小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計的制作方法
【專利說明】小流量超臨界二氧化碳井下滿街流量計
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及石油開采中使用的井下生產測試技術領域，特別是涉及一種小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計。
【背景技術】
[0003]二氧化碳(CO2)驅已經成為國內外油田開發一種重要接替技術，它不但能提高油田采收率，還有利于C02減排，保護環境，因此得到了各油田的重視和應用。目前井下注CO2都是采用的多油層合注工藝。由于油藏的非均質性，地質學家提出了分層注氣的要求。對于多薄油層的分注來說，各層的配注量可能很小。C02在井下處于超臨界狀態，其粘度接近氣體的粘度。小流量和低粘度給井下分層測試帶來了困難。
[0004]可以借鑒的測試技術是井下分層注水技術中使用的測試流量計。井下分層注水測試多使用電磁式流量計，由于0)2和水的導電特性不同，電磁式流量計不能用于測量0)2的流量。
[0005]也有使用井下渦街流量計進行分層注水測試的。中國專利局2007年12月26日授權了一種“小排量集流井下渦街流量計”，其專利申請日是2006年12月21日，專利申請號是200620166863.7，該專利公開的流量計是在本體上設置兩個通道，水從其中一個通道流過進行測試。該技術若用于測試超臨界0)2的流量會存在三個問題:一是，渦街流量計的測試探頭測得的是流體的流速，需要經過結合密封計算才能得到流體的質量流量或標況氣體流量，但超臨界二氧化碳的密度受溫度和壓力的影響變化很大，如果沒有在流量測試探頭附近獲得準確的溫度和壓力，就不能測得準確的CO2流量。二是，渦街流量計的流道的橫截面一般是圓形的，這種形狀的流道用于測量較低流量(如0.2噸/小時)的超臨界二氧化碳時，其阻流體產生的旋渦很弱，測試探頭難以測到信號。三是，集流流量計在測試時需要有密封件密封流量計本體與流道的環空，如果僅使用密封圈來密封，密封圈下下井的過程中很容易被損傷。
【發明內容】
[0006]為解決上述技術問題，發明了小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，該發明的流量計能夠實現準確測量井下小流量超臨界co2，并能提高測試成功率。
[0007]本發明采用了如下的技術方案:
小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，測量短節本體上部設線路板倉，線路板安裝在線路板倉內，測量短節本體下部于線路板倉以下設平行軸向電纜道和內流道，電纜安裝在電纜道內，內流道側壁設置阻流體和旋渦探頭，內流道上端設進氣孔，在進氣孔和阻流體之間于內流道側壁設置溫度探頭和壓力探頭；內流道的橫截面呈近橢圓形；密封短節連接在測量短節以下，密封短節本體上同樣設有平行軸向電纜道和內流道，且與測量短節的電纜道和內流道相通；密封短節的內流道下端設出氣孔；密封短節本體下部設電機倉，電機固定在電機倉的頂部，電機驅動傳動輪，傳動輪設外螺紋，電機倉側壁設長條形導孔，電機倉內設螺紋套，螺紋套從內部密封導孔，螺紋套設內螺紋并與傳動輪的外螺紋相配合；密封短節外部設臺階并套有密封環，密封環以下設擠壓套套在密封短節外，擠壓套與螺紋套通過連接筋相固定。
[0008]優選實施例，內流道的橫截面有兩條平行的邊，兩端呈半圓形，橫截面的長寬比為2.0 ?2.8ο
[0009]與現有技術相比，本發明的有益效果是:一方面，由于采用了橫截面為近橢圓形的特殊流道，使得渦街旋渦發生體產生的旋渦信號增強，更有利于小流量0)2的測量。另一方面，在本發明的流量計的外周設置了密封環，實現了集流測試，也就是所有的0)2流量都是經過了內流道向下流動，較外流式、非集流式的測試方法來講，本發明從流動方式上加強了小流量的CO2測量。第三，在內流道于旋渦探頭附近設置壓力與溫度探頭，是在旋渦探頭最近的距離上測得的流經旋渦探頭的CO2的溫度和壓力，用這樣測得的流速、溫度與壓力來計算0)2的質量流量更加準確。第四，密封環在常態下其外徑較密封短節的外徑小，下井過程不會被損傷，用于提高測試成功率。
【附圖說明】
[0010]前面簡單地描述了本發明，接下來參考描述本發明的以下具體實施例的圖紙進一步、詳細地敘述本發明。這些圖紙只描述了該發明的一些典型的實施例，因此不能認為是限制本發明的范圍。在這些圖紙中:
圖1是本發明的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計的結構示意圖。
[0011]圖2是本發明的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計測試時集流狀態示意圖。
[0012]圖3是導孔形狀示意圖。
[0013]圖4是內流道橫截面形狀示意圖。
【具體實施方式】
[0014]見圖1本發明的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計的結構示意圖所示，流量計分為兩段，上部是測量段，下部是密封段。測量短節3本體上部設線路板倉2，線路板32安裝在線路板倉2內。測量短節3本體下部于線路板倉2以下設平行軸向電纜道30和內流道9，電纜31安裝在電纜道30內，內流道9側壁設置阻流體7和旋渦探頭8，內流道9上端設進氣孔4，在進氣孔4和阻流體7之間于內流道9側壁設置溫度探頭5和壓力探頭6，溫度探頭5和壓力探頭6的相對位置可以互換；內流道9的橫截面呈近橢圓形。密封短節20連接在測量短節3以下，二者之間通過螺紋連接并設密封圈。密封短節20本體上同樣設有平行軸向電纜道和內流道，且與測量短節3的電纜道30和內流道9相通，且在內流道9的連接部位設有密封圈。密封短節20的內流道下端設出氣孔22 ;密封短節20本體下部設電機倉40，電機24固定在電機倉40的頂部。電機24驅動傳動輪28，傳動輪28設外螺紋。電機倉40側壁設長條形導孔26，長條孔的形狀見圖3所示。電機倉40內設螺紋套25，螺紋套25從內部密封導孔26，也就是螺紋套25兩端設置密封圈，密封圈跨過導孔26從而對導孔26實現密封，防止井液進入電機倉40。螺紋套25設內螺紋并與傳動輪28的外螺紋相配合，電機24驅動傳動輪28旋轉，傳動輪28又帶動螺紋套25上下運動；密封短節20外部設臺階并套有密封環21，密封環21以下設擠壓套23套在密封短節20外。擠壓套23與螺紋套25通過連接筋27相固定，見圖3所示，連接筋27可以在導孔26內上下滑動。
[0015]溫度探頭5、壓力探頭6、旋渦探頭8和電機24各自通過電纜31與線路板32連接。
[0016]為了防止儀器下井時損傷密封環21，密封環21在自然狀態下的外徑較密封短節20的外徑小。
[0017]流量計下井時，其上端連接測井電纜帽，下端可以連接其它儀器，也可以連接蓋帽
29 ο
[0018]見圖2所示，儀器下井后，首先通過電機24驅動傳動輪28旋轉，傳動輪28又帶動螺紋套25向上運動，螺紋套25通過連接筋27帶動擠壓套23壓縮密封環21，使其密封配氣器內筒I與渦街流量計之間的環空，迫使被測0)2全部通過進氣孔4進入內流道9，然后通過出氣孔22流出。為了保證密封環的密封效果，使擠壓套23的擠壓力既要足夠大，又不能因力太大而燒毀電機24，如圖1所示，在螺紋套25以上位置于電機24外側設置限位開關41，當螺紋套25到達并觸動限位開關41時，電機24停止運轉。
[0019]見圖4所示，是內流道9近橢圓形的橫截面的優選形狀，這是一個典型的體育運動場的跑道的形狀，有兩條平行的邊，兩端呈半圓形。其長度為L，半圓的半徑為R，此處定義近橢圓形的長寬比為:L/2R。仿真研宄和實驗表明，內流道9的橫截面的長寬比為2.0?2.8時，在低CO2流量下阻流體7產生的旋渦信號最好。
[0020]本文所述的實施例僅僅為典型實施例，但不僅限于這些實施例，本領域的技術人員可以在不偏離本發明的精神和啟示下做出修改。本文所公開的方案可能存在很多變更、組合和修改，且都在本發明的范圍內，因此，保護范圍不僅限于上文的說明，而是根據權利要求來定義，保護范圍包括權利要求的標的的所有等價物。
【主權項】
1.小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，測量短節(3)本體上部設線路板倉(2)，線路板(32)安裝在線路板倉(2)內，測量短節(3)本體下部于線路板倉(2)以下設平行軸向電纜道(30)和內流道(9)，電纜(31)安裝在電纜道(30)內，內流道(9)側壁設置阻流體(7)和旋渦探頭(8)，其特征在于，內流道(9)上端設進氣孔(4)，在進氣孔(4)和阻流體(7)之間于內流道(9)側壁設置溫度探頭(5)和壓力探頭(6);內流道(9)的橫截面呈近橢圓形；密封短節(20 )連接在測量短節(3 )以下，密封短節(20 )本體上同樣設有平行軸向電纜道和內流道，且與測量短節(3)的電纜道(30)和內流道(9)相通；密封短節(20)的內流道下端設出氣孔(22);密封短節(20)本體下部設電機倉(40)，電機(24)固定在電機倉(40)的頂部，電機(24)驅動傳動輪(28)，傳動輪(28)設外螺紋，電機倉(40)側壁設長條形導孔(26)，電機倉(40 )內設螺紋套(25 )，螺紋套(25 )從內部密封導孔(26 )，螺紋套(25 )設內螺紋并與傳動輪(28)的外螺紋相配合；密封短節(20)外部設臺階并套有密封環(21)，密封環(21)以下設擠壓套(23 )套在密封短節(20 )外，擠壓套(23 )與螺紋套(25 )通過連接筋(27 )相固定。
2.根據權利要求1所述的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，其特征在于，所述的內流道(9)的橫截面有兩條平行的邊，兩端呈半圓形。
3.根據權利要求2所述的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，其特征在于，所述的內流道(9)的橫截面的長寬比為2.0?2.8。
4.根據權利要求1所述的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，其特征在于，在螺紋套(25)以上位置設有限位開關(41)。
5.根據權利要求1所述的小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，其特征在于，所述的密封環(21)的外徑小于密封短節(20)外徑。
【專利摘要】本發明是小流量超臨界二氧化碳井下渦街流量計，涉及油田井下生產測試技術領域，用于井下分層注CO2流量測試。儀器分為兩段，上部是測量段，下部是密封段。測量短節上部設線路板倉，下部設電纜道和內流道。內流道自上而下設進氣孔、溫度探頭和壓力探頭、阻流體和旋渦探頭；內流道的橫截面呈近橢圓形；密封短節上同樣設有電纜道和內流道且與測量短節的相通；密封短節的內流道下端設出氣孔；密封短節下部設電機倉，電機固定在其頂部。電機驅動傳動輪和螺紋套并帶動擠壓套壓縮密封環空。由于在內流道內設置了溫度與壓力探頭，采用了近橢圓形流道和全集流測試方式，提高了本發明流量計測量小流量CO2的測試精度。
【IPC分類】E21B47-00
【公開號】CN104763411
【申請號】CN201510140089
【發明人】汪廬山, 劉建新, 王曉宇, 陳莉, 張瑞霞, 王世杰, 毛衛榮, 韓博, 楊潔, 王衛明
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油工程技術研究院
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月27日