一种井下流体密度测量装置的制作方法

本实用新型涉及石油勘探开发电缆动态地层测试技术领域，特别涉及一种井下流体密度测量装置。

背景技术：

石油勘探逐渐步入高端技术推动阶段，为了提高勘探效率和勘探效果，避免误判和漏失油气层，电缆地层测试技术被广泛使用。电缆地层测试技术的使用改变了过去仅仅依赖常规测井曲线判断油气水层的单一手段，通过地层流体取样或井下流体在线测量来直接判断油气水层。通过这种手段，弥补了由于测井曲线信息失真造成的误判、漏判。

目前，现有的流体性质识别大多采用电阻率法或流体光谱法，上述测量方法测量过程中容易受到干扰，测量结果误差较大，且测量过程复杂，严重影响了勘探效率；同时，由于测量结果误差较大，容易产生误判，进而漏失油气层。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种井下流体密度测量装置，以解决现有技术中流体性质识别过程结果误差较大，测量过程复杂的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

本实用新型提供了一种井下流体密度测量装置，包括平行双圆环管、cpu处理器、激励电路模块、激励线圈、测量电路模块及测量线圈；平行双圆环管包括相互平行设置的第一圆环管和第二圆环管，第一圆环管的一端用于与流体抽吸装置连接，第一圆环管的另一端与第二圆环管的一端连通，第二圆环管的另一端用于与流体排放装置连接，待测流体依次流过第一圆环管和第二圆环管；

cpu处理器的输出端与激励电路模块的输入端连接，激励电路模块的输出端与激励线圈连接；cpu处理器的输入端与测量电路模块的输出端连接，测量电路模块的输入端与测量线圈连接；激励线圈绕设在第一圆环管上，测量线圈绕设在第二圆环管上，激励线圈与测量线圈的位置相适应。

进一步的，激励电路模块包括波形放大电路及驱动电路，波形放大电路的输入端与cpu处理器的输出端连接，波形放大电路的输出端与激励线圈连接。

进一步的，激励电路模块还包括脉冲调制电路，脉冲调制电路设置在cpu处理器与波形放大电路之间；cpu处理器的输出端与脉冲调制电路的输入端连接，脉冲调制电路的输出端与波形放大电路连接。

进一步的，测量电路模块包括前放电路、检波整形电路及脉冲计数电路，前放电路的输入端与测量线圈连接，前放电路的输出端与检波整形电路的输入端连接，检波整形电路的输出端与脉冲计数电路的输入端连接，脉冲计数电路的输出端与cpu处理器的输入端连接。

进一步的，还包括基座及外壳，基座包括基座本体、电路模块腔体及电路模块压盖，平行双圆环管固定设置在基座本体的端部；外壳套设在平行双圆环管的外侧，且与基座本体的端部密封连接；电路模块腔体设置在基座本体的侧壁上，电路模块腔体用于固定安装激励电路模块和测量电路模块；电路模块压盖密封扣合在电路模块腔体的顶部。

进一步的，基座还包括四根连接套管和两根导流连接管；四根连接套管均固定设置在基座本体的端部，两根导流连接管固定设置在基座本体内；

其中，第一根连接套管的一端与第一圆环管的一端连接，第一根连接套管的另一端与第一根导流连接管的一端连接，第一根导流连接管的另一端用于与流体抽吸装置连接；

第二根连接套管的一端与第一圆环管的另一端连接，第二根连接套管的另一端与第二根连接套管的一端连接，第三根连接套管的另一端与第二圆环管的一端连接；

第二圆环管的另一端与第四根连接套管的一端连接，第四连接套管的另一端与第二根导流连接管的一端连接，第二根导流连接管的另一端用于与流体排放装置连接。

进一步的，还包括芯电快速插头，芯电快速插头设置在电路模块腔体的底部；cpu处理器固定设置在基座本体内，且靠近电路模块腔体的底部设置；芯电快速插头的一端与cpu处理器连接，另一端与连接激励电路模块和测量电路模块连接。

进一步的，基座本体的端部设置有密封槽，外壳与基座之间设置有密封环，密封环设置在密封槽内。

进一步的，平行双圆环管还包括固定夹，固定夹设置在第一圆环管和第二圆环管之间，固定夹的一端与第一圆环管固定连接，固定夹的另一端与第二圆环管固定连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供了一种井下流体密度测量装置，通过在平行双圆环管上分别设置激励线圈和测量线圈，激励线圈在激励作用下，产生脉冲磁场，测量线圈在脉动磁场的作用，产生振动，获得量测电流信号，由于不同密度待测流体通过平行双圆环管时，测量线圈获得的量测电流信号不同，实现对待测流体密度的测定，进而实现对流体性质的识别；本实用新型结构简单，操作方便，测量过程采用电信号，受干扰条件小，测量结果准确。

进一步的，通过将激励电路模块和测量电路模块密封设置在电路模块腔体内，保证了结构的安全性；通过采用外壳将平行双圆环管密封，避免了测量过程，对测量线圈和激励线圈工作过程的干扰，提供了测量结果的准确性。

进一步的，通过设置连接套管和导流连接管，确保了待测流体在测量装置中的准确流动，避免了对测量装置中电路模块的污染，安全性好。

进一步的，通过设置芯电快速插头，便于激励电路模块和测量电路模块与cpu处理器的快速连接；同时，便于激励电路模块和测量电路模块的更换和修复。

进一步的，通过在第一圆环管和第二圆环管之间设置固定夹，提高了平行双圆环管结构的稳定性，保证了激励线圈和测量线圈之间的稳定工作，确保了测量结果的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种井下流体密度测量装置整体结构示意图；

图2为本实用新型所述的一种井下流体密度测量装置中的双圆环管与基座连接结构图；

图3为本实用新型所述的一种井下流体密度测量装置中的基座内部结构示意图；

图4为本实用新型所述的一种井下流体密度测量装置中的圆环管结构示意图；

图5为本实用新型所述的一种井下流体密度测量装置中的测量电路及激励电路框图；

图6为本实用新型所述的一种井下流体密度测量装置的工作原理示意图；

图7为本实用新型所述的一种井下流体密度测量装置的使用状态示意图。

其中，1平行双圆环管，2cpu处理器，3激励电路模块，4激励线圈，5测量电路模块，6测量线圈，7基座，8外壳，9密封环；11第一圆环管，12第二圆环管，13固定夹；31波形放大电路，32驱动电路，33脉冲调制电路；51前放电路，52检波整形电路，53脉冲计数电路；71基座本体，72电路模块腔体，73电路模块压盖，74连接套管，75导流连接管，76芯电快速插头，77密封槽。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式，对本实用新型作进一步解释说明。

如附图1-5所示，本实用新型提供了一种井下流体密度测量装置，包括平行双圆环管1、cpu处理器2、激励电路模块3、激励线圈4、测量电路模块5、测量线圈6、基座7及外壳8；平行双圆环管1包括相互平行设置的第一圆环管11、第二圆环管12及固定夹13，第一圆环管11的一端与流体抽吸装置连接，第一圆环管11的另一端与第二圆环管12的一端连接，第二圆环管12的另一端与流体排放装置连接；待检测流体在流体抽吸装置的作用下，从第一圆环管11的一端进入，流经第一圆环管11后，进入第二圆环管12，完成测量后，从第二圆环管12的另一端经流体排放装置排出；固定夹13设置在第一圆环管11和第二圆环管12之间，固定夹13的一端与第一圆环管11固定连接，固定夹13的另一端与第二圆环管12固定连接；通过在第一圆环管11和第二圆环管12之间设置固定夹13，确保了第一圆环管11和第二圆环管12的稳定性，提高了测量结果的可靠性。

cpu处理器2的输出端与激励电路模块3的输入端连接，激励电路模块3的输出端与激励线圈4连接；cpu处理器2的输入端与测量电路模块5的输出端连接，测量电路模块5的输入端与测量线圈6连接；激励线圈4绕设在第一圆环管11的圆弧段处，测量线圈6绕设在第二圆环管12的圆弧段处，激励线圈4与测量线圈6的位置相适应；cpu处理器2与canbus建立连接。

激励电路模块3用于将cpu处理器2产生的激励波调制放大处理后发送至激励线圈4；测量线圈6用于在激励线圈4产生的脉动磁场及流体作用下，产生不同的量测电流信号，并将量测电流信号发送至测量电路模块5；测量电路模块5用于对量测电流信号进行处理，获得脉冲计数，并将脉冲计数发送至cpu处理器2处理与保存。

激励电路模块3包括波形放大电路31、驱动电路32及脉冲调制电路33，cpu处理器2的输出端与脉冲调制电路33的输入端连接，脉冲调制电路33的输出端与波形放大电路31的输入端连接，波形放大电路32的输出端与激励线圈4连接；

cpu处理器2通过振荡电路产生激励波，并将该激励波发送至脉冲调制电路33，脉冲调制电路33对接收到的激励波进行调制；调制时，当激励波的频率与目标流体密度不匹配时，通过cpu处理器2调节激励波的频率，使激励波的振荡频率与目标流体密度保持线性关系；激励波经过脉冲调制电路33调制完成后，发送至波形放大电路31；波形放大电路31用于对调制后的激励波进行放大处理，并将放大后的激励波发送至驱动电路32；在驱动电路32的作用下，将接收到的放大后的激励波发送至激励线圈4；放大后的激励波通过激励线圈4时，当待测流体在平行双圆环管1内流过时，激励线圈6中将产生脉动磁场，此时测量线圈在脉动磁场的作用下，产生振动，获得量测电流信号；在相同大小的激励电流作用下，测量线圈6的量测电流信号的振荡频率与平行双圆环管1中的待测流体的密度相关；当待测流体的密度越大时，量测电流信号的振动频率越小，反之，则越大。

测量电路模块5包括前放电路51、检波整形电路52及脉冲计数电路53，前放电路51的输入端与测量线圈6连接，前放电路51的输出端与检波整形电路52的输入端连接，检波整形电路的输出端与脉冲计数电路53的输入端连接，脉冲计数电路53的输出端与cpu处理器2的输入端连接。

前放电路51用于对测量线圈6获得的量测电流信号进行放大处理，并发送至检波整形电路52，检波整形电路52包括相敏检波器及整形电路，检波整形电路52对放大后的量测电流信号进行检波及整形处理，将量测电流信号的非标准脉冲进行标准化处理，形成标准计数脉冲，并将标准计数脉冲发送至脉冲计数电路；脉冲计数电路用于对接收的标准计数脉冲进行计数，获得脉冲计数，并将脉冲计数发送至cpu处理器2进行处理保存，脉冲计数代表与流体密度的相关电信号，对电信号进行处理计算，即可获得待测流体的密度。

基座7包括基座本体71、电路模块腔体72、电路模块压盖73、四根连接套管74、两根导流连接管75及芯电快速插头76，平行双圆环管1固定设置在基座本体71的端部；外壳8套设在平行双圆环管1的外侧，且与基座本体71的端部密封连接；基座本体71的端部设置有密封槽77，外壳8与基座7之间设置有密封环9，密封环9设置在密封槽77内；通过外壳8与基座本体71密封连接，为平行双圆环管1提供了密封环境，保证了平行双圆环管1在测量过程中的稳定性，提高了测量结果的可靠性。

电路模块腔体72设置在基座本体71的侧壁上，电路模块腔体72用于固定安装激励电路模块3和测量电路模块5；电路模块压盖73密封扣合在电路模块腔体72的顶部，电路模板压盖73与电路模块腔体72之间设置密封圈9，实现了对电路模块腔体72内的激励电路模块3和测量电路模块5密封固定。

四根连接套管74均固定设置在基座本体11的端部，两根导流连接管75固定设置在基座本体11内；其中，第一根连接套管的一端与第一圆环管11的一端连接，第一根连接套管的另一端与第一根导流连接管的一端连接，第一根导流连接管的另一端与流体抽吸装置连接；第二根连接套管的一端与第一圆环管11的另一端连接，第二根连接套管的另一端与第二根连接套管的一端连接，第三根连接套管的另一端与第二圆环管12的一端连接；第二圆环管12的另一端与第四根连接套管的一端连接，第四连接套管的另一端与第二根导流连接管的一端连接，第二根导流连接管的另一端与流体排放装置连接。第一导流连接管与流体抽吸装置之间设置有密封环9，第二导流连接管与流体排放装置之间设置有密封环9，避免了待测流体进入基座本体71内对测量装置造成破坏。芯电快速插头76设置在电路模块腔体71的底部；cpu处理器2固定设置在基座本体71内，且靠近电路模块腔体71的底部设置；芯电快速插头76的一端与cpu处理器2连接，另一端与连接激励电路模块3和测量电路模块5连接。

平行圆环管1上还设置有焊线盘10，通过焊线盘10分别将激励线圈4和测量线圈6与激励电路模块3及测量电路模块5连接，确保了电路连接的准确性，减小了线路布置。

工作原理及使用方法

如附图6-7所示，在地层测试流体取样时，将封隔器推靠到井壁，抽吸探针的一端扎入到地层，另一端与流体泵连接；启动流体泵，对流体进行抽吸；在初始抽吸阶段，井壁泥浆滤液被抽出；随着流体的逐渐被抽吸，地层真实流体逐渐推进到井壁并被吸入，直至原油被抽吸进入管线。

在连续抽吸过程中，需要判断抽吸到的地层流体是何种性质的流体，是油、气还是水；此时，将本实用新型所述的流体密度测量装置与流体泵的出口端连接，通过对流体密度值的区分，进而获得流体类型，如地层水的比重大于1g/cm³，原油的比重在0.7g/cm³左右，而气的比重小于0.1g/cm³；

同时，采用流体密度测量装置还可以区分泥浆滤液和地层水，使用时，将流体密度测量装置安装于流体管道之中，并与流体泵的出口连接；当抽吸到的流体沿管道流经所述井下密度测量装置，不同比重的流体所产生的量测电流信号不同，通过对量测电流信号的处理和计算，得到待测流体的密度值；当流体被判断为是原油或天然气时，将抽吸到的流体进行收集取样。

本实用新型所述的一种井下流体密度测量装置中，包括两个并排平行的圆环管、激励线圈、激励电路、测量线圈及测量电路；待测流体从一个圆环管的一端进入，流过一个圆环后再进入另一个圆环，并从该圆环流出；在第一个圆环管上缠绕测量线圈，在第二个圆环管上缠绕激励线圈，激励线圈包括磁铁和线圈；当激励线圈通过脉冲电信号时，激励线圈中产生脉动磁场；测量线圈在脉动磁场作用下将产生振动。在相同大小的激励电流作用下，测量线圈的震荡频率与管道中的流体密度相关。密度越大，振动频率越小，反之则越大；通过测量线圈的频率检测即可得到与流体密度相关的信号。

实施例

本实用新型所述的一种井下流体密度测量装置，cpu处理器通过振荡电路产生方波，该方波通过脉冲调制电路进行调制；如果方波的振荡频率与目标流体的密度不匹配时，cpu处理器可以调整方波的振荡频率进行匹配，使方波的振荡频率和流体密度保持线性关系。调制后的脉冲进行放大，最后通过驱动电路提供脉冲给激励线圈，激励线圈在脉冲的激励下，产生脉动磁场；测量线圈在激励线圈的脉动磁场作用下，测量线圈测量到的电流信号通过前放电路进行放大，然后送到检波整形电路。检波整形电路把每一个非标准脉冲进行标准化处理，形成标准计数脉冲，技术脉冲送到计数器电路，该计数送到cpu处理器进行处理与保存；该计数率代表了与流体密度相关的电信号。

平行双圆环管中的两个圆形管的内径为5mm，可以通过压力为140mpa的地层流体。被测流体从圆环管的一端进入，流过一个圆环后再进入另一个圆环，并从该圆环流出。当激励线圈通过脉冲电流时，线圈中产生脉动磁场，测量线圈在磁场作用下将产生振动；在相同大小的激励电流作用下，测量线圈的震荡频率与管道中的流体密度相关；密度越大，振动频率越小，反之则越大。通过测量线圈的频率检测即可得到与流体密度相关的信号。

在石油勘探开发过程中，需要对地层及其所含流体特征进一步分析，这其中包括对地层流体取样分析。为了在井下获取到原状地层流体样品，安装在电缆地层测试器上的流体泵将井壁污染流体抽吸干净，原状地层流体才得以从远端流入到井筒近端，通过取样桶获取地层真实样品，在流体抽吸的过程中，通过采用本实用新型所述的井下流体密度测量装置，对流体泵抽吸的流体进行测量其密度，区分抽吸的底层流体是水、油还是气，进而实现了对井壁污染流体是否被抽吸干净的判断。