[實(shí)用新型]一種井下超聲波多普勒流量測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120006036.2
• 申請(qǐng)日: 2011-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202194645U
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周建良;蔣世全;許亮斌;張培芬;陳紅新;盛磊祥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)海洋石油總公司;中海石油研究中心
• 主分類(lèi)號(hào): E21B47/00
• 分類(lèi)號(hào): E21B47/00;E21B47/107;E21B47/26
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種油田井流量測(cè)量裝置，特別是關(guān)于一種井下超聲波多普勒流量測(cè)量裝置。?

背景技術(shù)

在油氣田的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，油氣井中的產(chǎn)液成分主要包括油、氣、水三相。目前，利用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大的井上多相分離計(jì)量技術(shù)，計(jì)量多相流的流速、離散相密度、體積流量和質(zhì)量流量等生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)，尤其是其中的流體流速和總體積流量，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)量、管理和控制等具有重大意義。但是，隨著石油工業(yè)的發(fā)展區(qū)域逐漸向沙漠、海洋和環(huán)境條件惡劣的極地等地區(qū)轉(zhuǎn)移，伴隨而來(lái)的是，諸如平臺(tái)面積小、安裝空間有限、投資成本低等方面的限制，使得傳統(tǒng)的多相分離計(jì)量失去了自身的優(yōu)勢(shì)。?

針對(duì)原油粘度大、易吸附、雜質(zhì)含量高和含有抗凝劑等特性，以及開(kāi)采系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)和檢修方面存在的問(wèn)題，當(dāng)前使用頻率較高的測(cè)量?jī)x器包括：容積式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)和電磁流量計(jì)等。其中容積式流量計(jì)是通過(guò)內(nèi)部轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，被測(cè)流體通過(guò)計(jì)量室排出的次數(shù)作為依據(jù)進(jìn)行計(jì)量的。由于存在機(jī)械轉(zhuǎn)子、軸、軸承和齒輪等機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，計(jì)量表容易磨損，導(dǎo)致維護(hù)量較大，特別是對(duì)于含雜質(zhì)較多的油漿，過(guò)濾網(wǎng)容易堵塞，造成計(jì)量表無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)量。渦輪流量計(jì)盡管具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力損失小、渦輪轉(zhuǎn)速與流量之間有很好的線(xiàn)性關(guān)系等優(yōu)勢(shì)，但是渦輪流量計(jì)的儀器常數(shù)易受長(zhǎng)期工作及維修的影響，使得測(cè)量精度降低，而且渦輪流量計(jì)同樣存在易被雜質(zhì)堵塞而無(wú)法測(cè)量的問(wèn)題。電磁流量計(jì)只能測(cè)量導(dǎo)電的液體，而加入原油中的抗凝劑的導(dǎo)電性較弱或不具有導(dǎo)電性，因此無(wú)法應(yīng)用。?

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種方便、快捷，并能夠準(zhǔn)確地對(duì)流量進(jìn)行測(cè)量的井下超聲波多普勒流量測(cè)量裝置。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：一種井下超聲波多普勒流量測(cè)量裝置，其特征在于：它包括超聲波發(fā)射單元、超聲波接收單元、信號(hào)處理單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；所述超聲波發(fā)射單元包括一驅(qū)動(dòng)單元和一發(fā)射探頭，所述超聲波接收單元為一反射探頭，所述發(fā)射探頭和反射探頭對(duì)稱(chēng)設(shè)置在油管外壁上，所述發(fā)射探頭和反射探頭分別包括一外殼，兩所述外殼內(nèi)分別傾斜設(shè)置有一支撐隔板，兩所述支撐隔板上分別粘貼有一壓電元件；所述信號(hào)處理單元包括模擬信號(hào)處理單元和數(shù)據(jù)處理單元，所述模擬信號(hào)處理單元包括帶通濾波與解調(diào)放大器、低通濾波器、信號(hào)放大器和?光電耦合器；所述帶通濾波與解調(diào)放大器對(duì)反射超聲波進(jìn)行濾波、放大，并解調(diào)出反射超聲波信號(hào)與預(yù)置的激勵(lì)信號(hào)之間的一頻偏信號(hào)，所述頻偏信號(hào)依次經(jīng)所述低通濾波器進(jìn)行高頻噪聲濾除、所述輸入信號(hào)放大器放大和所述光電耦合器進(jìn)行電-光-電轉(zhuǎn)換后，輸入所述數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)處理單元包括中央處理器、外圍電路、電流/電壓變換器件和外圍接口；所述中央處理器包括A/D采樣模塊、定時(shí)中斷服務(wù)程序、數(shù)據(jù)緩存區(qū)和CPU；所述A/D采樣模塊對(duì)頻偏信號(hào)進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)定時(shí)中斷服務(wù)程序和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)進(jìn)入所述CPU，所述CPU內(nèi)預(yù)置有儀表參數(shù)和管道體積流量的計(jì)算公式，經(jīng)計(jì)算得到的流體多相流的瞬時(shí)流速、累計(jì)流量類(lèi)數(shù)據(jù)量，輸入所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中。?

本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本實(shí)用新型由于采用超聲波多普勒流量測(cè)量方式對(duì)井下多相流進(jìn)行測(cè)量，因此與常規(guī)計(jì)量油井產(chǎn)液量的流量計(jì)相比，不但體積小不占用管道通徑，不對(duì)流體產(chǎn)生附加阻力，而且精度高，是一種理想的節(jié)能型流量計(jì)。2、本實(shí)用新型測(cè)量裝置不受被測(cè)油體的溫度、壓力、粘度、密度的影響，具有較好的時(shí)間穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性和抗腐蝕性，可長(zhǎng)期應(yīng)用于井下多相流的流量監(jiān)測(cè)。3、本實(shí)用新型裝置的換能器發(fā)出的聲波不致引起被測(cè)流體流場(chǎng)形態(tài)的改變，同時(shí)又有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使接收到的載有流量信息的聲信號(hào)有最大的信噪比，可以獲得最大的多普勒頻移，以方便計(jì)算油管中的瞬時(shí)流速、累積流量。4、本實(shí)用新型裝置功率小，體積輕巧，分辨率高，對(duì)流速變化響應(yīng)快，如果測(cè)試條件不變時(shí)儀表的重復(fù)性好。5、本實(shí)用新型由于采用井下安裝方式，因此可以實(shí)時(shí)獲取多相數(shù)據(jù)量，不受測(cè)量時(shí)間限制，有效地降低了因測(cè)量而造成的產(chǎn)量損失，進(jìn)而達(dá)到了節(jié)省油田投資、運(yùn)行和維護(hù)的費(fèi)用，便于油田管理的目的。本實(shí)用新型適用于油氣田開(kāi)發(fā)中生產(chǎn)井井下多相流量的實(shí)時(shí)測(cè)量。?

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖。?

圖2是本實(shí)用新型發(fā)射探頭和接收探頭安裝示意圖。?

圖3是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖4是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元中數(shù)據(jù)處理單元框圖。?

圖5是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元中外圍電路框圖。?

具體實(shí)施方式