CN206609486U - 基于热力学的阵列热式流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了基于热力学的阵列热式流量计，包括有主体，主体之上设置有若干温度探头，并于主体外部设置有若干推靠臂，各推靠臂之上设置有发热探头，发热探头、温度探头通过导线耦合至采集控制电路单元，采集控制电路单元包括有单片机，以及与单片机同时连接的通讯传输单元、A/D转换单元、电源单元及若干激励控制单元，其中各激励控制单元独立连接至一路发热探头，各发热探头连接至温度温差测量电路，温度温差测量电路连接至A/D转换单元，温度探头连接至A/D转换单元，通讯传输单元连接至地面系统；本实用新型消除了其它流量测试方法的环境因素影响，且适应范围广、测量精度高。

Description

基于热力学的阵列热式流量计

技术领域

本实用新型属于油田注空气、注氮气、注蒸汽、注水及产出剖面测井技术领域，具体涉及一种基于热力学金式定律和牛顿冷却定律原理的生产井井下阵列热式流量计。

背景技术

目前，我国油田进入后期开发，生产测井领域的产出剖面和注入剖面的流量是十分重要的参数，其关乎产层产量的评价和注入井吸入层吸入量的确定，但现有流量测量技术都不同程度存在缺陷，具体如下：

1、目前产出剖面流量测试主要使用涡轮流量计，由于井下油污、高温及井况较为复杂，其测井成功率低、精度差且启动排量大；

2、注入剖面的流量测量目前主要使用超声波流量计、电磁流量计及涡街流量计等常规流量计，其中：超声波流量计电路探头复杂、不能工作于高温环境下，且只能适用于注水井的流量测试；电磁流量计虽然测量精度高，但其环境适应性差、对注入流体的介电常数有要求，且该仪器价格相对昂贵；涡轮流量计只适用于大流量水、气的流量测量，虽电路简单但测量精度低；同时上述流量计都不能测出生产井的流量剖面。

基于此，目前暂无一种能够适用于各种流体介质，且测量精度高、有较高测井成功率的流量剖面测试仪，以满足各类油田的多方面需求，实现为可靠、有效且高精度测量井下剖面的流量提供保障。

实用新型内容

本发明的目的在于提供一种基于热力学金式定律和牛顿冷却定律原理的生产井井下阵列热式流量计，以解决现有技术缺陷。

有鉴于此，本实用新型所采取的技术方案如下：

基于热力学的阵列热式流量计，包括有主体，其特征在于：所述主体之上设置有若干温度探头，并于主体外部设置有若干推靠臂，所述各推靠臂之上设置有发热探头，所述发热探头、温度探头通过导线耦合至采集控制电路单元。

进一步地，优选的是，所述发热探头包括承压管，所述承压管内固定设置有骨架并填充导热剂后经高温胶封装，所述骨架之上绕设有金属发热丝。

进一步地，优选的是，所述各推靠臂之间等间距设置，以均匀分布于本体的外部。

进一步地，优选的是，所述发热探头设置于推靠臂内侧中间位置，各发热探头方向被配置为与主体相互平行或指向主体轴心。

进一步地，优选的是，所述主体之上于对应各推靠臂内侧的位置配置有呈镂空的凹槽，所述温度探头设置于各凹槽之内。

进一步地，优选的是，所述推靠臂与主体连接处设置有用于布设导线的密封舱，所述发热探头与推靠臂连接处设置有密封件。

进一步地，优选的是，所述金属发热丝为铂丝、镍铬合金丝中的任意一种。

进一步地，优选的是，所述温度探头为PT1000温度传感器。

进一步地，优选的是，所述采集控制电路单元包括有单片机，以及与所述单片机同时连接的通讯传输单元、A/D转换单元、电源单元及若干激励控制单元，其中所述各激励控制单元独立连接至一路发热探头，所述各发热探头连接至温度温差测量电路，所述温度温差测量电路连接至A/D转换单元，温度探头连接至A/D转换单元，所述电源单元与单片机、通讯传输单元、A/D转换单元、激励控制单元、发热探头、温度温差测量电路及温度探头同时连接，所述通讯传输单元连接至地面系统。

通过以上技术方案，本实用新型的有益效果如下：

1、仪器结构简单可靠，极大程度缩短了仪器长度，方便现场测井施工；

2、消除了其它流量测试方法的环境因素影响，如原油污染、泥沙阻尼等。

3、适应范围广，如注空气、注氮气、注蒸汽、注水及产出剖面都能应用。

4、测量精度高、启动排量低、测量范围广。

5、能够测出井筒的流量剖面。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型发热探头方向示意图；

图3为本实用新型发热探头方向另一示意图；

图4为本实用新型电路连接原理图。

附图标记说明：1、主体；2、推靠臂；3、发热探头；4、温度探头；5、采集控制电路；501、单片机；502、通讯传输单元；503、A/D转换单元；504、电源单元；505、激励控制单元；506、温度温差测量电路。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型，但不应视为对本实用新型的限定。

如图1所示，本实用新型提供的基于热力学的阵列热式流量计，在结构上包括有：

主体1，主体1之上将安装推靠臂2的位置配置为呈镂空的凹槽；

推靠臂2等间距均匀设置于主体1的外部，如：推靠臂2可以是2个相隔180°、3个相隔120°、4个相隔90°、5个相隔72°、6个相隔60°，以此类推，推靠臂2与主体1连接处设置有用于布设导线的密封舱，同时推靠臂2密封安装于主体1上，各推靠臂2内预留有贯穿的密封过线孔；

发热探头3设置于推靠臂2内侧中间位置，同时发热探头3与推靠臂2连接处设置有密封件；

温度探头4设置于主体1之上的凹槽内，本实施例选用PT1000温度传感器作为温度探头4；

发热探头3、温度探头4分别通过导线耦合至采集控制电路单元5。

如图2及3所示，发热探头3的方向可被配置为与主体1相互平行或指向主体1的轴心。

具体地，参考图4，采集控制电路单元5包括有单片机501，以及与单片机501同时连接的通讯传输单元502、A/D转换单元503、电源单元504及若干激励控制单元505，各激励控制单元505独立连接至一路发热探头3，各发热探头3连接至温度温差测量电路506，温度温差测量电路506连接至A/D转换单元503，温度探头4连接至A/D转换单元503，电源单元504与单片机501、通讯传输单元502、A/D转换单元503、激励控制单元505、发热探头3、温度温差测量电路506及温度探头4同时连接，并经由通讯传输单元502连接至地面系统。

作为本实用新型的优选实施例，上述发热探头3由金属发热丝(如铂丝、康铜丝、镍镉合金等)、发热丝骨架、导热剂、不锈钢承压管组成，具体制作时，将设计好的金属发热丝缠绕于骨架上，和导热剂一起放置于不锈钢承压管，随后进一步填充导热剂，再用高温胶进一步封装即可。

本实用新型的工作原理如下：

实施时，将本实用新型输送至井下测试层，流量计的前后可各设计一个扶正器，确保仪器的居中测量，推靠臂2把各个发热探头3固定于井筒多个方位，使测井时发热探头3均匀地分布于井筒中，采集控制电路单元5同时或分时对各个发热探头3激励供电，并对各发热探头3的激励发热功率进行电流、电压大小的采集和控制，使各发热探头3的发热功率P＝I*V恒定不变，温度探头4用于检测流体温度Temp1，发热探头3用于检测发热探头3的温度Temp2；同时采集控制电路单元5用于监测并采集温度探头4检测的流体温度Temp1及发热探头3检测的温度Temp2，并控制各发热探头3温度的升降，同时采集发热探头3的功率P，随后求出发热探头与流体的温度差值ΔT＝Temp2-Temp1，经理论推导出各流量探头流体流速与热量流逝的函数关系，以及阵列探头之间流量的关系，通过求取发热体温度，流体环境温度以及发热体的功率，求出井筒剖面的流体工质、流速以及流量，最后计算出阵列各点的流体质量流量Qm，即：Qm＝f(P、ΔT)＝K(P/ΔT)1.67+B，从而求取流量剖面，最后经过通讯单元传输到地面进行显示。

Claims (9)

1.基于热力学的阵列热式流量计，包括有主体，其特征在于：所述主体之上设置有若干温度探头，并于主体外部设置有若干推靠臂，所述各推靠臂之上设置有发热探头，所述发热探头、温度探头通过导线耦合至采集控制电路单元。

2.根据权利要求1所述的基于热力学的阵列热式流量计，其特征在于：所述发热探头包括承压管，承压管内固定设置有骨架并填充导热剂后经高温胶封装，骨架之上绕设有金属发热丝。

3.根据权利要求1所述的基于热力学的阵列热式流量计，其特征在于：所述各推靠臂之间等间距设置，以均匀分布于本体的外部。

4.根据权利要求1所述的基于热力学的阵列热式流量计，其特征在于：所述发热探头设置于推靠臂内侧中间位置，各发热探头方向被配置为与主体相互平行或指向主体轴心。

5.根据权利要求1所述的基于热力学的阵列热式流量计，其特征在于：所述主体之上于对应各推靠臂内侧的位置配置有呈镂空的凹槽，所述温度探头设置于各凹槽之内。

6.根据权利要求1所述的基于热力学的阵列热式流量计，其特征在于：所述推靠臂与主体连接处设置有用于布设导线的密封舱，所述发热探头与推靠臂连接处设置有密封件。

7.根据权利要求2所述的基于热力学的阵列热式流量计，其特征在于：所述金属发热丝为铂丝、镍铬合金丝中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的基于热力学的阵列热式流量计，其特征在于：所述温度探头为PT1000温度传感器。

9.根据权利要求1所述的基于热力学的阵列热式流量计，其特征在于：所述采集控制电路单元包括有单片机，以及与所述单片机同时连接的通讯传输单元、A/D转换单元、电源单元及若干激励控制单元，其中各激励控制单元独立连接至一路发热探头，所述各发热探头连接至温度温差测量电路，温度温差测量电路连接至A/D转换单元，温度探头连接至A/D转换单元，电源单元与单片机、通讯传输单元、A/D转换单元、激励控制单元、发热探头、温度温差测量电路及温度探头同时连接，通讯传输单元连接至地面系统。