一种油管内外流测试系统的制作方法
【专利摘要】一种油管内外流测试系统，油管内安装有上下两组测试臂和扶正器，每组测试臂在圆周上均布有至少三个，上测试臂中间位置内侧安装有换能器A，下测试臂中间位置内侧安装有换能器B，换能器A和换能器B尾部通过信号线连接到仪器处理电路单元；在上下两组测试臂的下端连接有油管管内流量测试短节，流量测试短节由上换能器、导流管、下换能器组成，上换能器、下换能器同轴安装在中空的导流管内，导流管对应上换能器、下换能器安装的位置分别加工有进水口和出水口。本发明采用紧贴油管内壁测试臂上的换能器对发射声波穿透油管测试油套环空内流量，采用置于油管中心导流管内的换能器对发射声波测试油管内流量，两种方式组合即完成了油管内外流的测试。
【专利说明】
一种油管内外流测试系统
技术领域
[0001]本发明属于石油开采用井下仪器技术领域，具体地涉及一种油管内外流测试系统。
【背景技术】
[0002]油田开发后期，分层注水是我国大部分油田采用的提高原油采收率的工艺方法。在注水井测试中，油田多采用(放射性)氧活化测井的方法测量水井注水剖面，以确定每个地层的水流状态(流动方向、速度等)。中子发生器和特征T射线探测器阵列是氧活化测井仪器的主要组成部分。采用氧活化测试油管内外流的方法存在以下不足:
1、中子发生器和特征T射线探测器阵列价值高，寿命短，抗冲击、振动差，仪器使用成本极高；
2、中子发生器为放射性物品，管控严格，有一定的安全和健康风险。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种油管内外流测试系统，以克服以上不足，该系统采用紧贴油管内壁测试臂上的换能器对发射声波穿透油管测试油套环空内流量，采用置于油管中心导流管内的换能器对发射声波测试油管内流量，两种方式组合即完成了油管内外流的测试，有望取代放射性氧活化测井。
[0004]本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案实现的:一种油管内外流测试系统，包括套管和油管、铠装电缆、电缆头，油管内安装有上下两组测试臂和扶正器，每组测试臂在圆周上均布有至少三个，上测试臂中间位置内侧安装有换能器A，下测试臂中间位置内侧安装有换能器B，换能器A和换能器B尾部通过信号线连接到仪器处理电路单元；在上下两组测试臂的下端连接有油管管内流量测试短节，流量测试短节由上换能器、导流管、下换能器组成，上换能器、下换能器同轴安装在中空的导流管内，上换能器、下换能器的发射面相对平行，导流管对应上换能器、下换能器安装的位置分别加工有进水口和出水口。
[0005]上述的一种油管内外流测试系统，其中:所述铠装电缆一端连接地面控制仪器，另一端连接井下仪器的电缆头。
[0006]上述的一种油管内外流测试系统，其中:所述换能器A和换能器B与油管内壁紧密贴合。
[0007]上述的一种油管内外流测试系统，其中:所述换能器A和换能器B发射面与仪器中轴线倾斜20-40度相对安装。
[0008]上述的一种油管内外流测试系统，其中:所述上换能器、下换能器、进水口、出水口轮廓均光滑、呈流线形。
[0009]上述的一种油管内外流测试系统，其中:所述测试臂有柔性和弹性。
[0010]本发明的工作原理:
套管、油管等为油田水井管柱组成部分，装置主体上安装有两组测试臂，每组在圆周上均布有若干个(不少于3个)测试臂。测试臂有一定的柔性和弹性，受外力挤压后能回缩，又能提供扶正仪器的力量，使仪器处于油管的中央。在测试臂弹力的作用下，使得换能器A和换能器B能与油管内壁紧密贴合。
[0011]当需要测试油套环空流量时，换能器A发射一束超声波，部分超声波透过油管壁，穿过油套环空流体，被套管内壁反射，再依次穿过环空流体、油管壁，被换能器B接收。通过计算超声波在该段距离运动流体内的传输时间与在静水内的传输时间差值，判断油套环空内流体的运动方向和速度大小，进而计算出油套环空内流量大小。将圆周均布的测试臂、换能器A、换能器B测得的油管管外流流量值进行平均作为测试值，有利于减小仪器偏心的影响，提高测试精度。
[0012]当需要测试油管内流量时，上换能器发射一束超声波，穿过导流管内孔内流体，被下换能器接收。通过计算超声波在该段距离运动流体内的传输时间与在静水内的传输时间差值，判断导流管内孔内流体的运动方向和速度大小。在测试臂、扶正器共同作用下，导流管处于油管的中心，可以认为导流管内孔内流体的流动速度与油管中心流体的速度相等，进而计算出油管流量的大小。
[0013]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明具有以下特点:
I)采用超声换能器作为油管内外流测试元件，具有经济成本低，无放射性安全、健康隐患等显著优势。
[0014]2)采用超声换能器作为油管内外流测试元件，较氧活化采用的中子发生器和特征T射线探测器阵列，抗冲击性能更好，使用寿命和可靠性更高。
[0015]3)采用紧贴油管内壁测试臂上的换能器对发射声波穿透油管测试油套环空内流量，采用置于油管中心导流管内的换能器对发射声波测试油管内流量，两种方式组合即完成了油管内外流的测试，有望取代放射性氧活化测井。
[0016]4)本发明适用于油田油管内外流测试仪器。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的不意图，
图中标记:1、铠装电缆，2、电缆头，3、测试臂，4、换能器A，5、换能器B，6、信号线，7、上换能器，8、导流管，9、下换能器，10、扶正器，11、油管，12、超声波，13、进水口，14、套管，15、出水口。
[0018]箭头示意水井注水流动方向。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种油管内外流测试系统【具体实施方式】、特征及其功效，详细说明如后。
[0020]参见图1，一种油管内外流测试系统，包括套管14和油管11、铠装电缆1、电缆头2，油管11内安装有上下两组测试臂3和扶正器10，每组测试臂3在圆周上均布有至少三个，上测试臂中间位置内侧安装有换能器A4，下测试臂中间位置内侧安装有换能器B5，换能器A4和换能器B5尾部通过信号线6连接到仪器处理电路单元;在上下两组测试臂3的下端连接有油管管内流量测试短节，流量测试短节由上换能器7、导流管8、下换能器9组成，上换能器7、下换能器9同轴安装在中空的导流管8内，上换能器7、下换能器9的发射面相对平行，导流管8对应上换能器7、下换能器9安装的位置分别加工有进水口 13和出水口 15。
[0021]所述铠装电缆I一端连接地面控制仪器，另一端连接井下仪器的电缆头2。
[0022]所述换能器A4和换能器B5与油管内壁紧密贴合。
[0023]所述换能器A4和换能器B5发射面与仪器中轴线倾斜20-40度相对安装。
[0024]所述上换能器7、下换能器9、进水口 13、出水口 15轮廓均进行光滑、流线形处理。
[0025]所述测试臂3有柔性和弹性。
[0026]本发明的工作原理:
套管14、油管11等为油田水井管柱组成部分，装置主体上安装有两组测试臂3，每组在圆周上均布有若干个(不少于3个)测试臂3。测试臂3有一定的柔性和弹性，受外力挤压后能回缩，又能提供扶正仪器的力量，使仪器处于油管的中央。在测试臂3弹力的作用下，使得换能器A4和换能器B5能与油管内壁紧密贴合。
[0027]当需要测试油套环空流量时，换能器A4发射一束超声波12，部分超声波透过油管壁，穿过油套环空流体，被套管内壁反射，再依次穿过环空流体、油管壁，被换能器B5接收。通过计算超声波在该段距离运动流体内的传输时间与在静水内的传输时间差值，判断油套环空内流体的运动方向和速度大小，进而计算出油套环空内流量大小。将圆周均布的测试臂3、换能器A4、换能器B5测得的油管管外流流量值进行平均作为测试值，有利于减小仪器偏心的影响，提高测试精度。
[0028]当需要测试油管内流量时，上换能器7发射一束超声波，穿过导流管8内孔内流体，被下换能器9接收。通过计算超声波在该段距离运动流体内的传输时间与在静水内的传输时间差值，判断导流管8内孔内流体的运动方向和速度大小。在测试臂3、扶正器10共同作用下，导流管8处于油管的中心，可以认为导流管8内孔内流体的流动速度与油管中心流体的速度相等，进而计算出油管流量的大小。
[0029]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种油管内外流测试系统，包括套管(14)和油管(11)、铠装电缆(1)、电缆头(2)，其特征在于:油管(11)内安装有上下两组测试臂(3)和扶正器(10)，每组测试臂(3)在圆周上均布有至少三个，上测试臂中间位置内侧安装有换能器A(4)，下测试臂中间位置内侧安装有换能器B(5)，换能器A(4)和换能器B(5)尾部通过信号线(6)连接到仪器处理电路单元;在上下两组测试臂(3)的下端连接有油管管内流量测试短节，流量测试短节由上换能器(7)、导流管(8)、下换能器(9)组成，上换能器(7)、下换能器(9)同轴安装在中空的导流管(8)内，上换能器(7)、下换能器(9)的发射面相对平行，导流管(8)对应上换能器(7)、下换能器(9)安装的位置分别加工有进水口( 13 )和出水口( 15 )。2.如权利要求1所述的一种油管内外流测试系统，其特征在于:所述铠装电缆(I)一端连接地面控制仪器，另一端连接井下仪器的电缆头(2)。3.如权利要求1所述的一种油管内外流测试系统，其特征在于:所述换能器A(4)和换能器B(5)与油管内壁紧密贴合。4.如权利要求1所述的一种油管内外流测试系统，其特征在于:所述换能器A(4)和换能器B( 5)发射面与仪器中轴线倾斜20-40度相对安装。5.如权利要求1所述的一种油管内外流测试系统，其特征在于:所述上换能器(7)、下换能器(9)、进水口(13)、出水口(15)轮廓光滑、呈流线形。6.如权利要求1所述的一种油管内外流测试系统，其特征在于:所述测试臂(3)有柔性和弹性。
【文档编号】E21B49/00GK105910661SQ201610542397
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】杨华, 韩雷, 孙红岗, 何洋, 高京伟, 罗平
【申请人】贵州天石能源科技有限公司