集流超声波流量计，其特征在于：所述集流伞包括集流伞本体以及分别设置在集流伞本体上的收伞管和液体通孔；所述收伞管与拉杆相连接；所述栏杆拉动收伞管并带动集流伞的开伞及收伞。

4.根据权利要求3所述的可控式全集流超声波流量计，其特征在于：所述集流伞还包括与收伞管相连的卡环，所述栏杆通过卡环与收伞管相连。

5.根据权利要求4所述的可控式全集流超声波流量计，其特征在于：所述集流伞还包括用于对集流伞本体进行支撑或复位并固定于流量计骨架上的弹簧。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的可控式全集流超声波流量计，其特征在于：所述流量计骨架上设置有与液体通孔相贯通的进液口以及与进液口保持一定距离的出液口。

7.根据权利要求6所述的可控式全集流超声波流量计，其特征在于：所述超声测量单元包括设置在进液口处的第一超声波探头以及设置在出液口处的第二超声波探头。

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