專利名稱：用于油井產(chǎn)出剖面測量的可自動控制氣體分離型集流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利是應(yīng)用于油田測井領(lǐng)域，用于油井產(chǎn)出剖面測量的可自動控制氣體分離型集流器。
背景技術(shù)：
油井產(chǎn)液剖面測量的目的是了解油井各產(chǎn)層的油水生產(chǎn)狀態(tài)，對于油井而言，油田地質(zhì)關(guān)心的是油井的產(chǎn)油和出水情況，油井的產(chǎn)量不包括氣相。目前國內(nèi)油井產(chǎn)液剖面測量主要采用的是集流測量方式，集流后油井套管內(nèi)的流體進(jìn)入集流測量通道，由于地層壓強(qiáng)的降低，目前國內(nèi)油井套管內(nèi)的流體己經(jīng)是油、氣、水三相并存狀態(tài)，由于氣相與液相在物性方面的顯著差異，油、氣、水三相的流動狀態(tài)極其復(fù)雜，目前各種以通過總流量測量和分相含率測量的技術(shù)方式均未能解決這一測量難題?，F(xiàn)有的各種用于兩相流測量的技術(shù)，由于油井內(nèi)氣相的存在，測量結(jié)果與實(shí)際偏差很大，有時測量甚至失去意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種用亍油井產(chǎn)出剖面測量的可自動控制氣體分離型集流器，該集流器能夠?qū)崿F(xiàn)氣相在可控條件下加以分離，測量結(jié)果準(zhǔn)確。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是該用于油井產(chǎn)出剖面測量的可自動控制氣體分離型集流器包括上接頭，空心的上接頭上部有油水出口，上接頭底部連接有集流傘，上接頭內(nèi)中部螺紋連接中管，中管的外部有外管，外管分別與上接頭及下接頭螺紋連接，中管的下部與外管螺紋連接，外管與中管之間有環(huán)形空間即氣體分離通道，外管上方的上接頭壁上有與氣體分離通道相通的氣體分離出口 ，下接頭上方的外管壁上有彈簧，彈簧上方有浮子，浮子對應(yīng)的外管壁上有與氣體分離通道相通的氣體分離入口，集流傘的傘筋底部連接有集^t器滑環(huán)，集流器滑環(huán)套在下接頭的下部，集流器滑環(huán)與集流器驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連接。上述的集流傘撐起，套管內(nèi)的截面空間被封閉，集流傘下方的套管內(nèi)有氣相分離腔內(nèi)、油相分離段和水相分離段；中管及外管下部的空腔為油水集流通道。
本發(fā)明具有如下有益效果本裝置在現(xiàn)有集流器(專利號為94222766.2)的基礎(chǔ)上通過在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了氣相分離腔、氣體分離通道、控制氣相分離的浮子開關(guān)和油水集流通道，使氣相在可控條件下加以分離，可以用于油井油、氣、水三相流的測量技術(shù)，變復(fù)雜的三相流為簡單的兩相流。該集流器在流體進(jìn)入集流測量通道前將氣相分離出去，并且氣相的分離是自動完成，油水兩相流量不受氣相分離的影響，那么在集流測量通道內(nèi)的流體將成為兩相流狀態(tài)，現(xiàn)有的各種用于兩相流測量的技術(shù)便可以用于油井油、氣、水三相流的測量，變復(fù)雜的三相流為簡單的兩相流，從而解決一直困擾油井產(chǎn)液剖面測量的難題。用于油井多相流測量的可自動控制氣體分離型集流器就是通過集器流結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使氣相在可控狀態(tài)下加以分離，使其不進(jìn)入集流測量通道，完成僅對油水兩相的測量，使測量結(jié)果準(zhǔn)確。


附圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意附圖2氣液兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)效果曲線圖。
圖中1-油水出口， 2-油水集流通道，3-氣體分離出口， 4-氣體分離通道，5-集流傘，6-氣體分離入口， 7-浮子，8-彈簧，9-油水集流入口， 10-氣相分離腔，11-油相分離段，12-集流器滑環(huán)，13-集流器驅(qū)動機(jī)構(gòu)，14-套管，15-上接頭，16-外管，17-中管，18-下接頭。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
用于油井產(chǎn)出剖面測量的可自動控制氣體分離型集流器包括上
接頭15，空心的上接頭15上部有油水出口 1，被測量的油水兩相由油水出口l流出，上接頭15底部連接有集流傘5，上接頭15內(nèi)中部螺紋連接中管17，中管17及外管16下部的空腔為油水集流通道2。中管17的外部有外管16，外管16分別與上接頭15及下接頭18螺紋連接，中管17的下部與外管16螺紋連接，外管16與中管17之間有環(huán)形空間即氣體分離通道4，外管16上方的上接頭15壁上有與氣體分離通道4相通的氣體分離出口 3，被分離的氣體由氣體分離入口6進(jìn)入，經(jīng)氣體分離通道4由氣體分離出口 3流出，下接頭18上方的外管16壁上有彈簧8，彈簧8上方有浮子7，彈簧8能夠助力浮子7上移，浮子7對應(yīng)的外管16壁上有與氣體分離通道4相通的氣體分離入口 6，集流傘5的傘筋底部連接有集流器滑環(huán)12，集流器滑環(huán)12套在下接頭18的下部，集流器滑環(huán)12與集流器驅(qū)動機(jī)構(gòu)13相連接。
集流器工作時，在集流器驅(qū)動機(jī)構(gòu)13的作用下，集流器滑環(huán)12帶動集流傘筋，集流傘5撐起，套管14內(nèi)的截面空間被封閉，向上流動的油、氣、水三相在集流傘下方匯聚，由于密度差異，開始重力分離，氣相處于最上方的氣相分離腔10內(nèi)，向下依次為油相分離段ll和水相分離段。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)自動控制氣體分離依據(jù)的原理有兩個， 一個是U型管效應(yīng)，另一個是封閉氣腔內(nèi)的各點(diǎn)壓強(qiáng)相等。此結(jié)構(gòu)U形管效應(yīng)構(gòu)成如下氣體分離入口 6內(nèi)的壓強(qiáng)通過氣體分離通道4-氣體分離出口3-套管-油水出口 1-油水集流通道2-油水集流入口 9-套管與氣體分離入口6外的壓強(qiáng)相連通。當(dāng)氣相分離腔內(nèi)有氣體分離后，腔內(nèi)的各點(diǎn)壓強(qiáng)均與氣-油分離界面處的壓強(qiáng)相同。當(dāng)氣-油分離界面低于氣體分離入口6下方設(shè)定位置時，由于U型管效應(yīng)，浮子f萬受到的浮力和彈簧的彈力低于氣體分離入口 6內(nèi)外壓強(qiáng)差時，浮子開關(guān)3開啟，氣相分離腔內(nèi)的氣相將通過氣體分離入口 6進(jìn)入環(huán)形氣體分離通道4，由氣體分離出口 3流回套管內(nèi)；處于下方的油水相將由油水集流入口9進(jìn)入油水集流通道2，由油水出口 1流回套管14內(nèi)。相反，當(dāng)氣-油分離界面接近氣體分離入口 6下方設(shè)定位置時，由于U型管效應(yīng)，浮子所受到的浮力和彈簧的彈力高于氣體分離入口 6內(nèi)外壓強(qiáng)差時，浮子開關(guān)3關(guān)閉，完成自動氣體分離和油水分離進(jìn)入集流測量通道過程。
浮子開關(guān)開啟的條件由下式?jīng)Q定 其中，Pl是氣體分離入口內(nèi)部的壓強(qiáng)；P2是氣if本分離入口外部 浮子開關(guān)所受的壓強(qiáng)；S是氣體分離入口截面積；Fl是浮子開關(guān)關(guān)閉 時彈簧的初始彈力；F2是浮子受到的浮力；G是浮子的重力。因此， 當(dāng)忽略油水在集流入口、油水出口和集流通道內(nèi)的壓強(qiáng)損失后，浮子 開關(guān)的開啟由氣相分離腔的垂直高度、氣體分離通道內(nèi)初始液體密
度、助力彈簧參數(shù)和浮子材料及體積決定。
集流器是傘式集流器；集流器外徑28 mm;油水集流通道內(nèi)徑 12mm;氣體分離通道為內(nèi)徑16nim-外徑14mm環(huán)形；浮子材料是氟4; 氣相分離腔垂直高度是60mm;氣體分離入口截面積4mm2。圖2是集 流器連接渦輪流量計(jì)后在氣液兩相中的實(shí)驗(yàn)效果。圖的橫坐標(biāo)是氣相 流量，縱坐標(biāo)是渦輪響應(yīng)值，液相流量分別固定為10、 12.3和15立 方米每天。通過觀察可知，在氣流量為零時，氣體分離出口沒有液相 流出，說明浮子開關(guān)封閉了氣體分離入口；當(dāng)氣流量不斷變化時，油 水出口沒有氣相流出，而氣體分離出口有氣相流出，同時渦輪流量計(jì) 輸出保持相對穩(wěn)定。該實(shí)驗(yàn)效果證明，用于油井多相流測量的可自動 控制氣體分離型集流器能夠?qū)崿F(xiàn)氣相在可控條件下加以分離。
集流器驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求
1、一種用于油井產(chǎn)出剖面測量的可自動控制氣體分離型集流器，包括上接頭(15)，其特征在于空心的上接頭(15)上部有油水出口(1)，上接頭(15)底部連接有集流傘(5)，上接頭(15)內(nèi)中部螺紋連接中管(17)，中管(17)的外部有外管(16)，外管(16)分別與上接頭(15)及下接頭(18)螺紋連接，中管(17)的下部與外管(16)螺紋連接，外管(16)與中管(17)之間有環(huán)形空間即氣體分離通道(4)，外管(16)上方的上接頭(15)壁上有與氣體分離通道(4)相通的氣體分離出口(3)，下接頭(18)上方的外管(16)壁上有彈簧(8)，彈簧(8)上方有浮子(7)，浮子(7)對應(yīng)的外管(16)壁上有與氣體分離通道(4)相通的氣體分離入口(6)，中管(17)下方的下接頭(18)壁上有油水集流入口(9)，集流傘(5)的傘筋底部連接有集流器滑環(huán)(12)，集流器滑環(huán)(12)套在下接頭(18)的下部，集流器滑環(huán)(12)與集流器驅(qū)動機(jī)構(gòu)(13)相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于油井產(chǎn)出剖面測量的可自動控制氣體分離型集流器，其特征在于集流傘(5)撐起，套管(14)內(nèi)的截面空間被封閉，集流傘(5)下方的套管(14)內(nèi)有氣相分離腔(IO)內(nèi)、油相分離段(11)和水相分離段。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用'于油井產(chǎn)出剖面測量的可自動控制氣體分離型集流器，其特征在于中管(17)及外管(16)下部的空腔為油水集流通道(2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于油井產(chǎn)出剖面測量的可自動控制氣體分離型集流器。該集流器的主體工作部分包括油水集流通道2、氣體分離出口3、氣體分離通道4、集流傘5、氣體分離入口6、浮子開關(guān)7、助力彈簧8、油水相集流入口9，結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了氣相分離腔、氣體分離通道、控制氣相分離的浮子開關(guān)和油水集流通道。該集流器使氣相在可控條件下加以分離，變復(fù)雜的三相流為簡單的兩相流，使測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。
文檔編號E21B47/00GK101581215SQ20091007232
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者劉興斌, 劉慧東, 周家強(qiáng), 莊海軍, 袁智惠, 亮 賁, 馬水龍 申請人:大慶油田有限責(zé)任公司