專(zhuān)利名稱(chēng)：真空隔熱吸汽剖面測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油田上稠油熱采井注蒸汽過(guò)程中進(jìn)行吸汽剖面測(cè)試時(shí)使用的井下測(cè)試儀器，屬儀器儀表類(lèi)。
蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)是稠油開(kāi)采的主要手段，注汽井井下注汽參數(shù)的變化情況，各油層的吸汽情況，直接反映了蒸汽的驅(qū)油效果，特別是對(duì)于非均質(zhì)油藏，層間吸汽能力差異較大，甚至產(chǎn)生蒸汽單層推進(jìn)或汽驅(qū)井的汽竄，從而影響了稠油的開(kāi)發(fā)效果。要搞清井下蒸汽參數(shù)的變化情況，測(cè)出吸汽剖面，就必須有一種專(zhuān)門(mén)的測(cè)試儀器。目前，國(guó)內(nèi)外經(jīng)過(guò)大量的研究工作，雖已制造出幾種具有此類(lèi)功能的測(cè)試儀器，例如，美國(guó)生產(chǎn)的高溫壓力計(jì)，高溫溫度計(jì)，以及TPS－9000型注汽井溫度、壓力、流量測(cè)試儀，還有我國(guó)研制的高溫雙參數(shù)(壓力、溫度)測(cè)試儀，但在稠油注汽井上使用，均未實(shí)現(xiàn)吸汽剖面的測(cè)試，井筒內(nèi)蒸汽干度的變化情況也無(wú)法測(cè)量。
本實(shí)用新型的目的，在于提供一種能在稠油井注汽過(guò)程中直接測(cè)量井下各點(diǎn)的蒸汽流量、干度、壓力和溫度四項(xiàng)注汽參數(shù)，并直接測(cè)試油井各油層吸汽剖面的測(cè)試儀器。
本實(shí)用新型的真空隔熱吸汽剖面測(cè)試儀是在吸取了常溫油井測(cè)試采用的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的方式的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了新型測(cè)量探針傳感元件及高溫金屬隔熱瓶后而實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)用新型的真空隔熱吸汽剖面測(cè)量?jī)x包括探測(cè)總成、真空隔熱高溫金屬隔熱瓶總成、信號(hào)變換器總成、井下單片機(jī)采樣系統(tǒng)四部分。
探測(cè)總成由測(cè)量探針、流體穩(wěn)定段、引壓管、鋼絲繩帽、儀器扶正器和上密封接頭組成。測(cè)量探針為幾何形狀各異的笛形組合管，笛形組合管上具有按幾何圖形分布的測(cè)壓小孔、能直接感受垂直管段的兩相流的動(dòng)壓。流體穩(wěn)定段為一中空的長(zhǎng)圓柱體，側(cè)面開(kāi)有一個(gè)側(cè)壓孔，用于檢測(cè)井筒內(nèi)的靜壓。引壓管是一個(gè)耐熱耐蝕金屬制成的細(xì)長(zhǎng)管，能把測(cè)量探針測(cè)得的動(dòng)壓及流體穩(wěn)定段測(cè)得的靜壓傳入高溫真空隔熱瓶，引壓管上裝有快速接頭，以使連接方便迅速。鋼絲繩帽是一個(gè)變徑的管件，一端與流體穩(wěn)定段連接、一端與扶正器連接。鋼絲繩從鋼絲繩帽小直徑部分的中間通過(guò)，并卡固住，大直徑的中空部分通過(guò)引壓管。該測(cè)試儀用試井鋼絲起下，代替通常使用的高溫電纜。測(cè)試儀的扶正器為簧片式扶正器，扶正器外面沿周向均布數(shù)個(gè)彈簧扶正片，以使儀器工作時(shí)在井筒里對(duì)中。上密封接頭的上下兩端均裝有密封件，以防氣體進(jìn)入。
真空隔熱高溫金屬隔熱瓶總成由高溫金屬隔熱瓶塞、保護(hù)外殼組成。高溫金屬隔熱瓶用不銹鋼薄壁管制成，為內(nèi)外夾層結(jié)構(gòu)，中空部分抽吸真空，具有隔熱功能。隔熱瓶外包復(fù)有由鋼管制成的保護(hù)外殼。真空金屬隔熱瓶瓶塞由彈性可塑材料制成，起關(guān)隔密封作用。
信號(hào)變換器總成由差壓變送器，壓力變送器、溫度變送器及信號(hào)傳輸裝置所組成。差壓變送器、壓力變送器和溫度變送器均為微型結(jié)構(gòu)。溫度檢測(cè)元件為鉑熱電阻，安裝在上密封接頭的盲孔內(nèi)，耐熱高溫引線經(jīng)隔熱瓶塞將鉑熱電阻測(cè)得的溫度輸入隔熱瓶?jī)?nèi)的溫度變送器，隔熱瓶?jī)?nèi)的溫度變化情況由熱電阻檢測(cè)。
井下單片機(jī)采樣系統(tǒng)由主機(jī)、I／O接口、多層線路板及采樣軟件所組成。由差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器、壓力變送器、溫度變送器和瓶?jī)?nèi)熱電阻輸出的壓力和溫度的四種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)入I／O接口的采樣器、A／D轉(zhuǎn)換器，由單片機(jī)的采樣軟件定時(shí)定點(diǎn)控制采樣，并將采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在RAM內(nèi)，系統(tǒng)中RAM的片數(shù)由設(shè)計(jì)的采樣數(shù)據(jù)總量決定，可以擴(kuò)展與壓縮。
本實(shí)用新型的真空隔熱吸汽剖面測(cè)試儀與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、能同時(shí)測(cè)試井下各點(diǎn)的四個(gè)參數(shù)，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有高溫測(cè)試儀最多只能測(cè)量2－3個(gè)參數(shù)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)吸汽剖面的直接測(cè)試。
2、該測(cè)試儀能在360℃，17MPa的井下環(huán)境中連續(xù)工作6小時(shí)，現(xiàn)有的記憶存儲(chǔ)式測(cè)試儀均無(wú)法達(dá)到這一指標(biāo)。
3、該測(cè)試儀采用試井鋼絲起下，代替了高溫電纜，這樣既降低了整套系統(tǒng)的成本費(fèi)用又消除了因電纜問(wèn)題而引起的故障。
以下結(jié)合附


圖1給出的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。
附
圖1是真空隔熱吸汽剖面測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施例中的真空隔熱吸汽剖面測(cè)試儀由試井鋼絲(1)、測(cè)量探針(2)、流體穩(wěn)定段(3)、引壓管(4)、鋼絲繩帽(5)、扶正器(6)、上密封接頭(7)、高溫真空隔熱瓶(8)、隔熱瓶塞(9)、差壓變送器(10)、壓力變送器(11)、鉑熱電阻(12)、高溫引線(13)、溫度變送器(14)、熱電阻單片機(jī)系統(tǒng)(15)等組成。使用時(shí)，整個(gè)測(cè)試儀用試井鋼絲懸掛下井。測(cè)量探針(2)上的測(cè)壓小孔接收垂直管段的兩相流體動(dòng)壓P1。流體穩(wěn)定段(3)的長(zhǎng)度很長(zhǎng)，為直徑的10倍，側(cè)向開(kāi)測(cè)壓孔，檢測(cè)井筒內(nèi)的靜壓P2。動(dòng)壓P1和靜壓P2通過(guò)引壓管(4)，經(jīng)由鋼絲繩帽(5)、扶正器(6)、上密封接頭(7)引入高溫真空隔熱瓶(8)，再經(jīng)隔熱瓶塞(9)、輸進(jìn)高溫其空隔熱瓶?jī)?nèi)的微型差壓變送器(10)和壓力變送器(11)。安裝在上密封接頭(7)內(nèi)的鉑熱電阻(12)測(cè)得的井內(nèi)溫度，由高溫引線(13)傳輸給溫度變送器(14)。熱電阻(15)檢測(cè)隔熱瓶?jī)?nèi)的溫度。差壓變送器(10)、壓力變送器(11)、溫度變送器(14)、(15)，把P1、P2、T1、T2四種4－20MA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)。采樣由單片機(jī)系統(tǒng)的采樣軟件控制。
地面微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)與井下單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的接口板，將井下采集的數(shù)據(jù)通過(guò)測(cè)試?yán)L解軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，打印出單井測(cè)試報(bào)表，繪制出四參數(shù)測(cè)試曲線，并能自動(dòng)備份，以供隨時(shí)查詢(xún)調(diào)用。
本實(shí)用新型的測(cè)量數(shù)學(xué)模型為
G t p =b △ px - a(1)]]>Gtp－－汽液兩相流體流過(guò)笛形管時(shí)的質(zhì)量流量；△P－－笛形管的全壓和兩相流靜壓之差；a，b－－系數(shù)，由試驗(yàn)確定，在一定壓力和流動(dòng)工況下，兩值為常數(shù)。
△Pi＝P1i－P2i(2)式中△Pi－－i時(shí)刻的測(cè)量差壓；P1i－－i時(shí)刻的笛形管全壓值；P2i－－i時(shí)刻的兩相流靜壓值；
△ P =1NΣi=1N△ P i(3)]]>
式中N－－采樣個(gè)數(shù)，取N＝1005ms采樣一次。
δ△P＝f(GTP，ρ′／ρ″，X)
=1NΣi=1N(△ P - △ Pi )2(4)]]>
式中δ△P－－平均脈動(dòng)差壓；ρ′－－汽相密度；ρ″－－液相密度；X－－汽相含量即飽和蒸汽干度。
δ＝δ∧P／∧P(5)式中δ－－脈動(dòng)系數(shù)。
由(2)－(5)式可以用試驗(yàn)的方法標(biāo)定出X－δ關(guān)系曲線。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，將飽和蒸汽的熱物性參數(shù)表及試驗(yàn)標(biāo)定的a，b數(shù)組，X－δ關(guān)系曲線全部存入計(jì)算機(jī)內(nèi)，測(cè)量時(shí)當(dāng)測(cè)得瞬時(shí)差壓，瞬時(shí)壓力P和瞬時(shí)溫度T以后，便可獲得干度X，飽和蒸汽密度ρ′，飽和水密度ρ″及笛形管常數(shù)a、b的值。將△P，X，a，b代入(1)式即可求得其質(zhì)量流量Gtp的值。從而完成注汽井筒內(nèi)蒸汽流量、干度、壓力和溫度的測(cè)試及油層吸汽剖面的測(cè)試。
權(quán)利要求1.一種油田稠油井注蒸汽過(guò)程中測(cè)試吸汽剖面所使用的井下測(cè)試儀器，包括井下采樣系統(tǒng)和信號(hào)變換系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)有探測(cè)總成和高溫金屬隔熱瓶總成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空隔熱吸汽剖面測(cè)試儀，其特征在于該控測(cè)總成由幾何形狀各異的笛形組合管構(gòu)成的測(cè)量探針、帶有靜壓取壓孔的穩(wěn)定段，裝有快速接頭的動(dòng)、靜壓引壓管、卡固鋼絲繩并允許引壓管通過(guò)的鋼絲繩帽，帶有彈性扶正片的扶正器以及上密封接頭組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的真空隔熱吸汽剖面測(cè)試儀，其特征在于真空高溫隔熱瓶總成由高溫金屬隔熱瓶、瓶塞和保護(hù)外殼所組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的真空隔熱吸汽剖面測(cè)試儀，其特征在于其信號(hào)變換器總成由微型差壓變送器，壓力變送器和溫度變送器及信號(hào)傳輸裝置所組成；單片機(jī)采樣系統(tǒng)總成由主機(jī)，I／O接口，多層線路板及采樣軟件所組成；地面繪解軟件包括數(shù)據(jù)通訊板，數(shù)據(jù)處理及繪解程序所組成。
專(zhuān)利摘要真空隔熱吸汽剖面測(cè)試儀是一種油田上使用的井下測(cè)試儀器，用于稠油井注蒸汽時(shí)對(duì)吸汽剖面的測(cè)試。它由控測(cè)總成、真空隔熱高溫金屬隔熱瓶、井下單片機(jī)采樣系統(tǒng)、微型差壓、壓力、溫度信號(hào)變送器及地面繪圖軟件所組成。使用這種儀器能夠測(cè)量注汽井井下各點(diǎn)蒸汽流量、干度、壓力和溫度的變化情況，具有進(jìn)行注汽參數(shù)檢測(cè)、檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、地面數(shù)據(jù)處理，以及繪制測(cè)試報(bào)表和測(cè)試曲線等功能。
文檔編號(hào)E21B47/00GK2161720SQ92237200
公開(kāi)日1994年4月13日 申請(qǐng)日期1992年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月2日
發(fā)明者馬冬嵐, 林宗虎, 王棟, 邱祖廉, 陳大眾, 許寶燕, 鄭玨, 趙業(yè)衛(wèi) 申請(qǐng)人:遼河石油勘探局鉆采工藝研究院