CN2387514Y - 应用于油水两相流测量的电导式相关流量传感器 - Google Patents

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刘兴斌
胡金海
张玉辉
袁智慧
周家强
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Abstract

本实用新型涉及油田测量生产井内的应用于油水两相流测量的电导式相关流量传感器,不受流体粘度影响。它是在集流器12和其上出口10、电路筒9形成的测量仪器,在该仪器上集流器12与出口10之间的外壳2里作绝缘衬套1,在该衬套的内壁上镶6个有间距的电极环,两端电极环作供电电极,中间两对电极分别与电路上集成块OP07B和集成块OP07C连接上,构成电导式相关流量传感器。它适用于水为连续相的油水两相流的流量测量。具有测量范围宽、流量测量下限低等优点。

Description

应用于油水两相流测量的电导式相关流量传感器
本实用新型涉及油田生产井内水为连续相的应用于油水两相流测量的电导式相关流量传感器,包含集流器和其上出口及电路筒。
在地面上,两相流量测量已有多种方法。应用较成熟的有涡轮流量计、差压流量计、超声波流量计、电磁流量计、热线风速仪、相关流量计等。对于井下多相流测量,由于受温度、压力、流体物性、仪器尺寸等条件限制,只有涡轮流量计获得较普遍的应用,涡轮流量计在井内油水两相条件下可实现较高精度的测量,但涡轮流量计仍具有以下不可克服的缺点:1、涡轮流量计具有可转动部件,涡轮轴承在井下环境中长期工作会有磨损。每次测量后的清洗、维修等因素都会严重地影响流量计的精度和可靠性。2、涡轮流量计测量的范围和精度受井内流体粘度影响严重。3、涡轮流量计存在着启动排量,即只有当井内液体流量大于某一流量值时才能驱动涡轮转动,涡轮流量计的启动排量一般大于1.0m3/d。
本实用新型的目的在于避免上述涡轮流量传感器存在的不足之处,而提供一种其测量范围及精度不受井内流体粘度影响的应用于油水两相流测量的电导式相关流量传感器。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来达到:由集流器和其上出口及电路筒构成的测量仪器,在该仪器上的集流器与其上出口之间的外壳里插有绝缘衬套,在该衬套的内壁上镶嵌6个有间距的电极环;其中两端电极环作供电电极,中间两对分别接于电路两个放大器上构成本传感器,可实现本目的。
本实用新型与上述涡轮流量传感器相比较可具有如下优点:电导式相关流量传感器的电极环镶嵌在传感器的内壁上,无转动部件,维护简单,仪表常数稳定,能大大提高仪器工作的可靠性,能够用于粘度大的聚合物产出井、出沙井等的流量测量。另外,由于两对测量电极之间的距离可充分减小,能有效地延伸流量测量下限。并且由于传感器结构简单,设计独特,适合井下的工作环境。相关流量计所得到的动态实验结果表明,相关流量传感器流速测量范围为0.02m/s-2.79m/s,流量测量范围宽,因此完全可用于低产液井的流量测量。另外,传感器具有较好的重复性及稳定性,重复性误差为3.2%,能进行可靠的流量测量。
附图1是由相关流量传感器等部件构成的相关流量计示意图。
附图2是图1上集流器12和其上出口10之间外壳2结构示意图。
附图3是图2上各电极环的电路连接图。
下面结合附图将对本实用新型做进一步的说明:由附图2结合附图1所示,在集流器12与其上出液口10之间于仪器外壳2里内壁上形成绝缘衬管1,在绝缘衬管1里内壁上形成6个有间距的凹形环槽,在每个环槽里镶电极环3,电极环4,电极环5,电极环6,电极环7,电极环8,两端电极环3、电极环8接于电路筒9中的恒流源上,中间电极环4、电极环5接于电路中运算放大器OP07C上及电极环6、电极环7接于电路中运算放大器OP07B上,构成相关流量传感器11。测量时,集流器12打开,流体从进液口13流入仪器内部,流经传感器11,由出液口10流出。其中恒流源是由输入电源Vi、运算放大器OP0A、电阻R1和电阻R2组成。
由上述方案形成相关流量传感器。传感器和电路接口如图3。其测量原理是利用互相关函数的峰值位置来确定流体通过传感器上、下游的相关时间或相关流速。其电路工作原理如下,当导电流体从传感内流过时,传感器上、下游的每对测量电极之间分别输出电导随机信号Cx(t)、Cy(t)。给供电电极供有一定频率的、恒定的交变电流,则电导随机信号变成调制电压信号,经电路放大解调处理后,就可检出随流体的流动而变化的电压信号Vx(t)、Vy(t)。将两路信号进行相关处理,可得到以时间延迟为变量的互相关函数Rxy(t)Rxy(τ)=1T∫OTVy(t)Vx(t-τ)dt----(1)]]>通过互相关函数运算求出峰值位置τ,τ为流体从传感器上游到下游的相关时间,相关时间τ的大小与流体的流量大小有关,流量增大τ减小,反之亦然,因此通过测量相关时间τ来求流体的流量。知道了τ,便知相关流速Pc=L/τ,L为上、下游两对测量电极之间的距离。实际流量Q=k1/τ或Q=k2Pc,其中k1、k2与流体的离散分布、流动廓形、敏感场形状及灵敏度空间分布等诸多因素有关,k1、k2值大小需根据实验来确定。
电导式相关流量计仪器由集流器、传感器、电路筒组成,如附图1所示。电导式相关流量计采用集流点测方式进行流量测量。测量时打开集流器进行集流,迫使流体全部从集流器进液口流入传感器,从传感器上出液口流出,给仪器供电,将上、下游两路由于流体流动产生的模拟电压信号接入地面仪器,进行相关运算,求出相关时间或相关速度。再根据流量和相关时间或相关速度的关系,求出实际流量。

Claims (1)

1.一种应用于油水两相流测量的电导式相关流量传感器,具有集流器(12)和其上出口(10)、电路筒(9),其特征在于:在集流器(12)与其上出口(10)之间的外壳(2)里插有绝缘衬套(1),在该衬套的内壁上镶嵌6个有间距的电极环,即电极环(3)、电极环(4)、电极环(5)、电极环(6)、电极环(7)和电极环(8);两端电极环(3)、电极环(8)作为供电电极:电极环(7)与电极环(6)接于电路放大器上;电极环(5)与电极环(4)接于电路另一放大器上。
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