[實用新型]一種基于電橋平衡的油氣海管攜砂量在線監(jiān)測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520527961.8
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN204855313U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李清平;王凱;周怡諾;陳一健;敬加強;鄭思佳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油總公司;中海油研究總院
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;劉美麗

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種油氣海管攜砂量在線監(jiān)測裝置，特別是關(guān)于一種基于電橋平衡的油氣海管攜砂量在線監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

針對疏松砂巖及膠結(jié)較弱地層出砂與防砂的矛盾，考慮到某些地層易出砂的實際情況，提出在地層適量出砂情況下，通過調(diào)節(jié)進口產(chǎn)量控制出砂量，從而更經(jīng)濟、快速地開發(fā)油氣藏。然而，未被脫除的砂粒通過流體的攜流作用于彎頭、閥門等生產(chǎn)設(shè)備，出砂嚴(yán)重時會導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)施磨損穿孔，對人員安全、經(jīng)濟生產(chǎn)及周圍環(huán)境造成極大威脅，增大生產(chǎn)成本的同時更不利于生產(chǎn)率的提高。準(zhǔn)確、實時地監(jiān)測管道出砂技術(shù)嚴(yán)重制約著我國油氣田的發(fā)展，目前，國內(nèi)外常采用聲波法(AE法)與電阻法(ER法)監(jiān)測管道出砂量，并取得了顯著經(jīng)濟效益，但國內(nèi)尚未研制出利用電阻變化進行出砂量在線監(jiān)測的探測器。

現(xiàn)階段，美國存在采用壓電陶瓷作為敏感元件，接受顆粒的撞擊信號，進而推算出管道的攜砂量的方法。中國存在利用壓電薄膜與高頻信號感受裝置分別接受顆粒沖擊信號，進行油氣井實時出砂監(jiān)測的方法。但是，聲波法有其致命的弱點，即由于流體、外界等噪聲干擾對監(jiān)測精度影響較大，監(jiān)測的出砂結(jié)果隨著后期對聲波處理方式不同而差異較大，且不能用于監(jiān)測生產(chǎn)設(shè)備的沖蝕量。如圖1所示，美國現(xiàn)有技術(shù)中提出的ER法出砂量監(jiān)測系統(tǒng)是以沖蝕探測器為基礎(chǔ)，其中包括4個在特殊環(huán)境下耐腐蝕的Monel400合金制成的探測器傳感元件20(電阻元件)。每一個長為L、厚為H、寬為W的探測器傳感元件上都供給恒流電流I，通過測量探測器傳感元件20兩端的電位降U，可直接監(jiān)測到每個探測器傳感元件20的微電阻變化。探測器傳感元件20電阻R與其寬度W之間呈反比關(guān)系，當(dāng)生產(chǎn)介質(zhì)攜帶砂粒撞擊探測器傳感元件20而受到?jīng)_蝕時，可連續(xù)地測得電阻增量，從而確定探測器傳感元件20厚度減小值，并借助理論沖蝕模型將探測器傳感元件20寬度損失轉(zhuǎn)換成流體中的攜砂量，并通過在探測器殼體21背部安裝一易受溫度影響但不受砂粒影響的基準(zhǔn)元件，以彌補溫度變化對探測器傳感元件20電阻的影響。然而，由于Monel400合金溫度系數(shù)相對較大，約為1.9×10^-3K^-1，采用Monel400合金制成的探測器傳感元件20并不滿足測量精度要求。為了提高測量精度，現(xiàn)有技術(shù)僅將探測器傳感元件20材料換成溫度系數(shù)相對較小且穩(wěn)定的康銅合金(或錳銅合金)。雖然，ER法具有測量簡單、適用范圍廣等優(yōu)點，但微弱的電阻變化對數(shù)據(jù)采集電路要求相當(dāng)高，能否準(zhǔn)確地表征其厚度減小值關(guān)系到?jīng)_蝕監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測誤差的高低，其監(jiān)測精度隨現(xiàn)場條件有較大起伏，且對低濃度砂沖蝕監(jiān)測反應(yīng)較遲鈍，此外探測器傳感元件20的有效使用壽命相對較短。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種能夠精確、靈敏地監(jiān)測油氣海管攜砂量的基于電橋平衡的油氣海管攜砂量在線監(jiān)測裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案：一種基于電橋平衡的油氣海管攜砂量在線監(jiān)測裝置，其特征在于：它包括一第一支管、一第二支管、一電動旋轉(zhuǎn)裝置、一傳動軸、一支撐殼體、四傳感元件、一恒壓供電系統(tǒng)、一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、一單片機和一計算機，每一所述傳感元件采用電阻值相同的電阻元件；實驗用管道上設(shè)置一通孔，所述支撐殼體穿過所述通孔垂直插設(shè)到所述管道內(nèi)部，所述通孔上固定設(shè)置所述第一支管，所述第一支管內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)螺紋；所述第二支管外部設(shè)置有與所述第一支管的內(nèi)螺紋配合使用的外螺紋，所述第一支管和所述第二支管通過螺紋連接；所述第二支管的頂部固定設(shè)置所述電動旋轉(zhuǎn)裝置，所述電動旋轉(zhuǎn)裝置的輸出軸連接所述傳動軸的一端，所述傳動軸的另一端固定連接所述支撐殼體的頂部；所述支撐殼體為長方體結(jié)構(gòu)，所述支撐殼體的四個側(cè)面依次沖蝕面a、b、c、d，每一所述傳感元件分別固定設(shè)置在四個所述沖蝕面上，所述支撐殼體與所述傳感元件之間設(shè)置有絕緣物質(zhì)；所述a、b、c、d四個沖蝕面上的傳感元件組成平衡電橋，相鄰所述沖蝕面上的傳感元件之間通過導(dǎo)線對立連接，即所述a、d沖蝕面和所述b、c沖蝕面上的傳感元件分別作為一組測試面，相鄰安裝在所述支撐殼體上，且所述a、d沖蝕面和所述b、c沖蝕面上的所述傳感元件分別位于平衡電橋的對位；所述恒壓供電系統(tǒng)用于為所述單片機和所述電動旋轉(zhuǎn)裝置進行供電，且通過所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向平衡電橋的電源輸入端進行供電，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集所述平衡電橋的輸出端信號u(t)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電連接所述單片機和所述計算機。

所述傳感元件采用鎳銅合金材料制備的橫截面為矩形的長方體結(jié)構(gòu)。

所述支撐殼體采用304不銹鋼材料制備而成。