井下二氧化碳流量测调设备及方法
【技术领域】
[0001]本发明用于油田注二氧化碳驱油中注气时，对井下二氧化碳流量的测量领域。
【背景技术】
[0002]随着我国油田注二氧化碳提高采收率技术的发展，相关的对应设备同时也被人们所需要。为了提高石油采收率，目前，在是使用二氧化碳驱油时，无法实现对井下流量的实时监测及控制。
[0003]根据二氧化碳具有易腐蚀、溶解能力强、在高温高压下易达到超临界状态和在超临界状态下导电率低的特性，以及不同注入地层存在有渗透率的差异性。因此，可以随时监测并调控井下注入二氧化碳的流量大小，对于有效注二氧化碳具有较高的意义。
[0004]目前油田大多采用常规的用于注水井的井下流量计，而二氧化碳具有腐蚀性及溶解能力强易萃取润滑油的特点，若使用油田目前常规的井下机械式流量计，如涡轮流量计等，会导致其寿命短、机械零部件等易磨损、测量精度降低等问题；对于非接触式流量计，由于电磁流量计只能测量导电流体，则在注二氧化碳驱油井中将法正常使用；而对于井下环境具有高温高压流体状态不稳定的特点，超声波流量计也会有测量不精准的问题出现。
【发明内容】
[0005]针对以上问题，本发明的目的是利用磁悬浮原理技术，提供一种结构简单、方便长期操作使用、可以应用于小管径空间环境，并且能够实时测量并且调控井下二氧化碳流量的方法及设备。
[0006]为实现以上目的，本发明根据以下方法实现:
[0007]本发明安装于井下注二氧化碳流经待测段；主壳体与油管管筒连接为一体，主壳体内部为流体流经管路。
[0008]在所述的流体管路中置有磁悬浮球座机构；
[0009]磁悬浮球座机构为自上而下直径逐渐变小的锥形管，磁悬浮机构内部设有球型永磁体(磁球)，机构下部设有超导电磁体，超导电磁体为环形(球座)，与球型永磁体形成球座机构；因为二氧化碳是从上向下通过磁球和锥形管之间的缝隙流动的，所以不同高度处的过流断面面积不同，通过球座的流量也不同，两者之间存在对应关系，因而可通过改变磁悬浮球座间磁力大小来控制磁球的沉浮，最终调节井下二氧化碳的流量；
[0010]下端连有磁力传感处理器；可通过利用控制磁悬浮球座间磁力的大小从而来控制磁球的沉浮，最终实现控制和计量二氧化碳的流量；
[0011]与本发明配套的测量二氧化碳注入井井下二氧化碳流量、实现井下二氧化碳流量的调控方法为:
[0012]流体流经主壳体内锥形管管道内；
[0013]锥形管道内部的磁悬浮球座机构中，环形超导电磁体球座与球型永磁体具有互为相斥的作用力，利用磁悬浮原理，根据给环形超导电磁体球座通电的电流强度大小，改变它与磁球体之间的排斥力大小，因而控制球体的沉没程度，即锥形管内与磁球体之间的环形空隙的大小，从而控制流体流经时流量的大小；
[0014]磁悬浮球座机构下部连接有磁力传感器，可将球座机构之间的磁力转换为电信号，再将电信号传送至流量信号处理模块；地面流量信号处理模块根据接收的电信号获取流量参数；
[0015]实现地面对井下流量的实时监测及调控。
[0016]本发明采取以上技术，其具有以下优点:
[0017]1.可以实现井下注入二氧化碳流量的实时监测及调控，利用磁悬浮技术，通过地面控制台可以根据需求随时调控井下二氧化碳的流量大小，降低了因测量造成的损失，为油田节省了运行维护费用；
[0018]2.本发明安装维修方便，不必动管柱即可以维修，且本发明不需要使用润滑油，解决了二氧化碳萃取润滑油使零部件无法正常运行的困扰。
[0019]3.本发明结构简单、易于维护使用，体积小适用于多种管径，且不易受温度压力等影响，可长期在井下应用，是一种理想节能型测量及调控流量设备。
【附图说明】
[0020]附图1为本发明结构示意图。
[0021]图中1-主壳体，2-法兰接箍，3-球型永磁体，4-环形超导电磁球座，5-磁力传感器，6-进液支架，7-锥形管，8-磁球定位杆，9-出液口，10-单向阀，11-打捞座。
【具体实施方式】
[0022]为了使本发明技术方案、实施目的及优点更加清晰明了，下面结合附图对本发明进行进一步解释说明。以下为对本发明的示意性阐述及说明，不作为对本发明的限定。
[0023]本发明安装于注二氧化碳驱油井下，需要监测调控的二氧化碳流经段，图1为本发明井下二氧化碳测调设备示意图。下面结合附图对本发明设备作进一步说明:
[0024]本发明井下二氧化碳测调设备包括主壳体1，主壳体I通过上下法兰接箍2的方式固定井下待测流段的油管上，主壳体I内部为自上至下直径逐渐缩小的锥形管7，锥形管7上端为进液支架6，注入的二氧化碳从上端进液支架6进入到锥形管7内部；当地面停止注入二氧化碳时，为防止地层液体反向流入流量计内，在出水口 9下端设有单向阀10 ;在锥形管7上部连有打捞座11，需要设备停止使用或需要检修时，可使用打捞头连接内部的打捞座11，将内部锥形管提出。
[0025]流经磁悬浮球座机构，位于锥形管内部，包括:球型永磁体3、磁球定位杆8、环形超导电磁球座4，通过控制环形超导电磁体球座4通电的电流强度，改变它与球型永磁体3之间的排斥力大小，改变球型永磁体3在磁球定位杆8的上下位置，因而改变磁球3与锥形管环形空间的大小，控制二氧化碳流量的大小；
[0026]磁悬浮球座机构下部连接有磁力传感器5，可将磁球3与球座4之间的磁力大小转换为电信号，电信号通过导线传输给地面流量信号处理模块，地面流量信号处理模块根据接收的电信号获取流量参数。
[0027]基于同一发明构思，本发明还提供了一种井下二氧化碳流量测调方法，如下所示:
[0028]图2为本发明井下二氧化碳测调方法的处理流程图。如图2所示，本发明测调方法流程为:
[0029]步骤2-1，在注二氧化碳待测段，在注二氧化碳待测段，磁悬浮球座机构产生一定的磁力；
[0030]步骤2-2，磁力传感器将磁悬浮球座间的磁力信号转换为电信号；
[0031]步骤2-3，电信号通过导线传导至地面流量处理模块；
[0032]步骤2-4，流量处理模块将电信号转换为流量参数；
[0033]步骤2-5，地面流量控制台根据需要通过导线传输电信号给磁力传感器；
[0034]步骤2-6，井下磁力传感器将电信号转换为磁信号，控制磁悬浮球座机构间磁力的大小；
[0035]步骤2-7，根据磁悬浮球座间磁力的大小可改变磁球的沉浮度，进而控制井下二氧化碳流量大小；
[0036]由图2所示流程可知，本发明的井下测二氧化碳流量的测试方法，可以实现井下流量的实时监测，并且可以实现对井下流量的电子化调控。
[0037]综上所述，不难看出本发明井下二氧化碳流量测调设备及方法可以实现井下注二氧化碳流量的实时监测及调控的目的；本发明具有结构简单，易于维护，无轴承损耗、无需润滑、可长期使用的优点。
【主权项】
1.井下二氧化碳流量测调设备及方法，包括:在主壳体内部设有磁悬浮球座机构部分；内部磁悬浮球座机构为自上而下直径逐渐变小的锥形管，锥形管置有球型永磁体，底部为环形超导电磁球座，下端连有磁力传感处理器；在外主壳体下端连有磁悬浮控制模块，可控制磁悬浮机构内磁球的浮沉，以控制井下二氧化碳流量的大小。2.根据权利I所述井下二氧化碳流量测调方法及设备，其特征在于:利用磁悬浮原理，将磁悬浮机构与球座机构的相结合，实现地面调控对井下二氧化碳流量的大小。3.如权利I所述井下二氧化碳流量测调设备及方法，其特征在于:通过磁悬浮球座机构根据需要对井下二氧化碳流量的大小进行调控。磁悬浮球座机构包括:锥形管内球型永磁体、磁球定位杆、环形超导电磁球座、以及磁悬浮机芯控制模块。4.根据权利I所述井下二氧化碳流量测调方法及设备，其特征在:流体流经磁悬浮球座机构，磁悬浮球座间产生的磁力由磁力传感器转换为电信号，再将电信号传送至流量信号处理模块；地面流量信号处理模块根据接收的电信号获取流量参数。
【专利摘要】本发明公开了用于测量井下二氧化碳流量的方法及设备，特别是用于测量注二氧化碳井井下流量的一种流量设备及方法。本发明的主要特征在于利用磁悬浮原理技术来实现井下的流量测量，主要特征在于：主壳体内部设有磁悬浮机构；磁悬浮机构内部设有球型永磁体(磁球)，机构下部设有超导电磁体，超导电磁体为环形(球座)，与球型永磁体形成球座机构；底部设有磁力传感器以及连接地面流量处理模块，可实现地面控制台对井下流量计的控制，实现边测边调功能。本发明利用磁悬浮原理技术，设备具有结构简单、无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑等优点，可实现对井下二氧化碳流量的实时测量及控制。
【IPC分类】E21B43/22
【公开号】CN105178928
【申请号】
【发明人】何岩峰, 刘琳, 于小斌
【申请人】常州大学, 中国石油大学(华东)
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年5月20日