CN210513346U - 固井用涡轮流量计标定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油装备技术领域，具体公开了一种固井用涡轮流量计标定系统，包括第一储罐、第二储罐和三通；第一储罐的入口与三通的第一接口之间经第一管路顺序连接有第一水泵和第一电磁阀；第一储罐的出口与三通的第二接口之间经第二管路顺序连接有第二电磁阀、第二水泵、待标流量计、标准流量计、第三电磁阀；第二储罐的入口与三通的第三接口之间经第三管路连通，并且所述第三管路上连接有第四电磁阀；通过本系统能够模拟出高排量和低排量的流道环境，将待标流量计和标准流量计串联到流道中，通过标准流量计来校对待标流量计，从而获得待标流量计的真实系数，并通过该系数对待标流量计校准，使其能够显示在固井施工工况下的准确数据。

Description

固井用涡轮流量计标定系统

技术领域

本实用新型涉及石油装备技术领域，具体涉及一种固井用涡轮流量计标定系统。

背景技术

涡轮流量计，其本身具有技术性能高、抗干扰性好、支持测量的范围广以及维护成本低的优势，广泛应用在油田固井作业中对水泥浆、泥浆、隔离液、冲洗液等介质的测量。

涡轮流量计出厂前由计量鉴定部门对其进行水的计量试验，测定出该流量计的工作系数，然后使用者根据这个系数校准流量计，使其准确显示流量数据，但在固井施工中涡轮流量计是对水泥浆进行测量的，由于水泥浆与水的密度、粘度等参数均不同，导致流量计存在较大的误差；

同时，涡轮流量计在使用一段时间后，由于水泥浆等颗粒介质对流量计内部的叶轮扇面、旋转轴产生不同程度的磨损，也导致涡轮流量计的工作系数发生改变，因此发明人想针对以上问题，研发一种涡轮流量计，能够在实际工况下对其标定出准确的系数，以便于校准涡轮流量计，使其显示在固井施工工况下的准确数据。

中国实用新型专利，CN201821705488.8 公开了一种流量计校准装置，这种装置具有造价低的优势，能够满足企业内部自行制作使用的标准，但是由于这种装置利用的高位排水的原理，并不能模拟固井工况下高排量和低排量的流速，因此发明人想根据上述一系列的问题研发一种能够模拟工况的标定系统。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种固井用涡轮流量计标定系统，其结构合理，能够标定涡轮流量计实际工况下的准确系数。

本实用新型的技术方案是：固井用涡轮流量计标定系统，包括第一储罐、第二储罐和三通；

所述第一储罐的入口与三通的第一接口之间经第一管路顺序连接有第一水泵和第一电磁阀；

所述第一储罐的出口与三通的第二接口之间经第二管路顺序连接有第二电磁阀、第二水泵、待标流量计、标准流量计、第三电磁阀；

所述第二储罐的入口与三通的第三接口之间经第三管路连通，并且所述第三管路上连接有第四电磁阀；

还包括处理器模块、工控电脑；

所述处理器模块的输入端与工控电脑相连，所述工控电脑用以将设置的参数和指令并传输至处理器模块；

所述处理器模块的输出端分别与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一水泵和第二水泵相连，用以控制各个阀门和水泵的开关；

所述处理器模块与第二水泵之间还连接有变频器，所述处理器模块通过工控电脑的数据指令对变频器发出运行信号，以完成对第二水泵转速的控制。

优选的，所述第二储罐出口的水平高度高于入口。

优选的，所述处理器模块与第一水泵之间连接有固态继电器。

优选的，还包括控制箱体，所述处理器模块、固态继电器和变频器固定在控制箱体的内部。

优选的，所述控制箱体外壁上设有控制按键板，所述控制按键板的输出端与处理器模块的输入端连接，用于手动下强制启停处理器模块。

优选的，所述控制箱体的外壁上设有显示工作状态的双色指示灯，所述双色指示灯与处理器模块相连。

优选的，所述第二管路上位于第二水泵和标准流量计之间串联有两个以上待标流量计。

优选的，所述待标流量计和标准流量计均为电子流量计，并且待标流量计和标准流量计均与工控电脑连接，用以将测量数据通过工控电脑直接显示。

本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点：通过本系统能够模拟出高排量和低排量的流道环境，将待标流量计和标准流量计串联到流道中，通过标准流量计来校准待标流量计，从而获得待标流量计的真实系数，并通过该系数对待标流量计校准，使其能够显示在固井施工工况下的准确数据；

同时，该操作步骤适用于固井作业中已经产生磨损的流量计，将已经磨损的流量计作为待标定流量计重新标定系数，使其能够重新准确显示流量数据，从而延长使用寿命。

最后，本实用新型还具有自动化程度高、工作效率高的优势。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型电控原理图；

图中：1、第一储罐，2、三通，3、第二储罐，4、第一管路，5、第一水泵，6、第一电磁阀，7、第二管路，8、第二电磁阀，9、第二水泵，10、待标流量计，11、标准流量计，12、第三电磁阀，13、第三管路，14、第四电磁阀。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

参照图1所示，固井用涡轮流量计标定系统，包括第一储罐1、三通2和第二储罐3；

第一储罐1的入口与三通2的第一接口之间经第一管路4顺序连接有第一水泵5和第一电磁阀6；

第一储罐1的出口与三通2的第二接口之间经第二管路7顺序连接有第二电磁阀8、第二水泵9、待标流量计10、标准流量计11、第三电磁阀12；

第二储罐3的入口与三通2的第三接口之间经第三管路13连通，并且第三管路13上位于第二储罐3和三通2之间连接有第四电磁阀14，其中第二储罐3出口的水平高度高于入口，便于第二储罐3进入液体后，第二储罐3内部的空气从出口处排出。

参照图2所示，本实用新型还包括处理器模块、工控电脑，其中处理器模块上设有多个输入端和输出端。

工控电脑的输出端与处理器模块的一个输入端电连接，通过工控电脑对试验中所需的参数进行编辑输入，同时将逻辑指令传输至处理器模块。

处理器模块的多个输出端分别与第一电磁阀6、第二电磁阀8、第三电磁阀12、第四电磁阀14、第一水泵5和第二水泵9电连接，用以控制各个电磁阀门和各个水泵的开关；

其中处理器模块与第二水泵9之间还连接有变频器，具体为处理器模块的输出端与变频器的输入端电连接，变频器的输出端与第二水泵9的输入端电连接；

工作状态下处理器模块通过工控电脑的数据命令对变频器发出指令信号，以完成对第二水泵9转速的控制，从而使第二水泵9实现模拟出高排量和低排量的工作状态。

还可以在处理器模块与第一水泵5之间连接固态继电器，具体为处理器模块的输出端与固态继电器的输入端电连接，固态继电器的输出端与第一水泵5的输入端电连接，通过固态继电器控制第一水泵5的运行，有效保护处理器与水泵间的电路。

工作步骤：

预先向第一储罐1内加注一定量的液体，然后根据实验内容中的设定的参数，通过工控电脑对水泵运行时间、水泵的转速、各电磁阀门启闭的逻辑顺序等参数设定输入，并将设定数据传输至处理器模块中；

由工控电脑控制启动处理器模块，由处理器模块向各个电磁阀和水泵发出指令信号，具体为：

（一）低排量数据采集：

首先，第一水泵5、第一电磁阀6关闭；

第二电磁阀8、第三电磁阀12、第四电磁阀14开启，此时第一储罐1与第二储罐3之间建立起由第二管路7、三通2和第三管路13组成的流道。

下一步，根据工控电脑设置的参数，控制第二水泵9的转速，以模拟出施工时最低排量的状态，并通过第二水泵9将第一储罐1内的液体泵入第二储罐3内，运行过程中待标流量计10和标准流量计11数据稳定后分别记录显示数值为D1和B1，第二水泵9运行至设定的时间后，自动进入高排量数据采集状态。

（二）高排量数据采集：

下一步，根据工控电脑设置的参数，第二水泵9提高转速，以模拟出施工时高排量的状态，运行过程中待标流量计10和标准流量计11数据稳定后分别记录显示数据为D2和B2，第二水泵9运行至设定的时间时，自动进入液体回注模式；

（三）液体回注：

第二水泵9、第二电磁阀8、第三电磁阀12、第四电磁阀14关闭；

第一水泵5、第一电磁阀6开启，此时第一储罐1与第二储罐3之间建立起由第一管路4、三通2和第三管路13组成的流道，并且通过第一水泵5将第二储罐3内的液体回注至第一储罐1储存，然后将待标流量计10在第二管路7上拆除，准备校准后投入固井施工中使用，同时将下一个待标流量计10接入第二管路7上。

（四）公式计算：

待标流量计10在低排量和高排量下的数据分别为:D1和D2；

标准流量计11在低排量和高排量下的数据分别为:B1和B2；

待标流量计10标签上标注的推荐系数为:a

新系数=（D1+D2）÷2×a÷ [（B1 +B2）÷2]；

（四）标定报告书：

根据实验的内容，以及数据的计算，对待标流量计10填写标定报告书，并通过新系数对待标流量计10调校，使其准确的显示固井施工工况下的流量数据。

通过本系统能够模拟出高排量和低排量的流道环境，将待标流量计10和标准流量计11串联到流道中，通过标准流量计11来校准待标流量计10，从而获得待标流量计10的真实系数，并通过该系数对待标流量计10校准，使其能够显示在固井施工工况下的准确数据；

该操作步骤，同样适用于固井作业中已经产生磨损的流量计，将已经产生磨损的流量计作为待标流量计10接入第二管路7上，进行重新标定系数，使其能够重新准确显示流量数据，从而延长使用寿命。

值得注意的是，标准流量计11是检测部门以固井用水泥浆为流体所校准的，因此该流量计可以准确显示通入固井水泥浆时的流量数据，以此为标准流量计11来使用该系统校准其他的若干个固井施工用的流量计，从而大大降低委托检测部门对每个流量计通入泥浆校准的费用，同时使得本固井作业部门就能高效、便捷的校准所用的流量计。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上进行优化。

由于处理器模块、固态继电器和变频器等精密电子元件比较贵重，同时也为能够给这些电子元件提供稳定的运行环境，因此将处理器模块、固态继电器和变频器固定在控制箱的内部，该控制箱一般选用金属材质的控制箱。

控制箱体外壁上安装有控制按键板，控制按键板的输出端与处理器模块的输入端连接，该控制按键板用于手动下强制启停处理器模块，以防止某个电子元件发生故障时对其它电子元件造成损坏。

控制箱体的外壁上设有显示工作状态的双色指示灯，双色指示灯与处理器模块相连，将处理器模块的发出的错误指令以灯光的方式显示，从而更加直观的显示系统实时运行的状态，便于操作员及时对系统手动强制停车，一般来说双色指示灯为红绿两种颜色，红色灯代表故障提示状态，绿色灯代表正常通电运行状态。

实施例3

本实施例是在实施例1或实施例2的基础上进行优化。

使用时操作员一般在工控电脑前观察指令的正常运行，当待标流量计10、标准流量计11读数时，需要另一名操作员进行读取，因此为避免人工的浪费以及高度响应胜利油田要求向自动化发展号召，优选用电子式流量计作为标准流量计11，同时固井施工中的待标流量计10也选用电子流量计；

将待标流量计10和标准流量计11均与工控电脑连接，通过工控电脑的显示器直接显示两个流量计测量的数据，从而实现由一名操作员就能完成该系统的操作，降低人员成本的同时提高了自动化程度。

同时，还可以在第二管路7上位于第二水泵9和标准流量计11之间串联两个以上待标流量计10，通过串联多个待标流量计10，在同一组试验中对多个流量计进行检测，从而大大提高实验的效率。

本实用新型并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.固井用涡轮流量计标定系统，其特征在于：包括第一储罐、第二储罐和三通；

所述第一储罐的入口与三通的第一接口之间经第一管路顺序连接有第一水泵和第一电磁阀；

所述第一储罐的出口与三通的第二接口之间经第二管路顺序连接有第二电磁阀、第二水泵、待标流量计、标准流量计、第三电磁阀；

所述第二储罐的入口与三通的第三接口之间经第三管路连通，并且所述第三管路上连接有第四电磁阀；

还包括处理器模块、工控电脑；

所述处理器模块的输入端与工控电脑相连，所述工控电脑用以将设置的参数和指令并传输至处理器模块；

所述处理器模块的输出端分别与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一水泵和第二水泵相连，用以控制各个阀门和水泵的开关；

所述处理器模块与第二水泵之间还连接有变频器，所述处理器模块通过工控电脑的数据指令对变频器发出运行信号，以完成对第二水泵转速的控制。

2.根据权利要求1所述的固井用涡轮流量计标定系统，其特征在于：所述第二储罐出口的水平高度高于入口。

3.根据权利要求1所述的固井用涡轮流量计标定系统，其特征在于：所述处理器模块与第一水泵之间连接有固态继电器。

4.根据权利要求3所述的固井用涡轮流量计标定系统，其特征在于：还包括控制箱体，所述处理器模块、固态继电器和变频器固定在控制箱体的内部。

5.根据权利要求4所述的固井用涡轮流量计标定系统，其特征在于：所述控制箱体外壁上设有控制按键板，所述控制按键板的输出端与处理器模块的输入端连接，用于手动下强制启停处理器模块。

6.根据权利要求4所述的固井用涡轮流量计标定系统，其特征在于：所述控制箱体的外壁上设有显示工作状态的双色指示灯，所述双色指示灯与处理器模块相连。

7.根据权利要求1所述的固井用涡轮流量计标定系统，其特征在于：所述第二管路上位于第二水泵和标准流量计之间串联有两个以上待标流量计。

8.根据权利要求1所述的固井用涡轮流量计标定系统，其特征在于：所述待标流量计和标准流量计均为电子流量计，并且待标流量计和标准流量计均与工控电脑连接，用以将测量数据通过工控电脑直接显示。

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