一种石油井下流量测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油行业计量技术类，它具体设及一种石油井下流量测量装置及测量 方法，本发明所设及一种石油井下流量测量方法及装置特别适用于竖井和大斜度井。
【背景技术】
[0002] 随着石油行业的高速发展，油田的开发和生产管理逐渐的向智能化管理发展，并 得到了广发的推广和应用。井下流量控制技术是油田技术不可缺少的重要部分，它主要是 通过在油井中下放流量控制器来完成作业。
[0003] 常规石油井流量计测量装置主要有集流式流量计、祸轮流量计等。其主要工作原 理是在祸轮轴的装有传感器，通过计量祸轮转动圈数方式进行计量油井内井液的流量测量 方法。该种流量计技术相对成熟，计量精度较高，但其主要缺点是作业周期长，辅助设备复 杂、投资大，易受油井井况影响测量精度。且适用于单井流量测量，在多井转场测量、变径套 管井测量时，则存在明显不足，且需要较长时间才能达到稳定进行计量。
[0004] 井下流量控制技术主要是解决油井开发中对井下流量数据的实时采集、监测和处 理的问题，从而达到快速修改采油工艺，优化产层的产量，提高采收率的目的。现有的设备 技术还不能满足实际生产的需要。
【发明内容】
[0005] 为克服现有技术的不足之处，本发明的目的是提供一种井下流量测量方法，W及 利用该种方法制造出来的流量测量装置一-流量测井仪，其具有结构简单、工作范围宽、测 量精度高、性能稳定、能够实时采集井下流量数据，可实现定点、连续测量的特点。
[0006] 按照如上构思，本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的。
[0007] 一种石油井下流量测量装置，包括地面测井车，及通过电缆相连的设于井下套管 套接油管中的仪器串，所述仪器串包括自上而下依次连接的马龙头、扶正器、磁定位短节、 扶正器、压差密度仪、流量测井仪、扶正器和堵头实现上提施工作业；
[000引所述流量测井仪内装有电路系统控制电机或液压驱动臂，控制电机或液压驱动臂 和压差密度仪中分别设有静压力采样口，控制电机或液压驱动臂张开或闭合动作，实现石 油井下流量测量。
[0009] 进一步地，所述仪器串包括自上而下依次连接的马龙头、扶正器、磁定位短节、扶 正器、流量测井仪、压差密度仪、扶正器和堵头实现下放施工作业。
[0010] 进一步地，所述仪器串包括自上而下依次连接的马龙头、扶正器、磁定位短节、扶 正器、流量测井仪、扶正器和堵头实现油井注水施工作业。
[0011] 进一步地，所述流量测井仪中的控制电机或液压驱动臂中部设置有P4静压力采样 口B，P4静压力采样口B设置在在套管与控制电机或液压驱动臂外径之间的环形截面积最 小处；所述控制电机或液压驱动臂的上下两端对称设置有P3静压力采样口C和1%静压力采 样口A。
[0012] 进一步地，所述对称设置的Ps静压力采样口c和P5静压力采样口A相对于控制电 机或液压驱动臂的上下端距离相等且同方向布置。
[0013] 进一步地，所述流量测井仪上端连接压差密度仪，在压差密度仪上的一定高度差 Ah处分别设置有Pi静压力取样口E和P2静压力取样口 D，测出在井深H处的密度P;其 中Ah声0。
[0014] 相应地，本发明给出了一种基于上述装置的石油井下流量测量方法，包括下述步 骤：
[0015] 1)仪器串的地面测井车通过电缆发送指令到流量测井仪内的控制电机或液压驱 动臂张开动作至设定大小；
[0016] 2)控制电机或液压驱动臂与套管之间形成最小环形通道，其最小截面为S;
[0017] 3)当所述仪器串在井H深处时，当井液通过最小环形通道时，会导致井液的流动 速度由V。增加到V;同时，井液的静压力由P3降低到P4,且P4静压力采样口B点的压力采 样口在最小环形通道最小截面S处；设仪器串上提测井作业时，井液的流动方向由下至上 流动，仪器匀速上提运动，得到：
[001引P3〉P4 ①
[0019] S〇〉S②
[0020] V〇<V⑨；
[0021] 其中，S。为流量测井仪上C点与套管之间的环形截面积；S为P4静压力采样口B点 与套管之间的环形截面积；V。为通过C点时，井液的流动速度；V为通过B点时，井液的流动 速度；
[002引 4)压差密度仪在井深H处的截面处测得密度P，设Pi静压力采样口E和P2静压 力采样口D点压力采样口的静压力差AP=P2-P1，则；
[0023]
【主权项】
1. 一种石油井下流量测量装置，包括地面测井车（10)，及通过电缆（7)相连的设于井 下套管（9)套接油管（8)中的仪器串，其特征在于，所述仪器串包括自上而下依次连接的马 龙头（6)、扶正器（2)、磁定位短节（5)、扶正器（2)、压差密度仪（4)、流量测井仪（3)、扶正 器（2)和堵头（1)，实现上提施工作业； 所述流量测井仪（3)内装有电路系统控制电机或液压驱动臂（11)，控制电机或液压驱 动臂（11)和压差密度仪（4)中分别设有静压力采样口，控制电机或液压驱动臂（11)张开 或闭合动作，实现石油井下流量测量。
2. 根据权利要求1所述的石油井下流量测量装置，其特征在于，所述仪器串包括自上 而下依次连接的马龙头（6)、扶正器（2)、磁定位短节（5)、扶正器（2)、流量测井仪（3)、压差 密度仪（4)、扶正器（2)和堵头（1)，实现下放施工作业。
3. 根据权利要求1所述的石油井下流量测量装置，其特征在于，所述仪器串包括自上 而下依次连接的马龙头（6)、扶正器（2)、磁定位短节（5)、扶正器（2)、流量测井仪（3)、扶正 器（2)和堵头（1)，实现油井注水施工作业。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的石油井下流量测量装置，其特征在于，所述流量测 井仪⑶中的控制电机或液压驱动臂（11)中部设置有P 4静压力采样口 B，P4静压力采样口 B设置在套管（9)与控制电机或液压驱动臂（11)外径之间的环形截面积最小处；所述控制 电机或液压驱动臂（11)的上下两端分别对称设置有P 3静压力采样口 (：和P5静压力采样口 A0
5. 根据权利要求4所述的石油井下流量测量装置，其特征在于，所述对称设置的P 3静 压力采样口 C*P5静压力采样口 A相对于控制电机或液压驱动臂（11)的上下端距离相等 且相对于流量测井仪（3)管壁同方向布置。
6. 根据权利要求1所述的石油井下流量测量装置，其特征在于，所述流量测井仪（3)上 端连接压差密度仪（4)，在压差密度仪（4)上的一定高度差Ah处分别设置有？ 1静压力取 样口 E和P2静压力取样口 D，测出在井深H处的密度P ;其中Ah辛0。
7. -种基于权利要求1所述装置的石油井下流量测量方法，其特征在于，该方法包括 下述步骤： 1) 仪器串的地面测井车（10)通过电缆⑵发送指令到流量测井仪（3)内的控制电机 或液压驱动臂（11)张开动作至设定大小； 2) 控制电机或液压驱动臂（11)与套管（9)之间形成最小环形通道，其最小截面为S ; 3) 当所述仪器串在井H深处时，当井液通过最小环形通道时，会导致井液的流动速度 由V。增加到V ;同时，井液的静压力由P 3降低到P 4,且P4静压力采样口 B点的压力采样口 在最小环形通道最小截面S处；仪器串上提测井作业时，井液的流动方向由下至上流动，仪 器匀速上提运动，得到： P3>P4 ① S〇>S ② V〇<V ③ 其中，Stl为流量测井仪上C点与套管之间的环形截面积；S为P 4静压力采样口 B点与 套管之间的环形截面积；Vtl为通过C点时，井液的流动速度；V为通过B点时，井液的流动速 度； 4) 压差密度仪（4)在井深H处的截面处测得密度P，设P1静压力采样口 E和P 2静压 力采样口 D点压力采样口的静压力差ΛΡ = P2-P1，则：
④ 其中：Pp己和Λ h分别是压差密度仪（4)在井深H处P i静压力采样口 E和P 2静压力 采样口 D点的压力采样口的静压力和高度差，g是重量加速度； 5) 当流量测井仪（3)中的控制电机或液压驱动臂（11)最小环形截面P4静压力采样口 B点，运动到井深H截面处时，此时，通过该截面处井液的流量为Q，则 Q = S0XV0= SXV ⑤
⑥ 其中：P4、P3分别是流量测井仪（3)在井深H处时，P4静压力采样口 B*P3静压力采样 口 C点的压力采样口的静压力；&、Vtl分别是流量测井仪（3)在井深H处时，P3静压力采样 口 C点的环形截面积和井液流动速度；S、V分别是流量测井仪（3)在井深H处时，P4静压力 采样口 B点的环形截面积和井液流动速度； 6) 将上述⑥代入⑤式，得：
7) 将上述④代入⑦式，流量测井仪（3)在得出在井深H处，测得的井液流量Q值：
8. 根据权利要求7所述的石油井下流量测量方法，其特征在于，所述上提施工作业时， 流量测井仪（3)位于压差密度仪（4)下方，测量在井深H处P 3静压力采样口 ^4静压力采 样口 B、P2静压力取样口 D和P i静压力采样口 E处的静压力。
9. 根据权利要求7所述的石油井下流量测量方法，其特征在于，所述下放施工作业时， 流量测井仪（3)位于压差密度仪（4)上方，测量在井深H处P 5静压力采样口八、？4静压力采 样口 B、P2静压力采样口 D和P i静压力采样口 E处的静压力； 下放施工作业时，得到的井液流量Q值：
10. 根据权利要求7所述的石油井下流量测量方法，其特征在于，所述注水施工作业 时，流量测井仪（3)测量在井深H处P3静压力采样口 C和P 4静压力采样口 B处的静压力， 其中，P3静压力采样口 C处的静压力的测量得到的井液流量Q值：
【专利摘要】本发明公开了一种石油井下流量测量装置及测量方法，包括地面测井车，及通过电缆相连的设于井下套管套接油管中的仪器串，所述仪器串包括相互连接的马龙头、扶正器、磁定位短节、扶正器、压差密度仪、流量测井仪、扶正器和堵头；所述流量测井仪内装有电路系统控制电机或液压驱动臂，控制电机或液压驱动臂和压差密度仪中分别设有静压力采样口，控制电机或液压驱动臂张开或闭合动作，实现石油井下流量测量。该流量测井仪调节臂与套管之间的最小环形截面积，使流量测井仪的适用多种尺寸口径的油井。减少了施工工艺过程，节约了作业成本和缩短作业时间。该流量测井仪适用于竖井和大斜度井流量测量，测量精度高。
【IPC分类】E21B47-00
【公开号】CN104763409
【申请号】CN201510094621
【发明人】詹保平, 史建辉, 任晓宁
【申请人】西安威盛电子科技股份有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月3日