专利名称：一种压差式密度测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压差式密度测量仪，尤其适用于井下开采石油检测密度。
背景技术：
生产井中，流体产出的情况差异很大，不同层段或同一厚度的不同部位可能产出不同性质的流体。准确判断井底任意深度下流体的性质，对于评价产层特性，确定各相流量，都是非常重要的。目前生产测井主要通过测量井内流体的密度或持水率以识别流体。流体密度计主要包括放射性密度计和压差式密度计。国内开采石油所使用的密度计大部分是放射性密度计。这种密度计比较适用于高温、高压、强腐蚀的环境。但是，由于使用放射性物质其采购、 运输、使用及维护须遵循国家《放射性同位素与射线装置放射防护条例》之规定，在各个环节手续繁琐，要求严格，并存在一定的安全隐患，给用户带来诸多不便。因此，需要一种新的密度测量仪器来代替这种放射性的密度计。
实用新型内容本实用新型旨在提供一种压差式密度测量仪，从而准确、可靠地完成井下流体密度的检测。本实用新型的技术方案如下一种压差式密度测量仪，包括填充有硅油且端口封闭的U形导压管线和测量装置；所述U形导压管线由竖直平行的长管和短管以及长管和短管的底端连接部形成；所述测量装置包括压差式压力传感器，所述压差式压力传感器包括传感器本体、 上端测压探头和下端测压探头；所述传感器本体设置于U形导压管线上且低于下端测压探头水平位置，传感器本体的两端设置分别设置有排水阀；上端测压探头和下端测压探头分别设置于长管和短管上端，与压差式压力传感器设定的高度差相应。为保护压差式压力传感器不受过压损伤，可以在所述传感器本体的上方，长管与短管之间设置有水平连通管，该水平连通管上设置有传输阀。上述测量装置还包括与传感器本体封装在一起的加速度计和温度传感器。上述上端测压探头和下端测压探头的下方均设置有一个聚水器和用以将进入聚水器的水排出导压管线的排水阀。在上述硅油注液口可设置金属丝网，这样可以保证固体小颗粒不会进入到导压管线中。上述传感器本体上安装泄压阀，也能够保护压差式压力传感器不受过压损伤。本实用新型仪器不使用放射源，而是采用微差压技术根据介质在一定垂直距离上的差压值计算出密度值，其具有精度高，可靠性好，使用安全，方便的优点。
[0014]图I本实用新型结构原理图。[0015]图2为应用本实用新型的检测系统示意图。[0016]图3为压力检测电路。[0017]图4为温度检测电路。[0018]图5为倾角测试电路图。[0019]其中，D1、D2、D3、D4为排水阀，PA、PB分别为上端测压探头和下端测压探头。
具体实施方式
[0020]本实用新型提供一种压差式密度测量仪，该仪器包括压差式压力传感器、加速度
计和保护压差式压力传感器不受过压损坏的装置。该仪器可测量多个参数包括压力、温度、 倾角和相距2ft(0. 6m)距离的差压信号。对这些测量的参数，进行一些补偿运算，就可以得到精确的井下流体密度值。其测量原理为，对于静止的待测液体，假定其密度均匀，设其密度为P，测量点的重力加速度为g，待测液柱高度为h，则该液柱的静压力为P= P . g. h。通过测量液柱静压力和高度就可以计算出液体的密度。静压式密度计不受液体流速和表面张力的影响，可以测量粘度较大的液体密度，但容易受到液位波动的影响。为了消除液位波动的影响，通常采用差压法使待测液体沿垂直的导管流动，在导管上安装两个相距为h的压力传感器，所测得的压力分别为Pl，P2，当测定了不同高度的两个液柱的压力之后，可得公式P1-P2 = P . g. (H1-H2)。H1, H2为两个压力传感器距液面的高度，P为待测液体密度，g为重力加速度。令 P1-P2 = AP，HrH2 = h，由此可得P = AP/g.h。因此，通过测量一定高度的待测介质的压力差就可以计算出该介质的密度。仪器电路设计主要包括压力、温度、倾角等信号采集的电路设计。系统框图如图2 所示。压力信号的采集如图3所示，压力传感器输出的压力信号经过U2A、U2B、U3A组成的差分放大电路放大后，送入双极性差分输入的电压-频率转换器U8的6脚，经电压-频率转换后从U8的8脚输出与压力成正比的频率信号，此信号PRES送单片机DSPIC3013内部的定时器进行计数器进行计数。U8的5脚产生的2. 5V电压经跟随器后为压力传感器提供2. 5V的驱动电压。温度信号采集电路如图4所示。R13 R21、T1、T2、U5A、U5B及温度传感器组成的电路可测量周围环境的温度。该温度信号经U5A、U5B及周围相关元件组成的信号放大电路放大后，将井温探头的电阻量转变为电压量，送到压频转换芯片，频率信号TEMP送单片内部定时计数器进行计数。倾角测试电路如图5所示。通过重力加速度传感器ADXL204，通过测量相互垂直的两个轴的方向XOUT、YOUT，而可以得到其与水平面倾角的大小。参照图I所示的结构原理图，本实用新型的测量原理是测压探头PA和PB相距 2ft (0. 6m)的距离。它们通过导压管线分别连接在压差式压力传感器的两侧。仪器内部充满了密度为0.97克/立方厘米的硅油。其中，压差式压力传感器所测量的压差VP= (P 桂油-P井液)*g*h.其中，VP值来自于压差式压力传感器的读数，其值受到井下温度和压力的影响，应当进行补偿运算。P 为注入仪器内部硅油的密度，其值受温度和压力的影响， 必需进行校正。g为重力加速度。两个测压探头的距离是2ft (0.6m)，通过使用加速度计测量仪器的倾角，并结合探头距离2ft (0. 6m)，来计算出测压探头的垂直距离h。该压差式密度测量仪在导压管线的入口(排水阀D4)使用了金属丝网以保证固体小颗粒不会进入到导压管线中。其中的PA，PB两个阀门在仪器运输过程中要关闭以保证硅油不出仪器中泄露。在每个测压探头下面有一个聚水器，其作用主要是防止因为硅油受冷收缩而使水进入导压管线中。进入聚水器的水可以从Dl和D2两个排水阀中排出。而D3 和D4排水阀是用来检查压差式压力传感器两端是否有水，并可从中将水排出，同时D4阀门也是整个仪器用于注入硅油的入口。在压差式压力传感器的附近有一个传输阀(TV)来保护压差式压力传感器不受过压损伤，它是一个旁路阀，当仪器不是处于测井状态时，该阀门必须打开，以保护压差式压力传感器两侧压力平衡。同时，它还有两个泄压阀在压差式压力传感器的两侧。当测井时，传输阀关闭，此时，当压差式压力传感器两侧的压力差持续大于 34. 5KPa泄压阀打开，以起到保护压差式压力传感器不受过压损坏。另外，仪器不测井时，传输阀(TV)必须打开，PA，PB两个阀门需要关闭，并且整个仪器必须水平放置，以避免硅油漏失。本实用新型在测井时，先要进行标定工作。将仪器水平放置，拧出PA，PB两个阀门，同时拧紧传输阀(TV)。然后给仪器供电，分别将仪器水平置于空气，竖直置于空气，和竖直置于水中，记录其各自的计数，完成对仪器的标定工作。然后，将仪器和其它短节相连， 并且检查PA，PB两个阀门是否完全打开，传输阀(TV)是否完全关闭。当整串仪器下井测量时，不可关闭井口阀门速度过快，以免引起压力波动而造成对仪器的冲击。同时测井速度不得大于548米/小时。在每次测井完成后，必须将进入到聚水器中的水或其它杂质排出，同时，要检查差压计两侧是否有水或杂质，这些水或杂质可以通过排水阀D1、D2、D3、D4排出。本实用新型应用于井下测量，具有以下优点I仪器具有热稳定性好、抗过载能力强、耐腐蚀高，耐静压高的特点，可以和绝大多数介质直接接触，适合在井下比较恶劣的环境中使用。2可测量仪器倾角大小，并根据此值对两点距离的垂直高度进行校准，提高密度测量的精度，使仪器可以应用与角度较大的斜井中。3机械结构方面，结构新颖、简单，维护方便，外形美观、精致。各个部位设计有扳手口位置或者磙花，方便拆卸。螺纹扣型选用梯形扣(埃克姆螺纹)。4机械结构便于安全及维护，测量范围广、精度和分辨率。5工作所需功耗小、有着完善的过差压保护功能。
权利要求1.一种压差式密度测量仪，其特征在于包括填充有硅油且端口封闭的U形导压管线和测量装置；所述U形导压管线由竖直平行的长管和短管以及长管和短管的底端连接部形成；所述测量装置包括压差式压力传感器，所述压差式压力传感器包括传感器本体、上端测压探头和下端测压探头；所述传感器本体设置于U形导压管线上且低于下端测压探头水平位置，传感器本体的两端设置分别设置有排水阀；上端测压探头和下端测压探头分别设置于长管和短管上端，与压差式压力传感器设定的高度差相应。
2.根据权利要求I所述的压差式密度测量仪，其特征在于在所述传感器本体的上方， 长管与短管之间设置有水平连通管，该水平连通管上设置有传输阀。
3.根据权利要求I所述的压差式密度测量仪，其特征在于所述测量装置还包括与传感器本体封装在一起的加速度计和温度传感器。
4.根据权利要求I所述的压差式密度测量仪，其特征在于上端测压探头和下端测压探头的下方均设置有一个聚水器和用以将进入聚水器的水排出导压管线的排水阀。
5.根据权利要求I所述的压差式密度测量仪，其特征在于在所述硅油注液口设置有金属丝网。
6.根据权利要求I至5任一所述的压差式密度测量仪，其特征在于所述传感器本体上安装有泄压阀。
专利摘要本实用新型提供一种压差式密度测量仪。该压差式密度测量仪，包括填充有硅油且端口封闭的U形导压管线和测量装置；所述U形导压管线由竖直平行的长管和短管以及长管和短管的底端连接部形成；所述测量装置包括压差式压力传感器，所述压差式压力传感器包括传感器本体、上端测压探头和下端测压探头；所述传感器本体设置于U形导压管线上且低于下端测压探头水平位置，上端测压探头和下端测压探头分别设置于长管和短管上端，与压差式压力传感器设定的高度差相应。本实用新型仪器不使用放射源，而是采用微差压技术根据介质在一定垂直距离上的差压值计算出密度值，其具有精度高，可靠性好，使用安全，方便的优点。
文档编号G01N9/26GK202351146SQ201120459820
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者孙俊伟, 孙大伟, 李斌, 李永振 申请人:西安思坦仪器股份有限公司