CN216116219U - 一种用于测量页岩气田水池储水量的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于测量页岩气田水池储水量的装置，设置在页岩气田地层水池体内进行水位测量，包括底部固定在池体底面的量筒，量筒内设有带刻度的浮标；所述量筒与池体连通并由池体内的水进入量筒内将浮标沿量筒轴线方向推动；所述量筒顶部开口上设有限制浮标沿直线运动的支座，所述支座上具有与浮标配合指示水位的指标；所述量筒底部与池体密封连接，并在高于池体底部至少50cm的位置设有量筒与池体连通的进水开口。

Description

一种用于测量页岩气田水池储水量的装置

技术领域

本实用新型属于油气田地层水处理技术领域，具体涉及一种用于测量页岩气田水池储水量的装置。

背景技术

页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，中国的页岩气可采储量较大。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产页岩气分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。

由于页岩气藏超低渗透率和低孔隙度，水平井需经过多级大规模水力压裂处理，才能保证页岩气藏经济生产。压裂增产技术是页岩气成功开发的核心技术之一。水力压裂以清水为压裂剂，常用于埋深较大、地层压力较高的储层，对支撑剂的需求较少，无须表面活性剂和稳定剂，且很少需要泵来增压，故成本较低。水力压裂是清洁压裂技术，能够清洗裂缝，可在一定程度上额外提高储层的渗透率。

在页岩气开发过程中由于地层水采出量较大，部分单井高达1800方/天，且水温较高，经常达到100摄氏度以上。目前通行的方法是：采出地层水先存储在本站水池中，然后用泵通过管线输到地层水处理站集中处理。为了准确计量产出地层水，井站员工每班需要用卷尺测量水池空高，进行计量。由于水温较高，池面雾气太大，存在视线模糊，造成计量误差；池边湿滑，可能导致员工跌落至气田水池，产生较大的安全隐患。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于测量页岩气田水池储水量的装置，通过简单的量筒结构能够有效的避免人工进行测量不准确且存在安全隐患的问题。

本实用新型所采用的技术方案为：

第一方面，本实用新型公开一种用于测量页岩气田水池储水量的装置，设置在页岩气田地层水池体内进行水位测量，包括底部固定在池体底面的量筒，量筒内设有带刻度的浮标；

所述量筒与池体连通并由池体内的水进入量筒内将浮标沿量筒轴线方向推动；

所述量筒顶部开口上设有限制浮标沿直线运动的支座，所述支座上具有与浮标配合指示水位的指标；

所述量筒底部与池体密封连接，并在高于池体底部至少50cm的位置设有量筒与池体连通的进水开口。

由于页岩气开采过程中会有大量的水渗出，需要将渗出的水收集后统一处理，而本实用新型中的池体则是用于临时存储页岩气开采过程中的地层水的结构。池体具有进水管，而本实用新型的量筒为了减小进水水流对量筒内水位的影响，则会远离进水口一侧设置。整个量筒为防腐塑料制成的管材，具有上下两个开口。

而浮标是设置在量筒内的杆状结构，其端部具有遇水提供浮力的结构，当量筒中具有液体时，通过其浮力使整个浮标向上运动，由于量筒与池体连通，故量筒内水位与池体水位相同，整个浮标的上升高度能够反映池体中水位的高低。

整个量筒的高度高于池体的高度，其底面固定在池体底部，并具有密封处理，避免水从其底部缝隙处进入。因为池体内的水具有大量泥沙等杂质，该固态不溶物会形成沉淀，则一般池体底部的污泥高度低于50cm，则将量筒的进水开口设置高于50cm能够避免污泥的进入或堵塞进水开口。

而量筒的上部开口高于水面，且其中的浮标端部也高于量筒的上开口，避免因水位下降过多而导致其端部下沉入量筒内，由于其较小的截面直径势必导致其在失去支架的限制作用下产生倾斜摆动，无法进行水位测量。而上述的支架是设置在量筒开口处用于限制浮标沿直线运动的结构，其与量筒开口可拆卸连接，且所谓的直线运动并不只是标准的线性运动，而是通过限定其内侧引导面与浮标之间的间隙来限制在浮标，使其摆动的幅度被限制在一定范围内，从而尽可能沿直线运动。在浮标表面设有标准的尺寸标识，通过设定合适的指标位置，从而使操作员能够在一定距离内清楚的观察水位高度。

结合第一方面，本实用新型提供第一方面的第一种实施方式，所述量筒为单层筒身结构，所述进水开口为设置在量筒表面并在轴线方向等距布置的多个进水孔。

值得说明的是，首先进水孔为小孔设计，通过恰当的孔径控制能够使池体中的水的进入流速固定，避免从池体进水口处突然出现的大流量地层水冲击时对量筒内的水位造成较大影响。而多个进水孔能够保证较大的进水流量，且竖向设计相较于环形设置方式能够有效的避免对量筒管身的结构强度影响。由于整个量筒为薄壁管材结构，并具有较高的高度，若环向开口势必会导致其出现环形应力集中，并在池体内出现水流冲击时会沿环形线出现断裂。由于具有较高的高度，则在高度方向上的进水孔无法形成有效的缺陷长度，只是降低了整个管体局部的抗扭强度，但因池体内无法形成扭转力，故影响程度较小。

结合第一方面，本实用新型提供第一方面的第二种实施方式，所述量筒底部还设有进水套筒，所述进水套筒套设在量筒外侧并通过多个设置在其间隙处的连接块与量筒固定连接；

所述进水套筒底部开口与池体底面密封连接，所述进水开口为进水套筒上部开口与量筒外壁所形成的环形间隙；

所述量筒底部开口与进水套筒底部具有间隙，从环形间隙进入的水向下运动后从底部间隙进入量筒内。

与上述实施方式不同的是，这种采用套筒式结构设计不仅能够提供较好的缓冲效果，且进水量能够保证，还能够提高量筒本身的结构强度。由于外部的进水套筒截面尺寸大于量筒本身，并通过多个连接块与量筒形成一体式结构，则多层底部结构能够提高量筒局部的抗弯折性能。同时由于上部开口具有一定间隙，且进水套筒的上开口大于50cm，也能够保证进水高度在合适位置。

结合第一方面或第一方面的第一种实施方式，本实用新型提供第三方面的第一种实施方式，所述量筒上部开口外延具有装配端，所述支座具有与装配端配合接触的卡板，所述卡板上设有固定孔，通过向固定孔内插入螺栓并穿入装配端实现固定连接。

由于量筒本身为圆柱形结构，且为防腐塑料材质，若采用普通的嵌套结构连接，量筒会因为长时间使用后端口发生形变，使其嵌套过程受阻，在拆装时因尺寸变化而影响装配效率。故将量筒上部开口处进行优化，在其表面设有两个装配端。所谓的装配端是指曲面部分向外突出形成平整的端面，通过在该端面上设置螺栓固定结构使其形成较为稳定的固定连接关系，同时也能够在产生一定形变时不影响拆装效率。

结合第一方面的第三种实施方式，本实用新型提供第一方面的第四种实施方式，所述支座具有相互连接的内圈与外圈，所述内圈具有引导浮标上下直线移动的限位通道，所述限位通道的内径沿单侧渐进变化。

结合第一方面的第四种实施方式，本实用新型提供第一方面的第五种实施方式，所述卡板设置在外圈外延，在内圈下部设有多个贴合量筒内壁的内抵块。

结合第一方面的第四种实施方式，本实用新型提供第一方面的第六种实施方式，所述外圈上还设有卡座，所述指标具有深入卡座内进行过盈配合的插接端。

结合第一方面的第四种实施方式，本实用新型提供第一方面的第七种实施方式，所述浮标下部可拆卸连接有浮球，并在浮球与浮标之间设置有用于连接的连接杆。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过简单的量筒浮标结构，并对其局部结构进行优化调整，从而适用于页岩气开采水池的储水量检测，避免现有人工进行检测所造成的准确度较差和安全隐患较大的问题，且由于其采用简单的机械结构，使用和维护成本均低于电子水位计，并不需要额外设置供电线路。

附图说明

图1是本实用新型中测量储水量的装置设置在水池角落内的侧视图；

图2是本实用新型中测量储水量的装置设置在水池角落内的轴侧图；

图3是本实用新型中测量储水量的装置下部设有进水孔状态的正视图；

图4是本实用新型中测量储水量的装置下部设有进水孔状态的轴侧图；

图5是本实用新型中测量储水量的装置下部设有进水套筒的正视图；

图6是本实用新型中测量储水量的装置下部设有进水套筒的轴侧图；

图7是本实用新型中浮标和支座的正面示意图；

图8是本实用新型中浮标和支座的轴侧示意图；

图9是本实用新型图8中的A局部放大示意图；

图10是本实用新型支座部分的第一轴侧示意图；

图11是本实用新型支座部分的第二轴侧示意图。

图中：1-池体，2-量筒，2.1-装配端，2.2-连接杆，3-浮标，4-进水孔，5-支座，5.1-固定孔，5.2-卡板，5.3-内抵块，5.4-外圈，5.5-内圈，5.6-卡座，6-进水套筒，7-浮球，8-指标。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步阐释。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

由于页岩气开采过程中会有大量的水渗出，需要将渗出的水收集后统一处理，而本实用新型中的池体1则是用于临时存储页岩气开采过程中的地层水的结构。池体1具有进水管，而本实用新型的结构为了减小进水水流对内部水位的影响，则会远离进水口一侧设置。

具体来说，本实施例公开一种用于测量页岩气田水池储水量的装置，设置在页岩气田地层水池体1内进行水位测量，包括底部固定在池体1底面的量筒2，量筒2内设有带刻度的浮标3；所述量筒2与池体1连通并由池体1内的水进入量筒2内将浮标3沿量筒2轴线方向推动；所述量筒2顶部开口上设有限制浮标3沿直线运动的支座5，所述支座5上具有与浮标3配合指示水位的指标8；所述量筒2底部与池体1密封连接，并在高于池体1底部至少50cm的位置设有量筒2与池体1连通的进水开口。

整个量筒2为防腐塑料制成的管材，具有上下两个开口。而浮标3是设置在量筒2内的杆状结构，其端部具有遇水提供浮力的结构，当量筒2中具有液体时，通过其浮力使整个浮标3向上运动，由于量筒2与池体1连通，故量筒2内水位与池体1水位相同，整个浮标3的上升高度能够反映池体1中水位的高低。

如图3和图4所示，进水开口为设置在量筒2表面并在轴线方向等距布置的多个进水孔4。进水孔4为小孔设计，通过恰当的孔径控制能够使池体1中的水的进入流速固定，避免从池体1进水口处突然出现的大流量地层水冲击时对量筒2内的水位造成较大影响。而多个进水孔4能够保证较大的进水流量，且竖向设计相较于环形设置方式能够有效的避免对量筒2管身的结构强度影响。由于整个量筒2为薄壁管材结构，并具有较高的高度，若环向开口势必会导致其出现环形应力集中，并在池体1内出现水流冲击时会沿环形线出现断裂。由于具有较高的高度，则在高度方向上的进水孔4无法形成有效的缺陷长度，只是降低了整个管体局部的抗扭强度，但因池体1内无法形成扭转力，故影响程度较小。

量筒2上部开口外延具有装配端2.1，所述支座5具有与装配端2.1配合接触的卡板5.2，所述卡板5.2上设有固定孔5.1，通过向固定孔5.1内插入螺栓并穿入装配端2.1实现固定连接。由于量筒2本身为圆柱形结构，且为防腐塑料材质，若采用普通的嵌套结构连接，量筒2会因为长时间使用后端口发生形变，使其嵌套过程受阻，在拆装时因尺寸变化而影响装配效率。故将量筒2上部开口处进行优化，在其表面设有两个装配端2.1。所谓的装配端2.1是指曲面部分向外突出形成平整的端面，通过在该端面上设置螺栓固定结构使其形成较为稳定的固定连接关系，同时也能够在产生一定形变时不影响拆装效率。

支座5具有相互连接的内圈5.5与外圈5.4，内圈5.5具有引导浮标3上下直线移动的限位通道，所述限位通道的内径沿单侧渐进变化。浮标3下部可拆卸连接有浮球7，并在浮球7与浮标3之间设置有用于连接的连接杆2.2。

实施例2：

本实施例同样公开一种用于测量页岩气田水池储水量的装置，首先如图1和图2所示，图中展示了该柱状设备设置在池体1中的状态。图中右侧为进水管，若进水量陡增，会对池体1内部造成一定的水流冲击，由于局部冲击会导致该装置内水位变化较大，为了降低进水管对其造成的冲击影响，会将该装置设置在远离进水口或进水管一侧的角落。

且由于设置在角落，致使该装置离池体1内壁之间的间距较小，可在池体1上设置合适的支撑结构进行连接，避免水流流动对整个柱状设备造成结构影响。

具体来说，该装置如图5-11所示，包括一个管型的量筒2和设置在量筒2内的浮标3。该浮标3结构同样为空心管体结构，由于仅作为刻度标识，故将其内壁尽可能降至最薄，所带来的重量变化足以使其在一定浮力下沿水位快速上下移动。

浮标3本体为截面半径恒定的杆状结构，而其底部端部截面半径降低，并具有螺纹孔，用于连接连接杆2.2。该连接杆2.2周向表面具有内六角形状，便于使用工具将其与量筒2连接。在连接杆2.2端部设有一个不锈钢的浮球7，该浮球7最大半径小于量筒2的最大半径，使其能够在量筒2内自由移动。且由于是可拆卸结构设计，根据不同的使用场景可更换不同尺度的浮标3本体。

进一步地，在量筒2底部还设有一个进水套筒6，进水套筒6套设在量筒2外侧并通过多个设置在其间隙处的连接块与量筒2固定连接；进水套筒6底部开口与池体1底面密封连接，而上述实施例1中所述的进水开口在本实施例中即为进水套筒6上部开口与量筒2外壁所形成的环形间隙；量筒2底部开口与进水套筒6底部具有间隙，从环形间隙进入的水向下运动后从底部间隙进入量筒2内。

这种采用套筒式结构设计不仅能够提供较好的缓冲效果，且进水量能够保证，还能够提高量筒2本身的结构强度。由于外部的进水套筒6截面尺寸大于量筒2本身，并通过多个连接块与量筒2形成一体式结构，则多层底部结构能够提高量筒2局部的抗弯折性能。同时由于上部开口具有一定间隙，且进水套筒6的上开口大于50cm，也能够保证进水高度在合适位置。

进一步地，为了限制浮标3在量筒2中尽可能沿竖向方向进行直线运动，在量筒2上部开口处设有支座5，该支座5结构包括内圈5.5和外圈5.4，外圈5.4上设有两个向下延伸的卡板5.2，通过卡板5.2与量筒2开口处的装配端2.1端面贴合，并通过螺栓进行固定连接。

而在外圈5.4上表面还设有卡座5.6，该卡座5.6内设有卡槽，通过卡槽配合有指标8，指标8为箭头形状，其端部指向浮标3的标尺表面，用于示意。而在内圈5.5中部具有向下延伸的筒状结构，其该筒状结构的下开口大于上开口，其内径从上之下逐渐增大，使得浮标3的本体在该筒状结构内被限制仅能沿直线进行运动。

在外圈5.4下部还设有多个内抵块5.3，内抵块5.3表面与量筒2内壁贴合，并在其下端部具有弧形面，当浮标3移动至最高处时，浮球7能够与该内抵块5.3弧形表面接触，通过该结构限制其继续向上运动。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (8)

1.一种用于测量页岩气田水池储水量的装置，设置在页岩气田地层水池体(1)内进行水位测量，其特征在于：包括底部固定在池体(1)底面的量筒(2)，量筒(2)内设有带刻度的浮标(3)；

所述量筒(2)与池体(1)连通并由池体(1)内的水进入量筒(2)内将浮标(3)沿量筒(2)轴线方向推动；

所述量筒(2)顶部开口上设有限制浮标(3)沿直线运动的支座(5)，所述支座(5)上具有与浮标(3)配合指示水位的指标(8)；

所述量筒(2)底部与池体(1)密封连接，并在高于池体(1)底部至少50cm的位置设有量筒(2)与池体(1)连通的进水开口。

2.根据权利要求1所述的一种用于测量页岩气田水池储水量的装置，其特征在于：所述量筒(2)为单层筒身结构，所述进水开口为设置在量筒(2)表面并在轴线方向等距布置的多个进水孔(4)。

3.根据权利要求1所述的一种用于测量页岩气田水池储水量的装置，其特征在于：所述量筒(2)底部还设有进水套筒(6)，所述进水套筒(6)套设在量筒(2)外侧并通过多个设置在其间隙处的连接块与量筒(2)固定连接；

所述进水套筒(6)底部开口与池体(1)底面密封连接，所述进水开口为进水套筒(6)上部开口与量筒(2)外壁所形成的环形间隙；

所述量筒(2)底部开口与进水套筒(6)底部具有间隙，从环形间隙进入的水向下运动后从底部间隙进入量筒(2)内。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于测量页岩气田水池储水量的装置，其特征在于：所述量筒(2)上部开口外延具有装配端(2.1)，所述支座(5)具有与装配端(2.1)配合接触的卡板(5.2)，所述卡板(5.2)上设有固定孔(5.1)，通过向固定孔(5.1)内插入螺栓并穿入装配端(2.1)实现固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于测量页岩气田水池储水量的装置，其特征在于：所述支座(5)具有相互连接的内圈(5.5)与外圈(5.4)，所述内圈(5.5)具有引导浮标(3)上下直线移动的限位通道，所述限位通道的内径沿单侧渐进变化。

6.根据权利要求5所述的一种用于测量页岩气田水池储水量的装置，其特征在于：所述卡板(5.2)设置在外圈(5.4)外延，在内圈(5.5)下部设有多个贴合量筒(2)内壁的内抵块(5.3)。

7.根据权利要求5所述的一种用于测量页岩气田水池储水量的装置，其特征在于：所述外圈(5.4)上还设有卡座(5.6)，所述指标(8)具有深入卡座(5.6)内进行过盈配合的插接端。

8.根据权利要求5所述的一种用于测量页岩气田水池储水量的装置，其特征在于：所述浮标(3)下部可拆卸连接有浮球(7)，并在浮球(7)与浮标(3)之间设置有用于连接的连接杆(2.2)。

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