提高油田注水井用超聲波流量計分層流量測試準確性的方法及裝置的製作方法

2023-06-06 06:26:26 2

專利名稱：提高油田注水井用超聲波流量計分層流量測試準確性的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種提高油田注水井用超聲波流量計分層流量測試準確性的方法及裝置，屬 於試井工藝技術及設備領域。
背景技術：
隨著油田注水井流量測試儀器的全面更新，許多新型井下流量計得到大量使用，其中超 聲波流量計就是使用較廣的一種。這種流量計目前的採樣區域的大小為定值，在任意流場中 ，進行正常測試，得到測試值Y，存在下列計算公式
Y=^ (PT) +f2 (Q) .......................................... (1)
式中^ (PT)為測試值受壓力、溫度影響的情況，是超聲波探頭自身參數的變化；f2 (Q)為測試值受流量影響的情況；因為fl (PT)無法確定，同時因為油田大部分注水井是 常溫低壓井，在這些井中由fi (PT)變化引入的誤差小於滿量程的2%，所以將^ (PT)用常 量D代替。公式改寫成
Q= f3 (Y-D) ................................................... (2)
通過地面標定，確定函數關係f3。由於運算過程中存在fi (PT)與常量D的替代關係， 精度達到2%後很難進一步提高。而且在高溫、高壓井中測試時，誤差明顯增大，不能滿足高 精度測試的要求。

發明內容
本發明的目的在於提供一種消除探頭自身參數隨外界條件變化產生的影響，進而提高 流量計分層流量測試準確性的方法及裝置。
本發明是這樣實現的在注水井流場不變的情況下，通過改變注水井採樣區域的大小， 進行多次測量，進而消除探頭自身參數隨外界條件變化產生的誤差，提高注水井流量測試準 確性。
所述的提高油田注水井用超聲波流量計分層流量測試準確性的方法，其中改變注水井採
樣區域的大小是通過改變探頭間的相對位置來實現的。
而改變探頭間的相對位置，是通過改變一個或多個探頭的相互之間的位置來進行的。 實現改變探頭間的相對位置時，通過改變探頭間的直線距離來進行改變，或者通過改變
相對角度來進行改變。該方法所採用的裝置，它包括導流管(11)，在導流管(11)安裝有電機(1)，電機 (1)的輸出軸連接有一個可在導流管(11)內左右移動的底座(7)，在底座(7)中裝有 左探頭(9)，並且中螺塞(10)壓緊左探頭(9)，銷(8)壓入導流管(11)，並卡入底 座(7)側面的鍵槽中；在導流管(11)內還裝有安裝頭(13)，在安裝頭(13)中裝有右 探頭(12)，並且右螺塞(14)固定右探頭(12);右探頭(12)與主機(4)連接，主機 (4)固定在導流管(11)中。
更好的是，在底座(7)與電機(1)連接的一端裝有左螺塞(6)。 最好將電機(1)用密封組合(2)進行動密封。
所述的右探頭(12)的引線從導流管(11)的側孔內穿過，通過密封塞(5)連接主機 (4)。
其中主機(4)與導流管(11)通過螺釘(3)連接。
由於採用了上述技術方案，與現有技術相比，本發明可以保證在超聲波流量計的許用範 圍內，使測試的結果不受探頭自身參數隨外界條件變化的影響，流量測試精度與壓力、溫度 等因素無關，既可以滿足高溫、高壓條件下準確測試的要求，又可以進一步提高測試精度， 進行高精度測試，測試採用的方法簡單有效，容易實現，所採用的測量裝置結構簡單，成本 低廉，使用效果好。


附圖l為本發明的結構示意附圖標記l一電機 2—密封組合 3—螺釘 4一主機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
具體實施例方式
本發明的實施例l:提高油田注水井用超聲波流量計分層流量測試準確性的方法，在注 水井任意流場中，先進行一次正常測試，得到測試值Yh然後在注水井流場不變的情況下， 改變注水井採樣區域的大小，再進行一次正常測試，得到測試值Y2。可以寫出下列計算公式
Yff工(PT) +f2 (Q) .......................................... (3)
Y2=fi (PT) +f4 (Q) .......................................... (4)
式中^ (PT)為測試值受壓力、溫度影響的情況； f2 (Q)為改變採樣區域前，測試值受流量影響的情況；f4 (Q)為改變採樣區域後，測試值受流量影響的情況；
公式變換後得到公式(5)，把公式(5)改寫成公式(6)，式中的函數關係通過標定 確定。可以看出公式(6)中不包含壓力、溫度的函數，消除了因外界條件變化導致探頭自 身參數變化對測試結果的影響，提高了測試準確性。
Yi -Y2= f2 (Q) - f4 (Q) ....................................... (5)
Q= f5 (Y廣Y2) ................................................... (6)
本例採用讓CLJF非集流井下超聲流量計導流管組件中的一個探頭進行軸向移動的方法進 行製作，超聲波流量計的結構如圖l所示，其製作過程是，先將左探頭9裝入底座7內，並把 左探頭9的引線從底座7的穿線孔內穿出，然後用中螺塞10將左探頭9壓緊。把裝有左探頭9的 底座7裝入導流管ll內，將銷8壓入導流管11內，並卡入底座7側面的鍵槽內，防止底座7轉 動。將限位用的左螺塞6旋入導流管11內，限制底座7向左移動；把右探頭12裝入安裝頭13內 ，用右螺塞14固定；再將裝有右探頭12的安裝頭13旋入導流管11內。把右探頭12的引線從導 流管ll的側孔內穿到左側；再把兩條引線通過密封塞5連接到主機4內；電機1用密封組合2進 行動密封，將電機1的輸出軸的內螺紋與底座7的輸入端外螺紋旋合在一起，再將主機4插入 導流管ll內；用3個螺釘3將主機4和導流管11連接在一起。
使用時，先使左探頭9和右探頭l2的距離等於h，分別由左探頭9和右探頭l2發射聲波， 由另一個探頭進行接收，測試由產生發射激勵信號到接收到聲波後產生電信號的時間h和T2 。然後由電機l輸出轉動力矩，底座7在螺紋作用下軸向移動。當左探頭9和右探頭l2的距離 等於l2時，電機停止轉動。分別由左探頭9和右探頭l2發射聲波，由另一個探頭進行接收， 測試由產生發射激勵信號到接收到聲波後產生電信號的時間T3和T4。T2、 T3、 T4的計算
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由接收到激勵信號到產生超聲波的時間；
t^為左探頭9由接收到超聲波信號到產生電信號的時間；
t^為右探頭12由接收到激勵信號到產生超聲波的時間；
t22為右探頭12由接收到超聲波信號到產生電信號的時間；
131為兩探頭距離為11時，左探頭9發射的聲波在水中傳播的時間;132為兩探頭距離為11時，右探頭12發射的聲波在水中傳播的時間;
133為兩探頭距離為12時，左探頭9發射的聲波在水中傳播的時間；
t34為兩探頭距離為12時，右探頭12發射的聲波在水中傳播的時間;
設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 see original document page 7
(14)組成的方程組，得到公式(15):
formula see original document page 7
函數關係f6 (V)由標定確定，可以看出流量Q與探頭的參數無關，測試結果不受探頭自
身參數變化的影響，提高了測試準確性。具體的轉換時機可以用定時器控制，也可以通過直 讀電纜在地面進行控制。
權利要求
1.一種提高油田注水井用超聲波流量計分層流量測試準確性的方法，其特徵在於在注水井流場不變的情況下，通過改變注水井採樣區域的大小，進行多次測量，進而消除探頭自身參數隨外界條件變化產生的誤差，提高注水井流量測試準確性。
2.根據權利要求l所述的提高油田注水井用超聲波流量計分層流量測 試準確性的方法，其特徵在於改變注水井採樣區域的大小，是通過改變探頭間的相對位置 來實現的。
3.根據權利要求2所述的提高油田注水井用超聲波流量計分層流量測 試準確性的方法，其特徵在於改變探頭間的相對位置，是通過改變一個或多個探頭的相互 之間的位置來實現的。
4.根據權利要求3所述的提高油田注水井用超聲波流量計分層流量測 試準確性的方法，其特徵在於在改變探頭間的相對位置時，通過改變探頭間前端的直線距 離來進行改變，或通過改變探頭射線與中心線的夾角來進行改變。
5.一種提高油田注水井用超聲波流量計分層流量測試準確性的裝置 ，它包括導流管(11)，其特徵在於在導流管(11)安裝有電機(1)，電機(1)的輸出 軸連接有一個可在導流管(11)內左右移動的底座(7)，在底座(7)中裝有左探頭(9) ，並且中螺塞(10)壓緊左探頭(9)，銷(8)壓入導流管(11)，並卡入底座(7)側面 的鍵槽中；在導流管(11)內還裝有安裝頭(13)，在安裝頭(13)中裝有右探頭(12)， 並且右螺塞(14)固定右探頭(12);右探頭(12)與主機(4)連接，主機(4)固定在導 流管(11)中。
6.根據權利要求5所述的一種超聲波流量計，其特徵在於底座(7 )與電機(1)連接的一端裝有左螺塞(6)。
7.根據權利要求5所述的一種超聲波流量計，其特徵在於電機(1 )用密封組合部件(2)進行動密封。
8.根據權利要求5所述的一種可調節探頭間距的超聲波流量計，其特徵在於右探頭(12)的引線從導流管(11)的側孔內穿過，通過密封塞(5)連接主機(4
9.根據權利要求5所述的一種可調節探頭間距的超聲波流量計，其特 徵在於主機(4)與導流管(11)通過螺釘(3)固定。
全文摘要
本發明公開了一種提高油田注水井用超聲波流量計分層流量測試準確性的方法及裝置，在注水井流場不變的情況下，通過改變注水井採樣區域的大小，進行多次測量，進而消除探頭自身參數隨外界條件變化產生的誤差，提高注水井流量測試準確性。本發明可以保證在超聲波流量計的許用範圍內，使測試的結果不受探頭自身參數隨外界條件變化的影響，流量測試精度與壓力、溫度等因素無關，既可以滿足高溫、高壓條件下準確測試的要求，又可以進一步提高測試精度，進行高精度測試，測試採用的方法簡單有效，容易實現，所採用的裝置結構簡單，成本低廉，使用效果好。
文檔編號E21B47/00GK101550822SQ200810300819
公開日2009年10月7日 申請日期2008年4月2日 優先權日2008年4月2日
發明者孫洪志, 龐雲偉, 華 楊, 趙力成 申請人:貴州航天凱山石油儀器有限公司