專利名稱：提高油田注水井用超聲波流量計(jì)分層流量測(cè)試準(zhǔn)確性的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高油田注水井用超聲波流量計(jì)分層流量測(cè)試準(zhǔn)確性的方法及裝置，屬 于試井工藝技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著油田注水井流量測(cè)試儀器的全面更新，許多新型井下流量計(jì)得到大量使用，其中超 聲波流量計(jì)就是使用較廣的一種。這種流量計(jì)目前的采樣區(qū)域的大小為定值，在任意流場(chǎng)中 ，進(jìn)行正常測(cè)試，得到測(cè)試值Y，存在下列計(jì)算公式
Y=^ (PT) +f2 (Q) .......................................... (1)
式中^ (PT)為測(cè)試值受壓力、溫度影響的情況，是超聲波探頭自身參數(shù)的變化；f2 (Q)為測(cè)試值受流量影響的情況；因?yàn)閒l (PT)無(wú)法確定，同時(shí)因?yàn)橛吞锎蟛糠肿⑺?常溫低壓井，在這些井中由fi (PT)變化引入的誤差小于滿量程的2%，所以將^ (PT)用常 量D代替。公式改寫成
Q= f3 (Y-D) ................................................... (2)
通過(guò)地面標(biāo)定，確定函數(shù)關(guān)系f3。由于運(yùn)算過(guò)程中存在fi (PT)與常量D的替代關(guān)系， 精度達(dá)到2%后很難進(jìn)一步提高。而且在高溫、高壓井中測(cè)試時(shí)，誤差明顯增大，不能滿足高 精度測(cè)試的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種消除探頭自身參數(shù)隨外界條件變化產(chǎn)生的影響，進(jìn)而提高 流量計(jì)分層流量測(cè)試準(zhǔn)確性的方法及裝置。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的在注水井流場(chǎng)不變的情況下，通過(guò)改變注水井采樣區(qū)域的大小， 進(jìn)行多次測(cè)量，進(jìn)而消除探頭自身參數(shù)隨外界條件變化產(chǎn)生的誤差，提高注水井流量測(cè)試準(zhǔn) 確性。
所述的提高油田注水井用超聲波流量計(jì)分層流量測(cè)試準(zhǔn)確性的方法，其中改變注水井采
樣區(qū)域的大小是通過(guò)改變探頭間的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
而改變探頭間的相對(duì)位置，是通過(guò)改變一個(gè)或多個(gè)探頭的相互之間的位置來(lái)進(jìn)行的。 實(shí)現(xiàn)改變探頭間的相對(duì)位置時(shí)，通過(guò)改變探頭間的直線距離來(lái)進(jìn)行改變，或者通過(guò)改變
相對(duì)角度來(lái)進(jìn)行改變。該方法所采用的裝置，它包括導(dǎo)流管(11)，在導(dǎo)流管(11)安裝有電機(jī)(1)，電機(jī) (1)的輸出軸連接有一個(gè)可在導(dǎo)流管(11)內(nèi)左右移動(dòng)的底座(7)，在底座(7)中裝有 左探頭(9)，并且中螺塞(10)壓緊左探頭(9)，銷(8)壓入導(dǎo)流管(11)，并卡入底 座(7)側(cè)面的鍵槽中；在導(dǎo)流管(11)內(nèi)還裝有安裝頭(13)，在安裝頭(13)中裝有右 探頭(12)，并且右螺塞(14)固定右探頭(12);右探頭(12)與主機(jī)(4)連接，主機(jī) (4)固定在導(dǎo)流管(11)中。
更好的是，在底座(7)與電機(jī)(1)連接的一端裝有左螺塞(6)。 最好將電機(jī)(1)用密封組合(2)進(jìn)行動(dòng)密封。
所述的右探頭(12)的引線從導(dǎo)流管(11)的側(cè)孔內(nèi)穿過(guò)，通過(guò)密封塞(5)連接主機(jī) (4)。
其中主機(jī)(4)與導(dǎo)流管(11)通過(guò)螺釘(3)連接。
由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以保證在超聲波流量計(jì)的許用范 圍內(nèi)，使測(cè)試的結(jié)果不受探頭自身參數(shù)隨外界條件變化的影響，流量測(cè)試精度與壓力、溫度 等因素?zé)o關(guān)，既可以滿足高溫、高壓條件下準(zhǔn)確測(cè)試的要求，又可以進(jìn)一步提高測(cè)試精度， 進(jìn)行高精度測(cè)試，測(cè)試采用的方法簡(jiǎn)單有效，容易實(shí)現(xiàn)，所采用的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本 低廉，使用效果好。


附圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意附圖標(biāo)記l一電機(jī) 2—密封組合 3—螺釘 4一主機(jī)5—密封塞 6—左螺 塞 7—底座 8—銷 9一左探頭 10—中螺塞12—右探頭13—安裝頭14一右
螺塞
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例l:提高油田注水井用超聲波流量計(jì)分層流量測(cè)試準(zhǔn)確性的方法，在注 水井任意流場(chǎng)中，先進(jìn)行一次正常測(cè)試，得到測(cè)試值Yh然后在注水井流場(chǎng)不變的情況下， 改變注水井采樣區(qū)域的大小，再進(jìn)行一次正常測(cè)試，得到測(cè)試值Y2?？梢詫懗鱿铝杏?jì)算公式
Yff工(PT) +f2 (Q) .......................................... (3)
Y2=fi (PT) +f4 (Q) .......................................... (4)
式中^ (PT)為測(cè)試值受壓力、溫度影響的情況； f2 (Q)為改變采樣區(qū)域前，測(cè)試值受流量影響的情況；f4 (Q)為改變采樣區(qū)域后，測(cè)試值受流量影響的情況；
公式變換后得到公式(5)，把公式(5)改寫成公式(6)，式中的函數(shù)關(guān)系通過(guò)標(biāo)定 確定?？梢钥闯龉?6)中不包含壓力、溫度的函數(shù)，消除了因外界條件變化導(dǎo)致探頭自 身參數(shù)變化對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，提高了測(cè)試準(zhǔn)確性。
Yi -Y2= f2 (Q) - f4 (Q) ....................................... (5)
Q= f5 (Y廣Y2) ................................................... (6)
本例采用讓CLJF非集流井下超聲流量計(jì)導(dǎo)流管組件中的一個(gè)探頭進(jìn)行軸向移動(dòng)的方法進(jìn) 行制作，超聲波流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖l所示，其制作過(guò)程是，先將左探頭9裝入底座7內(nèi)，并把 左探頭9的引線從底座7的穿線孔內(nèi)穿出，然后用中螺塞10將左探頭9壓緊。把裝有左探頭9的 底座7裝入導(dǎo)流管ll內(nèi)，將銷8壓入導(dǎo)流管11內(nèi)，并卡入底座7側(cè)面的鍵槽內(nèi)，防止底座7轉(zhuǎn) 動(dòng)。將限位用的左螺塞6旋入導(dǎo)流管11內(nèi)，限制底座7向左移動(dòng)；把右探頭12裝入安裝頭13內(nèi) ，用右螺塞14固定；再將裝有右探頭12的安裝頭13旋入導(dǎo)流管11內(nèi)。把右探頭12的引線從導(dǎo) 流管ll的側(cè)孔內(nèi)穿到左側(cè)；再把兩條引線通過(guò)密封塞5連接到主機(jī)4內(nèi)；電機(jī)1用密封組合2進(jìn) 行動(dòng)密封，將電機(jī)1的輸出軸的內(nèi)螺紋與底座7的輸入端外螺紋旋合在一起，再將主機(jī)4插入 導(dǎo)流管ll內(nèi)；用3個(gè)螺釘3將主機(jī)4和導(dǎo)流管11連接在一起。
使用時(shí)，先使左探頭9和右探頭l2的距離等于h，分別由左探頭9和右探頭l2發(fā)射聲波， 由另一個(gè)探頭進(jìn)行接收，測(cè)試由產(chǎn)生發(fā)射激勵(lì)信號(hào)到接收到聲波后產(chǎn)生電信號(hào)的時(shí)間h和T2 。然后由電機(jī)l輸出轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，底座7在螺紋作用下軸向移動(dòng)。當(dāng)左探頭9和右探頭l2的距離 等于l2時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。分別由左探頭9和右探頭l2發(fā)射聲波，由另一個(gè)探頭進(jìn)行接收， 測(cè)試由產(chǎn)生發(fā)射激勵(lì)信號(hào)到接收到聲波后產(chǎn)生電信號(hào)的時(shí)間T3和T4。T2、 T3、 T4的計(jì)算
公式如下
Tftu+t^+t22................................................... (7)
T2=tl2+t32+t21(8)
Tftu+t33+t22................................................... (9)
T4=tl2+t34+t21(10)
式中tn為左探頭9由接收到激勵(lì)信號(hào)到產(chǎn)生超聲波的時(shí)間；
t^為左探頭9由接收到超聲波信號(hào)到產(chǎn)生電信號(hào)的時(shí)間；
t^為右探頭12由接收到激勵(lì)信號(hào)到產(chǎn)生超聲波的時(shí)間；
t22為右探頭12由接收到超聲波信號(hào)到產(chǎn)生電信號(hào)的時(shí)間；
131為兩探頭距離為11時(shí)，左探頭9發(fā)射的聲波在水中傳播的時(shí)間;132為兩探頭距離為11時(shí)，右探頭12發(fā)射的聲波在水中傳播的時(shí)間;
133為兩探頭距離為12時(shí)，左探頭9發(fā)射的聲波在水中傳播的時(shí)間；
t34為兩探頭距離為12時(shí)，右探頭12發(fā)射的聲波在水中傳播的時(shí)間;
設(shè)水流方向是由左探頭9流向右探頭12，流速為V，超聲波聲速為C-
<formula>formula see original document page 7</formula>
(14)組成的方程組，得到公式(15):
<formula>formula see original document page 7</formula>
函數(shù)關(guān)系f6 (V)由標(biāo)定確定，可以看出流量Q與探頭的參數(shù)無(wú)關(guān)，測(cè)試結(jié)果不受探頭自
身參數(shù)變化的影響，提高了測(cè)試準(zhǔn)確性。具體的轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)可以用定時(shí)器控制，也可以通過(guò)直 讀電纜在地面進(jìn)行控制。
權(quán)利要求
1.一種提高油田注水井用超聲波流量計(jì)分層流量測(cè)試準(zhǔn)確性的方法，其特征在于在注水井流場(chǎng)不變的情況下，通過(guò)改變注水井采樣區(qū)域的大小，進(jìn)行多次測(cè)量，進(jìn)而消除探頭自身參數(shù)隨外界條件變化產(chǎn)生的誤差，提高注水井流量測(cè)試準(zhǔn)確性。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的提高油田注水井用超聲波流量計(jì)分層流量測(cè) 試準(zhǔn)確性的方法，其特征在于改變注水井采樣區(qū)域的大小，是通過(guò)改變探頭間的相對(duì)位置 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高油田注水井用超聲波流量計(jì)分層流量測(cè) 試準(zhǔn)確性的方法，其特征在于改變探頭間的相對(duì)位置，是通過(guò)改變一個(gè)或多個(gè)探頭的相互 之間的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高油田注水井用超聲波流量計(jì)分層流量測(cè) 試準(zhǔn)確性的方法，其特征在于在改變探頭間的相對(duì)位置時(shí)，通過(guò)改變探頭間前端的直線距 離來(lái)進(jìn)行改變，或通過(guò)改變探頭射線與中心線的夾角來(lái)進(jìn)行改變。
5.一種提高油田注水井用超聲波流量計(jì)分層流量測(cè)試準(zhǔn)確性的裝置 ，它包括導(dǎo)流管(11)，其特征在于在導(dǎo)流管(11)安裝有電機(jī)(1)，電機(jī)(1)的輸出 軸連接有一個(gè)可在導(dǎo)流管(11)內(nèi)左右移動(dòng)的底座(7)，在底座(7)中裝有左探頭(9) ，并且中螺塞(10)壓緊左探頭(9)，銷(8)壓入導(dǎo)流管(11)，并卡入底座(7)側(cè)面 的鍵槽中；在導(dǎo)流管(11)內(nèi)還裝有安裝頭(13)，在安裝頭(13)中裝有右探頭(12)， 并且右螺塞(14)固定右探頭(12);右探頭(12)與主機(jī)(4)連接，主機(jī)(4)固定在導(dǎo) 流管(11)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超聲波流量計(jì)，其特征在于底座(7 )與電機(jī)(1)連接的一端裝有左螺塞(6)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超聲波流量計(jì)，其特征在于電機(jī)(1 )用密封組合部件(2)進(jìn)行動(dòng)密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可調(diào)節(jié)探頭間距的超聲波流量計(jì)，其特征在于右探頭(12)的引線從導(dǎo)流管(11)的側(cè)孔內(nèi)穿過(guò)，通過(guò)密封塞(5)連接主機(jī)(4
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可調(diào)節(jié)探頭間距的超聲波流量計(jì)，其特 征在于主機(jī)(4)與導(dǎo)流管(11)通過(guò)螺釘(3)固定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高油田注水井用超聲波流量計(jì)分層流量測(cè)試準(zhǔn)確性的方法及裝置，在注水井流場(chǎng)不變的情況下，通過(guò)改變注水井采樣區(qū)域的大小，進(jìn)行多次測(cè)量，進(jìn)而消除探頭自身參數(shù)隨外界條件變化產(chǎn)生的誤差，提高注水井流量測(cè)試準(zhǔn)確性。本發(fā)明可以保證在超聲波流量計(jì)的許用范圍內(nèi)，使測(cè)試的結(jié)果不受探頭自身參數(shù)隨外界條件變化的影響，流量測(cè)試精度與壓力、溫度等因素?zé)o關(guān)，既可以滿足高溫、高壓條件下準(zhǔn)確測(cè)試的要求，又可以進(jìn)一步提高測(cè)試精度，進(jìn)行高精度測(cè)試，測(cè)試采用的方法簡(jiǎn)單有效，容易實(shí)現(xiàn)，所采用的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用效果好。
文檔編號(hào)E21B47/00GK101550822SQ200810300819
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者孫洪志, 龐云偉, 華 楊, 趙力成 申請(qǐng)人:貴州航天凱山石油儀器有限公司