专利名称：挡板流量计及其检测方法
技术领域：
本发明涉及一种油田生产测井领域中用于测量井筒流体流量的流量 计，尤其是涉及一种利用流体与仪器相对静止时仪器与流体间无摩擦阻力 的特性进行流体速度测量的挡板流量计及其检测方法。
技术背景在石油生产测井流量测量方面，目前主要使用的是涡轮流量计，涡轮 流量计的测量部分是由计量机构和计数机构组成。计量机构是由叶轮、叶 轮轴及轴承等主要部件组成。计数机构是由线圈及电压测压电路组成。其 测量原理是利用叶轮在流体中受流体的推力进行转动，带动叶轮轴转动， 叶轮轴的一端设有磁铁，磁铁的转动影响技术机构线圈磁力线的变化，从 而使线圈两端输出脉冲电压，通过对脉冲电压进行计数就可以得知叶轮的 转速。叶轮的转速与流体和仪器的相对运动速度相关。涡轮流量计现场测量时，涡轮的转速与流体、仪器的相对速度成一次 线性关系，而且涡轮流量计的计量需要有一个启动流量。启动流量的存在， 使得利用涡轮流量计进行测井时往往需要往复多次进行全井段的测量，测 量之后使用各次测量的涡轮转速进行刻度，然后才能够得出流体的流速， 进而计算得出流量。由于石油成分往往比较复杂，对产出井来说，不同井段的流体成分、 温度等相差可能很大，使得不同井段流体的粘度等物理性质变化很大。而 对于相同的流量、相同的仪器、流体相对速度，不同粘度的流体将会得到 不同的仪器输出，使得现场对流量的判断变得非常困难。而且，在稠油井内，由于井内流体粘度太大，涡轮往往不能够芷常转动，就无法测到流体的流量数据。另外还有浮子流量计、电磁流量计以及使用激光方法、相关测量方法 等多种方法测量流量。但是这些方法都受流体的流态、流体粘度、成分的 影响较大，多数情况下不能够准确反映出井下流体的流量，有些测量方法 的仪器原理结构比较复杂，需要专门的培训才能理解和使用，在仪器维护 方面造成较大的困难、而且数据解释麻烦。 发明内容为了解决流体流量测量受流体性质的影响，本发明的目的是提供一种 挡板流量计及其检测方法，该流量计不受井筒流体粘度、成分的影响，可 以快速而准确地测出井筒流体的流量。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是提供一种挡板流量计， 该流量计包括有外壳体及其壳体内的差动变压器传感器及与其电连接的传 感信号测量电路，其中所外壳体设有上流通孔和下流通孔，在所述上流 通孔和下流通孔之间的外壳体壁上设有橡胶阻流环，在所述外壳体内设有 绝缘筒，在绝缘筒的外周设有线圈组，在绝缘筒内插入有铁杆，铁杆上套 有弹簧，在铁杆的下端连接有挡板，随挡板的上下移动，带动铁杆在绝缘 筒内上下移动；所述线圈组与所述传感信号测量电路电连接。还提供一种使用上述挡板流量计的检测方法。本发明达到的效果是应用该挡板流量计进行作业时，现场作业人员能 够在现场快速给出流量结论，便于作业现场快速作出下一步作业决定。同 时，该挡板流量计普遍适用于油井内流量测量，尤其是适用于稠油井流量 的测量。在稠油井内，涡轮等流量计无法正常工作，而该流量计则可以准 确地测出流量数据。该仪器结构简单，便于现场进行维护、维修。
图1为本发明的流量计结构结构剖面示意图；图2为本发明的测量曲线示意图。 图中1、外壳体 2、线圈组 3、绝缘筒 4、弹簧5、上流通孔 6、铁杆 7、挡板 8、橡胶阻流环9、下流通孔具体实施方式
结合附图及实施例详细说明本发明的挡板流量计及其检测方法加以说明。本发明的挡板流量计是基于利用测井时当挡板流量计与井筒内的流体 无相对运动时，该挡板流量计的运动速度即可视为井筒内流体的速度的原 理。当该挡板流量计在井内以流体相同方向的速度运动时，匀速改变挡板 流量计的运动速度，当该挡板流量计的速度与流体的速度一致的时候，挡 板处于平衡位置。如图1所示，本发明的挡板流量计结构是该流量计包括有外壳体及其 外壳体内的差动变压器传感器及与其电连接的传感信号测量电路，在外壳 体1设有上流通孔5和下流通孔9，在所述上流通孔5和下流通孔9之间的 外壳体1壁上设有橡胶阻流环8，在所述外壳体l内设有绝缘筒3，在绝缘 筒3的外周设有线圈组2，在绝缘筒3内插入有铁杆6，铁杆6上套有弹簧 4，在铁杆6的下端连接有挡板7，随挡板7的上下移动，带动铁杆6在绝 缘筒3内上下移动。线圈组2和铁杆6构成差动变压器传感器，线圈组2 与所述传感信号测量电路电连接。该挡板流量计中线圈组是由两个线圈串联组成，两个线圈之间的距离 等于上下流通孔之间的距离，在其中一个线圈的两端引出电压输出信号， 在线圈组的两端加上交流电压，这样在铁杆6在绝缘筒3内上下运动时， 线圈组的电感就会发生变化，从而引起线圈组的阻抗发生变化，最终电压输出端的电压信号就会按照函数关系发生变化，测量电压输出端的电压，就可以得到铁杆6在绝缘筒3中的位置，也即知道了挡板7在外壳体中的 位置。在检测流体相对静止状态，弹簧4使挡片7处于平衡位置。随着流体 与挡板流量计相对速度的变化，弹簧4受到力的作用拉伸或压縮。随着流 体与挡板流量计相对速度的减小至零，弹簧4将会使挡片7回到平衡位置。阻流环8的作用是使尽可能多的流体通过挡板流量计的流通孔流动， 以期尽可能准确地测准流量，使得该流量计的测量更加准确。使用该挡板流量计的检测方法，该挡板流量计电连接于测井地面记录系 统，该方法包括有以下步骤① 将挡板流量计下放到所需测量流量段，测注入流体时下放到测量流 量段的来流上方，测产出流体时下放到测量流量段的下方；② 逐步以流体流动方向移动挡板流量计，直至该流量计移动速度超过 流体流动的流速，观察挡板流量计输出信号，当从挡板流量计输出信号上 判断出挡板7的位置由一个流通孔到达另一个流通孔时，停止挡板流量计 移动；③ 从测井地面记录系统中读出挡板流量计的信号，指示挡板7处于平 衡位置深度的挡板流量计运动速度V，则该速度V即视为流体流动的速度， 根据流量计算公式Q=V*S式中V—流体流动速度S—流体的流动截面即可以得到所测量点处的流量。以检测产液为实施例下井前，设置挡板流量计的挡板7在处于上下 流通孔中间的平衡位置。该挡板流量计下置到有向上流体流动的测量井段下部停止移动， 一开始由于井筒流体的推力作用，处于上流通孔5处。当挡板流量计由静止逐渐提高向上移动速度的过程当中，挡板7的位置由的 上流通孔5处逐渐向下移动，该挡板流量计的移动速度与流体的速度相等 时，挡板7处于平衡位置， 一直提高该挡板流量计向上移动的速度，当该 挡板流量计向上移动的速度大于流体向上的速度时，挡板7逐渐下移，处 于下流通孔9处。在挡板7移动的过程当中，差动变压器传感器根据挡板7 的位置输出不同的数值传送到地面测井记录系统，测井地面记录系统同时 记录挡板流量计的移动速度。假设差动变压器传感器处于中间平衡位置时，地面输出为0，挡板7 向上运动时，输出为与挡板7位置与平衡位置偏差成正比的正值，挡板7 向下运动为负值，绝对值与挡板7位置与平衡位置偏差成正比，地面测井 记录系统将会出现如图2所示的曲线在该挡板流量计速度逐渐增加的过 程中，差分输出值逐渐减小，在某一深度处，差分输出值为零，那么该点 对应深度处的该挡板流量计移动速度，即可视为该点处的流体流速。当该流量计在井筒内与流体速度一致的时候，该流量计与流体相对静 止，此时该挡板流量计与流体之间没有滑动摩擦，根据这一现象设计该流 量计，在该流量计上装有受流体摩擦而动作的部件--挡板，该挡板在该流 量计与流体相对静止时处于一个平衡状态，随着该流量计与流体相对速度 的增加，挡板相对于平衡位置的位移也增加，挡板的运动驱动传感器件动 作，该传感器件的动作即与挡板的位移相关。通过电路检测传感器件的动 作即可为该挡板的位置，由此可以判断该流量计与流体的相对运动情况。测井时，将该流量计置于到需要测量点的来流方向上方的一段距离， 逐渐以流体流动方向增加该流量计的移动速度直至该流量计移动速度超过 流体流速。测井地面记录系统记录该流量计的运动速度，即测井电缆速度 以及传感器信号。当传感器信号显示该流量计挡板处于平衡位置时，读出 该流量计在此时的运动速度，此速度即可视为流体的流动速度。
权利要求
1、一种挡板流量计，该流量计包括有外壳体及其壳体内的差动变压器传感器及与其电连接的传感信号测量电路，其特征是所外壳体(1)设有上流通孔(5)和下流通孔(9)，在所述上流通孔(5)和下流通孔(9)之间的外壳体(1)壁上设有橡胶阻流环(8)，在所述外壳体(1)内设有绝缘筒(3)，在绝缘筒(3)的外周设有线圈组(2)，在绝缘筒(3)内插入有铁杆(6)，铁杆(6)上套有弹簧(4)，在铁杆(6)的下端连接有挡板(7)，随挡板(7)的上下移动，带动铁杆(6)在绝缘筒(3)内上下移动；所述线圈组(2)与所述传感信号测量电路电连接。
2、 根据权利要求1所述的挡板流量计，其特征是所述线圈组(2)是 由两个线圈串联连接，两个线圈之间的距离等于所述上下流通孔之间的距 离。
3、 一种使用上述挡板流量计的检测方法，该挡板流量计电连接于测井 地面记录系统，该方法包括有以下步骤① 将挡板流量计下放到所需测量流量段，测注入流体时下放到测量流 量段的来流上方，测产出流体时下放到测量流量段的下方；② 逐步以流体流动方向移动挡板流量计，直至该流量计运动速度超过 流体流动的流速，观察挡板流量计输出信号，当从挡板流量计输出信号上 判断出挡板(7)的位置由一个流通孔到达另一个流通孔时，停止挡板流量 计移动；③ 从测井地面记录系统中读出挡板流量计的信号，指示挡板(7)处于 平衡位置深度的挡板流量计运动速度(V)，则该速度(V)即视为流体流动 的速度，根据流量计算公式Q=V*S式中V—流体流动速度S—流体的流动截面 即可以得到所测量点处的流量。
全文摘要
本发明提供一种挡板流量计，该流量计包括有外壳体及其壳体内的测量电路，壳体设有上流通孔和下流通孔，在上下流通孔之间的外壳体壁上设有橡胶阻流环，在外壳体内设有绝缘筒，在绝缘筒的外周设有线圈组，在绝缘筒内插入有铁杆，铁杆上套有弹簧，在铁杆的下端连接有挡板，随挡板的上下移动，带动铁杆在绝缘筒内上下移动；线圈组与所述传感信号测量电路电连接。还提供一种使用该挡板流量计的检测方法。本发明的效果是应用该挡板流量计进行作业时，现场作业人员能够快速给出流量结论，便于作业现场快速作出下一步作业决定。该仪器结构简单，便于现场进行维护、维修。该挡板流量计适用于油井内流量测量，尤其是对稠油井流量的测量，可以准确地测出流量数据。
文档编号G01F1/20GK101270657SQ20081005313
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月15日 优先权日2008年5月15日
发明者庆 杨 申请人:庆 杨