本發(fā)明涉及油田領(lǐng)域,具體說(shuō)是一種具有排氣功能的雙級(jí)傘式集流裝置。
背景技術(shù):
油田產(chǎn)出剖面測(cè)井的主要目的是測(cè)量井筒內(nèi)各產(chǎn)層產(chǎn)出的多相流體的分相體積流量,測(cè)量方法是通過(guò)傘式集流器對(duì)流體進(jìn)行集流,然后通過(guò)傳感器組合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)集流后流體的各分相體積流量的測(cè)量。
對(duì)于垂直井筒中油水兩相來(lái)說(shuō),由于油和水均為液相,因此流動(dòng)過(guò)程中油水兩相混合均勻,目前已經(jīng)有成熟的測(cè)量技術(shù)。但是對(duì)于垂直井筒油氣水三相流來(lái)說(shuō),由于氣液之間密度差異大,氣泡的表面張力大等因素的影響,導(dǎo)致氣液混合不均勻,油氣水三相流體的流型、流態(tài)復(fù)雜,影響儀器的測(cè)量,使測(cè)量難度大、測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了克服現(xiàn)有油氣水三相流體的測(cè)量難度大、測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的不足,本發(fā)明提供一種具有排氣功能的雙級(jí)傘式集流裝置,該具有排氣功能的雙級(jí)傘式集流裝置通過(guò)兩級(jí)排氣傘將氣體排出傘外,同時(shí)收集液體到傘內(nèi)部,并通過(guò)傳感器進(jìn)行測(cè)量,降低測(cè)量難度,提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種具有排氣功能的雙級(jí)傘式集流裝置,包括儀器筒、集流傘,所述集流傘分為一級(jí)傘和二級(jí)傘,二級(jí)傘上端通過(guò)儀器筒固定,二級(jí)傘與一級(jí)傘之間通過(guò)滑動(dòng)護(hù)套連接,一級(jí)傘下端連接可控滑動(dòng)端,可控滑動(dòng)端下端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路筒相連;
所述一級(jí)傘的下半部開(kāi)有若干個(gè)一級(jí)傘排氣孔道,一級(jí)傘頂端開(kāi)有排氣口,所述一級(jí)傘內(nèi)部的一級(jí)傘中心管上開(kāi)有一級(jí)傘進(jìn)液口;
所述二級(jí)傘的下半部開(kāi)有若干個(gè)二級(jí)傘排氣孔道,所述二級(jí)傘內(nèi)部的二級(jí)傘中心管上開(kāi)有二級(jí)傘進(jìn)液口。
所述一級(jí)傘排氣孔道和二級(jí)傘排氣孔道的寬度為2mm,長(zhǎng)度為50mm,孔道豎直方向的間距為10mm。
所述一級(jí)傘上的排氣口長(zhǎng)度為3mm,寬度為1mm,沿圓周方向均布。
本發(fā)明具有如下有益效果:由于采取上述方案,當(dāng)油氣水三相流體流過(guò)該裝置時(shí),首先通過(guò)一級(jí)傘將大部分氣泡排到傘外,同時(shí)使大部分油和水從一級(jí)傘進(jìn)液口進(jìn)入到一級(jí)傘中心管中;二級(jí)傘將一級(jí)傘沒(méi)有排凈的氣泡再排出到集流傘外,同時(shí)將漏掉的油和水收集到二級(jí)傘中心管中。從而實(shí)現(xiàn)兩級(jí)排氣、兩級(jí)集液的目的,能夠較徹底的排凈氣體,較完整地收集液體,使排凈氣體后的液相流體通過(guò)中心管流經(jīng)測(cè)量傳感器,通過(guò)傳感器的測(cè)量值實(shí)現(xiàn)液相流體流量和含水率等參數(shù)的測(cè)量。該集流裝置使復(fù)雜的三相流測(cè)量問(wèn)題轉(zhuǎn)化為兩相流測(cè)量,簡(jiǎn)化了測(cè)量三相流的難度。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖,其中圖a、b、c分別為依次連接的上、中、下三段;
圖2是不同油氣水三相條件下,渦輪流量計(jì)響應(yīng)值。
圖中1-儀器筒,2-二級(jí)傘進(jìn)液口,3-二級(jí)傘中心管,4-二級(jí)傘,5-二級(jí)傘排氣孔道,6-滑動(dòng)護(hù)套,7-排氣口,8-一級(jí)傘進(jìn)液口,9-一級(jí)傘中心管,10-一級(jí)傘,11-一級(jí)傘排氣孔道,12-可控滑動(dòng)端,13-驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路筒,14-井筒。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
由圖1所示,一種具有排氣功能的雙級(jí)傘式集流裝置,包括儀器筒1和兩個(gè)具有排氣功能的集流傘,所述集流傘分為一級(jí)傘10和二級(jí)傘4,一級(jí)傘10和二級(jí)傘4均由傘布、傘筋組成,其內(nèi)部設(shè)有中心管;傘筋具有韌性,由不銹鋼材料制成,每一個(gè)集流傘有多根傘筋,它們?cè)趦x器軸向截面圓周上均勻分布,傘筋在傘布外,且與傘布固定在一起,這樣,既可以保護(hù)下井過(guò)程中傘布不會(huì)被套損的井壁刮壞,又可以保證集流時(shí)傘布隨傘筋一同撐起;傘布由防雨綢布制成。
所述二級(jí)傘4上端通過(guò)儀器筒1固定,儀器筒1將傘筋固定在中心管上,二級(jí)傘4與一級(jí)傘10之間通過(guò)滑動(dòng)護(hù)套6連接,一級(jí)傘10下端連接可控滑動(dòng)端12,可控滑動(dòng)端12下端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路筒13相連。
所述一級(jí)傘10的下半部開(kāi)有若干個(gè)一級(jí)傘排氣孔道11,一級(jí)傘10頂端開(kāi)有排氣口7,排氣口7長(zhǎng)度為3mm,寬度為1mm,沿圓周方向均布。所述一級(jí)傘10內(nèi)部的一級(jí)傘中心管9上開(kāi)有一級(jí)傘進(jìn)液口8;所述二級(jí)傘4的下半部開(kāi)有若干個(gè)二級(jí)傘排氣孔道5,所述二級(jí)傘4內(nèi)部的二級(jí)傘中心管3上開(kāi)有二級(jí)傘進(jìn)液口2。所述一級(jí)傘排氣孔道11和二級(jí)傘排氣孔道5的寬度為2mm,長(zhǎng)度為50mm,孔道豎直方向的間距為10mm。
該具有排氣功能的雙級(jí)傘式集流裝置的工作流程是:第一步是實(shí)現(xiàn)裝置的集流。集流裝置處于收閉狀態(tài)時(shí),可控滑動(dòng)端12位于下部。當(dāng)準(zhǔn)備撐起集流傘時(shí),啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路筒13內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電機(jī),電機(jī)可以推動(dòng)可控滑動(dòng)端12向上移動(dòng)。由于二級(jí)傘4與儀器筒1連接的一端不可動(dòng),因此可控滑動(dòng)端12的上移將使二級(jí)傘4和一級(jí)傘10的傘筋受到擠壓,傘筋發(fā)生彎曲,當(dāng)傘筋同時(shí)發(fā)生彎曲時(shí),集流傘就會(huì)緩緩撐起。距離可控滑動(dòng)端12最近的一級(jí)傘10會(huì)先撐起,由于傘筋與傘布是固定在一起的,而傘布的外形尺寸是固定的,因此當(dāng)一級(jí)傘10撐到一定大小時(shí),會(huì)受到傘布的限制不再繼續(xù)撐大。此時(shí)可控滑動(dòng)端12繼續(xù)上推,已經(jīng)到達(dá)極限大小的一級(jí)傘10就會(huì)通過(guò)滑動(dòng)護(hù)套6擠壓二級(jí)傘4的傘筋,使得二級(jí)傘4緩緩撐起,直至兩支排氣傘撐起到額定尺寸后,驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路筒13內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止工作,可控滑動(dòng)端12停止上推,從而完成了一次集流裝置的撐傘、集流全過(guò)程。
第二步是實(shí)現(xiàn)排氣、集液:集流裝置完成撐傘后會(huì)封閉井筒14,井筒14內(nèi)向上流動(dòng)的流體都將流經(jīng)集流裝置。一級(jí)傘10和二級(jí)傘4張開(kāi)后的形狀類似一個(gè)燈籠,傘布的上下分別是圓錐面,中間是圓柱面。傘布下部的圓錐面上有一級(jí)排氣孔道11和二級(jí)排氣孔道5,當(dāng)油氣水流經(jīng)一級(jí)傘10的一級(jí)排氣孔道11時(shí),由于氣泡的直徑多數(shù)都大于排氣孔道的寬度,且氣泡的表面張力較大,因此氣泡不易變形進(jìn)入排氣孔道,而是繼續(xù)上移,并堆積到一級(jí)傘10下圓錐面與井筒14內(nèi)壁之間所形成的空間上部,由于一級(jí)傘10的圓柱面?zhèn)悴寂c井壁之間會(huì)有一定縫隙,氣泡就會(huì)從縫隙中向上排出。而液相流體則可以通過(guò)一級(jí)排氣孔道11進(jìn)入到一級(jí)傘10的內(nèi)部(油泡雖然有一定的表面張力,但是其相對(duì)氣泡更容易變形進(jìn)入到孔道,因此大部分油泡會(huì)隨水相進(jìn)入集流傘內(nèi))。由于一級(jí)傘10內(nèi)部的一級(jí)傘中心管9上開(kāi)有一級(jí)傘進(jìn)液口8,液體進(jìn)入一級(jí)傘10后從一級(jí)傘進(jìn)液口8進(jìn)入一級(jí)傘中心管9內(nèi)部。在一級(jí)傘10的頂部開(kāi)有排氣口7,排氣口7位于一級(jí)傘10傘布的頂部,并且與一級(jí)傘進(jìn)液口8有一定距離,當(dāng)有氣體漏進(jìn)一級(jí)傘10內(nèi)部時(shí),氣體不會(huì)進(jìn)入到一級(jí)傘進(jìn)液口8,而是累積到一級(jí)傘10傘布內(nèi)腔的頂部,直接從排氣口7冒出傘外,繼續(xù)向上流動(dòng)。當(dāng)油相進(jìn)入到一級(jí)傘10內(nèi)部后,一部分油會(huì)隨水相從一級(jí)傘進(jìn)液口8進(jìn)入一級(jí)傘中心管9,一部分累計(jì)到一級(jí)傘10傘布內(nèi)腔的頂部,從排氣口7排出。氣相與油相排出后的狀態(tài)有所不同,由于氣相表面張力的存在,氣體從排氣口7排出后馬上形成氣泡;而油相從排氣口7排出時(shí),其液體粘性性質(zhì)占主導(dǎo)因素,油相更容易以油膜形式順著滑動(dòng)護(hù)套6的外壁向上流動(dòng)。氣泡到達(dá)二級(jí)傘4下時(shí),被再次排除在二級(jí)傘4的外部。而從排氣口7排出的油膜到達(dá)二級(jí)傘4下時(shí),較容易從二級(jí)傘4的二級(jí)傘排氣孔道5直接進(jìn)入到了二級(jí)傘4的內(nèi)部,再?gòu)亩?jí)傘4的二級(jí)傘進(jìn)液口2進(jìn)入到二級(jí)傘中心管3內(nèi)部。從而實(shí)現(xiàn)兩級(jí)排氣、兩級(jí)集液的目的,能夠較徹底的排凈氣體,較完整地收集液體,使排凈氣體后的液相流體通過(guò)二級(jí)傘中心管3和一級(jí)傘中心管9流經(jīng)測(cè)量傳感器,實(shí)現(xiàn)對(duì)該產(chǎn)層的油、水體積流量的測(cè)量。
最后是收起集流器,收起集流裝置的原理與撐起集流裝置類似,反向驅(qū)動(dòng)電路筒13內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電機(jī),使可控滑動(dòng)端12向下移動(dòng)。傘筋受到的擠壓力減小,彎曲的傘筋回復(fù)原來(lái)的形態(tài),待兩支排氣傘的傘筋從彎曲狀態(tài)被拉直后,驅(qū)動(dòng)電路筒13內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止工作,集流裝置收閉完成。
用該排氣型集流裝置在室內(nèi)開(kāi)展了油氣水三相流動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)在模擬井筒內(nèi)展開(kāi),以油氣水為實(shí)驗(yàn)介質(zhì)。實(shí)驗(yàn)方法是:首先,井筒內(nèi)充滿水,固定氣流量為8 m3/d。逐步增大液相流量,流量調(diào)節(jié)范圍為1 m3/d、2 m3/d 、5 m3/d 、10 m3/d 、20 m3/d 、30 m3/d 、40 m3/d、50 m3/d 、60 m3/d 、70 m3/d,每個(gè)液相流量點(diǎn)分別調(diào)節(jié)含水率60%、70%、80%、90%和100%。分別記錄下不同油氣水流量下,渦輪流量計(jì)的儀器響應(yīng)值,并制作了標(biāo)定圖版,如圖2所示,圖版的橫坐標(biāo)為液相流量,縱坐標(biāo)為渦輪流量計(jì)的響應(yīng)值,不同曲線代表不同含水率。
由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得2個(gè)結(jié)論:(1)油氣水三相流條件下,油水100%的渦輪曲線與加入8 m3/d氣后油水100%的曲線重合在一起,說(shuō)明排氣裝置的排氣效果明顯,8 m3/d氣均排出了傘外;(2)8 m3/d氣流量下,不同含水率的渦輪響應(yīng)曲線重合在一起,說(shuō)明,在有氣量存在的情況下,排氣型集流裝置能收集油相,使其進(jìn)入集流裝置內(nèi)部,油相的漏失很?。唬?)排氣型集流裝置既具有排氣的功能,又具有集液的功能,并且排氣型集流裝置的集油效果所受影響很小,可以忽略不計(jì)。