[發明專利]一種基于相關傳感陣列的環空流量電磁測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201910054305.3
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109577957B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 葛亮;李丹;石明江;韋國暉;楊青;賴欣;胡澤;鄧魁;黃龍;曹洪;黃琪
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/10
• 分類號: E21B47/10
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.一種基于相關傳感陣列的環空流量電磁測量方法，采用環空流量電磁測量裝置，所述環空流量電磁測量裝置包括儀器外壁（2）、儀器內壁（3）、安裝在儀器內壁（3）的磁屏蔽罩（8）、以及位于由儀器外壁（2）和儀器內壁（3）形成的腔體內的A組勵磁測量裝置、B組勵磁測量裝置、信號檢測模塊（15）和信號處理模塊（16），A 組勵磁測量裝置、B 組勵磁測量裝置兩組勵磁測量相隔0.07～0.13m，所述A組勵磁測量裝置由A組殼體（9）、A組電極測量裝置（4）與A組勵磁線圈（5）組成，所述B組勵磁測量裝置由B組殼體（11）、B組電極測量裝置（13）與B組勵磁線圈（12）組成，所述A組電極測量裝置（4）與B組電極測量裝置（13）分別與信號檢測模塊（15）連接，信號檢測模塊（15）與信號處理模塊（16）連接，所述A組勵磁線圈（5）和B組勵磁線圈（12）各包含8個馬鞍形勵磁線圈，每個線圈之間成45度夾角擺放線圈繞制成“馬鞍形”，所述信號檢測模塊（15）包括環空流量信號通道、環空流量對比通道和環空測量相關器，其中環空流量信號通道由儀用放大單元、隔直濾波電路和次級放大單元依次連接組成，環空流量對比通道為信號發生單元，環空測量相關器由低頻干擾去除單元和信號抬升電路組成，其特征在于，包括如下步驟：

S1：系統電源給A組和B組的馬鞍形勵磁線圈通以交流電，通過磁屏蔽罩屏蔽磁場向管道內發散，A組和B組多個馬鞍形勵磁線圈僅在相距一定距離的環空外域分別激發出獨立均勻穩定的磁場，導電流體切割磁感線產生感應電動勢，A組和B組的電極測量裝置，分別測量相距一定距離的環空流道的弱流量信號；

S2：針對井下環空流量信號的頻譜特征，弱流量信號通過環空流量信號通道被放大到能夠推動環空測量相關器工作的電平，并將環空流量信號通道中隔直濾波電路的高通截止頻率設置為0.5Hz，低通截止頻率設置為400Hz，對信號的共模干擾、串模干擾以及電化學干擾進行抑制和濾除；

S3：利用DSP產生的勵磁信號作為對比信號，保證對比信號與環空流量信號的同頻同相；

S4：環空測量相關器完成被測信號與對比信號互相關函數運算，將低頻干擾去除單元的截止頻率設置為0.1Hz，相關器輸出信號通過信號低頻信號濾除電路濾除產生的倍頻信號，從而得到一個與流速呈正比的直流電壓信號；

S5：直流電壓信號通過信號抬升電路，將直流電壓信號抬升，利用DSP采集提取到的井下環空流量信號，通過互相關算法，改善信噪比和穩定性，同時DSP會自動對比當前時刻與前一時刻的流量值大小，當超過一定的閾值后，將自動報警。

2.根據權利要求1所述的一種基于相關傳感陣列的環空流量電磁測量方法，其特征在于，所述A組勵磁線圈（5）和B組勵磁線圈（12）的線圈匝數為500，線圈徑向厚度為2cm。

3.根據權利要求1所述的一種基于相關傳感陣列的環空流量電磁測量方法，其特征在于，所述A組電極測量裝置（4）和B組電極測量裝置（13）的電極測量端徑向穿過儀器外壁（2）朝外放置，感受環空外域流量信息，電極通過螺母（19）連接測量管段，電極內側套設有密封圈（20），起到對環空中流體的密封作用。

4.根據權利要求1或3所述的一種基于相關傳感陣列的環空流量電磁測量方法，其特征在于，所述A組電極測量裝置（4）與B組電極測量裝置（13）各包含8個電極，每個電極之間成45度夾角擺放。

5.根據權利要求1所述的一種基于相關傳感陣列的環空流量電磁測量方法，其特征在于，所述磁屏蔽罩（8）為由鋼質屏蔽材料構成的磁屏蔽罩，阻止磁場向井筒內發散，有益于僅在井筒內形成相對均勻的磁場以提高測量精度。

6.根據權利要求1所述的一種基于相關傳感陣列的環空流量電磁測量方法，其特征在于，所述信號處理模塊（16）由流量信號對比單元和自動預警模塊組成。