专利名称：提高油田注水井用超声波流量计分层流量测试准确性的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种提高油田注水井用超声波流量计分层流量测试准确性的方法及装置，属 于试井工艺技术及设备领域。
背景技术：
随着油田注水井流量测试仪器的全面更新，许多新型井下流量计得到大量使用，其中超 声波流量计就是使用较广的一种。这种流量计目前的采样区域的大小为定值，在任意流场中 ，进行正常测试，得到测试值Y，存在下列计算公式
Y=^ (PT) +f2 (Q) .......................................... (1)
式中^ (PT)为测试值受压力、温度影响的情况，是超声波探头自身参数的变化；f2 (Q)为测试值受流量影响的情况；因为fl (PT)无法确定，同时因为油田大部分注水井是 常温低压井，在这些井中由fi (PT)变化引入的误差小于满量程的2%，所以将^ (PT)用常 量D代替。公式改写成
Q= f3 (Y-D) ................................................... (2)
通过地面标定，确定函数关系f3。由于运算过程中存在fi (PT)与常量D的替代关系， 精度达到2%后很难进一步提高。而且在高温、高压井中测试时，误差明显增大，不能满足高 精度测试的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除探头自身参数随外界条件变化产生的影响，进而提高 流量计分层流量测试准确性的方法及装置。
本发明是这样实现的在注水井流场不变的情况下，通过改变注水井采样区域的大小， 进行多次测量，进而消除探头自身参数随外界条件变化产生的误差，提高注水井流量测试准 确性。
所述的提高油田注水井用超声波流量计分层流量测试准确性的方法，其中改变注水井采
样区域的大小是通过改变探头间的相对位置来实现的。
而改变探头间的相对位置，是通过改变一个或多个探头的相互之间的位置来进行的。 实现改变探头间的相对位置时，通过改变探头间的直线距离来进行改变，或者通过改变
相对角度来进行改变。该方法所采用的装置，它包括导流管(11)，在导流管(11)安装有电机(1)，电机 (1)的输出轴连接有一个可在导流管(11)内左右移动的底座(7)，在底座(7)中装有 左探头(9)，并且中螺塞(10)压紧左探头(9)，销(8)压入导流管(11)，并卡入底 座(7)侧面的键槽中；在导流管(11)内还装有安装头(13)，在安装头(13)中装有右 探头(12)，并且右螺塞(14)固定右探头(12);右探头(12)与主机(4)连接，主机 (4)固定在导流管(11)中。
更好的是，在底座(7)与电机(1)连接的一端装有左螺塞(6)。 最好将电机(1)用密封组合(2)进行动密封。
所述的右探头(12)的引线从导流管(11)的侧孔内穿过，通过密封塞(5)连接主机 (4)。
其中主机(4)与导流管(11)通过螺钉(3)连接。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明可以保证在超声波流量计的许用范 围内，使测试的结果不受探头自身参数随外界条件变化的影响，流量测试精度与压力、温度 等因素无关，既可以满足高温、高压条件下准确测试的要求，又可以进一步提高测试精度， 进行高精度测试，测试采用的方法简单有效，容易实现，所采用的测量装置结构简单，成本 低廉，使用效果好。
附图l为本发明的结构示意附图标记l一电机 2—密封组合 3—螺钉 4一主机5—密封塞 6—左螺 塞 7—底座 8—销 9一左探头 10—中螺塞12—右探头13—安装头14一右
螺塞
具体实施例方式
本发明的实施例l:提高油田注水井用超声波流量计分层流量测试准确性的方法，在注 水井任意流场中，先进行一次正常测试，得到测试值Yh然后在注水井流场不变的情况下， 改变注水井采样区域的大小，再进行一次正常测试，得到测试值Y2。可以写出下列计算公式
Yff工(PT) +f2 (Q) .......................................... (3)
Y2=fi (PT) +f4 (Q) .......................................... (4)
式中^ (PT)为测试值受压力、温度影响的情况； f2 (Q)为改变采样区域前，测试值受流量影响的情况；f4 (Q)为改变采样区域后，测试值受流量影响的情况；
公式变换后得到公式(5)，把公式(5)改写成公式(6)，式中的函数关系通过标定 确定。可以看出公式(6)中不包含压力、温度的函数，消除了因外界条件变化导致探头自 身参数变化对测试结果的影响，提高了测试准确性。
Yi -Y2= f2 (Q) - f4 (Q) ....................................... (5)
Q= f5 (Y广Y2) ................................................... (6)
本例采用让CLJF非集流井下超声流量计导流管组件中的一个探头进行轴向移动的方法进 行制作，超声波流量计的结构如图l所示，其制作过程是，先将左探头9装入底座7内，并把 左探头9的引线从底座7的穿线孔内穿出，然后用中螺塞10将左探头9压紧。把装有左探头9的 底座7装入导流管ll内，将销8压入导流管11内，并卡入底座7侧面的键槽内，防止底座7转 动。将限位用的左螺塞6旋入导流管11内，限制底座7向左移动；把右探头12装入安装头13内 ，用右螺塞14固定；再将装有右探头12的安装头13旋入导流管11内。把右探头12的引线从导 流管ll的侧孔内穿到左侧；再把两条引线通过密封塞5连接到主机4内；电机1用密封组合2进 行动密封，将电机1的输出轴的内螺纹与底座7的输入端外螺纹旋合在一起，再将主机4插入 导流管ll内；用3个螺钉3将主机4和导流管11连接在一起。
使用时，先使左探头9和右探头l2的距离等于h，分别由左探头9和右探头l2发射声波， 由另一个探头进行接收，测试由产生发射激励信号到接收到声波后产生电信号的时间h和T2 。然后由电机l输出转动力矩，底座7在螺纹作用下轴向移动。当左探头9和右探头l2的距离 等于l2时，电机停止转动。分别由左探头9和右探头l2发射声波，由另一个探头进行接收， 测试由产生发射激励信号到接收到声波后产生电信号的时间T3和T4。T2、 T3、 T4的计算
公式如下
Tftu+t^+t22................................................... (7)
T2=tl2+t32+t21(8)
Tftu+t33+t22................................................... (9)
T4=tl2+t34+t21(10)
式中tn为左探头9由接收到激励信号到产生超声波的时间；
t^为左探头9由接收到超声波信号到产生电信号的时间；
t^为右探头12由接收到激励信号到产生超声波的时间；
t22为右探头12由接收到超声波信号到产生电信号的时间；
131为两探头距离为11时，左探头9发射的声波在水中传播的时间;132为两探头距离为11时，右探头12发射的声波在水中传播的时间;
133为两探头距离为12时，左探头9发射的声波在水中传播的时间；
t34为两探头距离为12时，右探头12发射的声波在水中传播的时间;
设水流方向是由左探头9流向右探头12，流速为V，超声波声速为C-
<formula>formula see original document page 7</formula>
(14)组成的方程组，得到公式(15):
<formula>formula see original document page 7</formula>
函数关系f6 (V)由标定确定，可以看出流量Q与探头的参数无关，测试结果不受探头自
身参数变化的影响，提高了测试准确性。具体的转换时机可以用定时器控制，也可以通过直 读电缆在地面进行控制。
权利要求
1.一种提高油田注水井用超声波流量计分层流量测试准确性的方法，其特征在于在注水井流场不变的情况下，通过改变注水井采样区域的大小，进行多次测量，进而消除探头自身参数随外界条件变化产生的误差，提高注水井流量测试准确性。
2.根据权利要求l所述的提高油田注水井用超声波流量计分层流量测 试准确性的方法，其特征在于改变注水井采样区域的大小，是通过改变探头间的相对位置 来实现的。
3.根据权利要求2所述的提高油田注水井用超声波流量计分层流量测 试准确性的方法，其特征在于改变探头间的相对位置，是通过改变一个或多个探头的相互 之间的位置来实现的。
4.根据权利要求3所述的提高油田注水井用超声波流量计分层流量测 试准确性的方法，其特征在于在改变探头间的相对位置时，通过改变探头间前端的直线距 离来进行改变，或通过改变探头射线与中心线的夹角来进行改变。
5.一种提高油田注水井用超声波流量计分层流量测试准确性的装置 ，它包括导流管(11)，其特征在于在导流管(11)安装有电机(1)，电机(1)的输出 轴连接有一个可在导流管(11)内左右移动的底座(7)，在底座(7)中装有左探头(9) ，并且中螺塞(10)压紧左探头(9)，销(8)压入导流管(11)，并卡入底座(7)侧面 的键槽中；在导流管(11)内还装有安装头(13)，在安装头(13)中装有右探头(12)， 并且右螺塞(14)固定右探头(12);右探头(12)与主机(4)连接，主机(4)固定在导 流管(11)中。
6.根据权利要求5所述的一种超声波流量计，其特征在于底座(7 )与电机(1)连接的一端装有左螺塞(6)。
7.根据权利要求5所述的一种超声波流量计，其特征在于电机(1 )用密封组合部件(2)进行动密封。
8.根据权利要求5所述的一种可调节探头间距的超声波流量计，其特征在于右探头(12)的引线从导流管(11)的侧孔内穿过，通过密封塞(5)连接主机(4
9.根据权利要求5所述的一种可调节探头间距的超声波流量计，其特 征在于主机(4)与导流管(11)通过螺钉(3)固定。
全文摘要
本发明公开了一种提高油田注水井用超声波流量计分层流量测试准确性的方法及装置，在注水井流场不变的情况下，通过改变注水井采样区域的大小，进行多次测量，进而消除探头自身参数随外界条件变化产生的误差，提高注水井流量测试准确性。本发明可以保证在超声波流量计的许用范围内，使测试的结果不受探头自身参数随外界条件变化的影响，流量测试精度与压力、温度等因素无关，既可以满足高温、高压条件下准确测试的要求，又可以进一步提高测试精度，进行高精度测试，测试采用的方法简单有效，容易实现，所采用的装置结构简单，成本低廉，使用效果好。
文档编号E21B47/00GK101550822SQ200810300819
公开日2009年10月7日 申请日期2008年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者孙洪志, 庞云伟, 华 杨, 赵力成 申请人:贵州航天凯山石油仪器有限公司