专利名称：一种油田稠油生产出砂量检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油田开采检测设备，特别是关于一种油田稠油开采过程 中出砂量的检测装置。
技术背景油气田开采过程中的出砂问题十分普遍，出砂已成为影响油气井寿命的重要 因素，出砂不仅造成各种机械设备的损坏，对安全生产带来重大隐患，同时也严 重地影响了生产效率。特别是稠油的开采过程中，油层出砂问题已成为制约开发 效果的主要因素之一，若不能及早控制出砂量，可能会造成油气层砂埋、油管砂 堵、地面管汇积砂的严重后果，对油气田生产影响极大。因此防砂、治砂是油气 田生产的普遍需求，但防砂、治砂效果及出砂量的实时监测则是多年来国内外的 技术难题，尤其是稠油黏度大，流动性差，地层中的砂粒包含在稠油中，这为监 测稠油出砂量带来了更大的难度。在现有技术中，国内的研究主要是针对河流含泥沙量的测量，所采用的方法 有(1)超声波测量法，即利用水介质中固体微粒对超声波的扫射和折射现象确定河流中的泥沙含量；(2)射线测量法，利用x射线或Y射线穿过混合介质后的射 线衰减量来确定泥沙含量；(3)光电法，这种方法取决于光与沙粒的相互作用， 当光通过挟沙水流时，由于泥沙的吸光或散射作用，使透过光的强度减弱，依据 光的衰减情况就可确定泥沙含量；(4)其他方法，包括红外法、激光法等。国外采用过油气井出砂量检测方法主要有以下几种(1)射线法。采用三种 不同能量的放射源，测量包含砂粒在内的多相流体的密度，从而确定出砂量。这 种方法主要适合于出砂量较大的油井，但系统比较复杂，放射源数目较多，相应 的检测电路复杂；(2)声波法，即通过监测砂粒与管壁碰撞所产生的声信号，判 断流体中的含砂量。该方法所采用的是将检测探头垂直于管壁插入到油管内部， 以检测砂粒碰撞探头所产生的声信号，或者检测碰撞所引起的探头的金属缺损量， 从而确定多相流中的含砂量，这种安装方式很难用于井下。国外采用上述两种方 法主要是针对非稠油的，对于稠油含砂量的检测装置目前还未见报道。 发明内容针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种适用于油田稠油生产过程中出 砂量检测的装置，该装置可用于稠油井开采中瞬时出砂、持续出砂和灾难性出砂的实时监测。为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案 一种油田稠油生产出砂量 检测装置，其特征在于它包括一上游设置有稀释剂注入装置、下游弯管道处设置 一超声波传感器的输油管道，所述稀释剂注入装置包括一与所述输油管道连通的 稀释剂注入管，所述稀释剂注入管上设置有开关阀和计量泵，与所述稀释剂注入 管汇接之后的所述输油管道上设置有另一计量泵，所述超声波传感器正负极分别 引出正、负两个电极端子，正、负两个电极端子连接到出砂量检测电路的信号输 入端，所述负极端子接地。所述输油管道为一并联在输油主管道上的一段分支管道。与所述稀释剂注入管汇接之后的所述输油管道上连接有一段文丘里管，所述 超声波传感器设置在所述文丘里管之后的输油管道上。所述超声波传感器呈360°缠绕在所述输油管道的弯管道外壁处。 所述超声波传感器为压电薄膜超声波传感器。所述输油管道与所述稀释剂注入管汇接处的管路内部设置有一搅拌器。 本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型提供的 检测装置，只需要现有技术的各部件优化组合就可完成测量，该装置结构简单， 成本低。2、本实用新型装置采用分流式管道对部分稠油进行稀释测量，这样可大 大节省稀释剂的用量。3、本实用新型采用压电薄膜超声波传感器，将撞击传感器 的力信号转变为电信号，从而对稠油中固体砂的含量进行测量，不仅灵敏度高， 而且可满足环状传感器的设计要求，相比于一点或多点以及其他外置传感器，精 度得到较大提高。4、本实用新型利用文丘里管可增大流体的流速，使砂子的撞击 力度更明显。本实用新型可广泛应用于油田尤其是稠油生产中固体相的检测。
图1是本实用新型的检测装置示意图图2是压电薄膜超声波传感器图具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。如图1所示，本实用新型包括稠油稀释和出砂量检测两部分。由于稠油具有较 大的黏性，稠油中包裹着砂子，常规的含砂检测装置难以对稠油的含砂情况进行 监测，因此本实用新型首先对稠油进行稀释，目的是减少原油的黏度，把流体的 多相分离开来，以便对含砂情况进行监测。稠油的稀释方法有多种，比如在开采 过程中注入蒸汽，或者在稠油中添加稀释剂和催化剂等。稠油稀释部分可以设置在输油主管道上，但多数情况下为了减少稀释剂的用量，采用了分流管道的方式 将稠油进行稀释，即从输油主管道1中分离出一分支管道2来，分支管道2起始于主 管道l，终止于主管道l，也就是说，它并联在主管道l上，这样不会使原油流失，因此在分支管道2分出主管道1处和接回主管道1处会分别形成一弯道。分支管道2 的上游管段处连通一稀释剂注入管3，稀释剂注入管3上设置有开关阀4和计量泵5， 计量泵5的另一端通过稀释剂弓I流管6连接到稀释剂储存池7。在分支管道2内部原 油与稀释剂相汇流的地方，设置有一搅拌器8，目的是很好地将原油与稀释剂搅拌 均匀。计量泵5不但可以将稀释剂泵入到分支管道2中，还可以计量所泵入的稀释 剂流量。当稠油达到稀释的要求后，关闭安装在稀释剂注入管3上的开关阀4，即 可切断稀释剂的输入通路。为了不改变稠油的成份，不浪费稀释剂，降低成本，本实用新型优先采用了 加入汽油作为稀释剂的方法，当稠油稀释到粘度为100mPa s时，就能可靠地测 量出含砂情况。这样做可以在稀释原油的同时不影响原油的成分，所加入的稀释 剂还可以回收利用。分支管道2的上游管段连接稀释剂注入管3之后，接下来连接的是出砂量检 测部分。出砂量检测部分包括文丘里管9，另一计量泵10，压电薄膜超声波传感 器ll，正、负两个电极端子12、 12'，含砂量检测电路13,保护套14。文丘里管 9连接在稀释后的分支管道2上，为一中间细两端粗的管道，它的两端均连接在分 支管道2上，在文丘里管9上设置有另一计量泵10。在文丘里管9下游的分支管 道2的弯管道处，紧贴分支管道2的外壁，呈360°缠绕一压电薄膜超声波传感器 11。值得说明的是，文丘里管9并不是必须的设置部件，它只是使得稀释后的流 体经过文丘里管9后，流体的各相混合更加均匀，且流速增大，保证流体中携带 的砂子尽可能多的打在管壁上。另一计量泵10也不是必须设置在文丘里管9上， 它还可以设置在文丘里管9的前端或后端，还可以设置在电薄膜超声波传感器11 的前端或后端。但是无论另一计量泵10设置在上述的哪一段，另一计量泵10均 应设置在分支管道2与稀释剂注入管3汇接之后的管路上却是必须的，因为它要 测量稀释后流体的流量。计量泵5和另一计量泵10最好选用防爆的工业泵。如图2所示，从压电薄膜超声波传感器11的两极分别引出正、负两个电极端 子12、 12'，引出方法可以采用导电胶或铆接方法。如图1所示，正极端子12直 接连接到检测电路13的信号输入端。负极端子12' —端与管壁紧贴目的是保持接 地，另一端也连接到检测电路13的信号输入端。在压电薄膜超声波传感器11的 表面，利用保护套14把电极端子和压电薄膜超声波传感器保护起来，防止摩擦造 成压电薄膜的表面电极层脱落。
权利要求1、一种油田稠油生产出砂量检测装置，其特征在于它包括一上游设置有稀释剂注入装置、下游弯管道处设置一超声波传感器的输油管道，所述稀释剂注入装置包括一与所述输油管道连通的稀释剂注入管，所述稀释剂注入管上设置有开关阀和计量泵，与所述稀释剂注入管汇接之后的所述输油管道上设置有另一计量泵，所述超声波传感器正负极分别引出正、负两个电极端子，正、负两个电极端子连接到出砂量检测电路的信号输入端，所述负极端子接地。
2、 如权利要求l所述的一种油田稠油开采过程中出砂量的检测装置，其特征 在于所述输油管道为一并联在输油主管道上的一段分支管道。
3、 如权利要求l所述的一种油田稠油生产出砂量检测装置，其特征在于与 所述稀释剂注入管汇接之后的所述输油管道上连接有一段文丘里管，所述超声波 传感器设置在所述文丘里管之后的输油管道上。
4、 如权利要求2所述的一种油田稠油生产出砂量检测装置，其特征在于与所述稀释剂注入管汇接之后的所述输油管道上连接有一段文丘里管，所述超声波 传感器设置在所述文丘里管之后的输油管道上。
5、 如权利要求1或2或3或4所述的一种油田稠油生产出砂量检测装置，其 特征在于所述超声波传感器呈360°缠绕在所述输油管道的弯管道外壁处。
6、 如权利要求1或2或3或4所述的一种油田稠油生产出砂量检测装置，其 特征在于所述超声波传感器为压电薄膜超声波传感器。
7、 如权利要求5所述的一种油田稠油生产出砂量检测装置，其特征在于所述超声波传感器为压电薄膜超声波传感器。
8、 如权利要求1或2或3或4所述的一种油田稠油生产出砂量检测装置，其 特征在于所述输油管道与所述稀释剂注入管汇接处的管路内部设置有一搅拌器。
9、 如权利要求5所述的一种油田稠油生产出砂量检测装置，其特征在于所述输油管道与所述稀释剂注入管汇接处的管路内部设置有一搅拌器。
10、 如权利要求6所述的一种油田稠油生产出砂量检测装置，其特征在于-所述输油管道与所述稀释剂注入管汇接处的管路内部设置有一搅拌器。
专利摘要本实用新型涉及一种油田稠油生产出砂量检测装置，其特征在于它包括一上游设置有稀释剂注入装置、下游弯管道处设置一超声波传感器的输油管道，所述稀释剂注入装置包括一与所述输油管道连通的稀释剂注入管，所述稀释剂注入管上设置有开关阀和计量泵，与所述稀释剂注入管汇接之后的所述输油管道上设置有另一计量泵，所述超声波传感器正负极分别引出正、负两个电极端子，正、负两个电极端子连接到出砂量检测电路的信号输入端，所述负极端子接地。本实用新型解决了稠油生产过程中的出砂量的检测难题，并且利用分流的方式节约了用料成本。
文档编号E21B47/16GK201407035SQ20092010685
公开日2010年2月17日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者何保生, 党瑞荣, 伟 姜, 李利品, 李汉兴, 高国旺 申请人:中国海洋石油总公司;中海石油研究中心