井下電磁流量計的製作方法

2023-05-01 04:39:26

專利名稱：井下電磁流量計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種油田注水井的井下流量電磁法測定裝置。
目前國內外油田注水井井下的分層流量測定，均採用浮子流量計或渦輪流量計，這兩種流量計都是靠注入水衝動機械活動部件來獲取流量信號的。為了使機械活動部件不被泥砂等雜質卡死，對注入水的水質和井下狀況提出了極高的要求。機械式流量計也無法適應目前極力推廣和廣泛採用的汙水回注工藝要求，且使用壽命短，測量精度較低。
市場所見的電磁流量計，雖具有無機械活動部件、測量精度高的特點，但均採用水流直通式流道，無法在井下小尺寸空間和高壓環境下使用，只適用於地面使用。
稱為「一種電磁流量計」的專利技術(實用新型專利公告號CN2098009U)公開了一種用於測定酸、鹼、鹽導電溶液和礦漿、泥漿等介質的體積流量的電磁流量計，其特徵在於防護外殼和測量管是以非導磁材料合二為一地澆注或注塑成一直通圓管，雖具有製造工藝簡單、密封性能好等優點，但直通式流道無法與井下供電部分配合，從而不能進行井下數據測量及記錄。
本實用新型的目的就在於提供一種能適用於高壓強、小尺寸空間和任何水質的環境，並可附加井下供電、數據存貯記錄的井下流量電磁法測定裝置——「井下電磁流量計」。
本實用新型的特徵在於採用等壓艙結構形式的探測器和非直流通道結構及可附加井下供電、測量數據井下存貯記錄電路。
本實用新型是這樣實現的
本實用新型的電磁流量計，整體外形如

圖1所示，整體為一圓筒狀，包括探測器1、電路2、電源3、繩帽4幾個部分。探測器1採用等壓艙結構形式，即通過一個或幾個彈性隔膜隔離艙內外，探測器的工作部分(線圈、鐵芯)置於艙內，電極密封安裝在內保護筒筒壁上。流量信號接收端露出艙外，電極引線端在艙內，將流量信號通過密封塞傳輸到電路2，艙內充滿液壓油，當本裝置放入井下時，環境壓強增大，彈性隔膜變形，壓迫液壓油，使艙內外壓強保持相等，從而簡化了高壓環境下電極密封的條件要求。在探測器上設有非直流式進水流道，即側孔流道，側孔流道的數量為兩個或兩個以上；側孔流道可以是直孔，也可是斜孔；電路2是低功耗電路設計，可實現電池或電源供電；電路2包括測量電路及數據存貯系統，測量電路把從探測器1引入的交變電信號放大處理轉變為直流電信號，再轉變為測量數據，並進行數據存貯。電源3以電池或穩壓電源向電路2供電；繩帽4連接下井鋼絲繩，同時起到萬一裝置落入井中的打撈頭作用。
上述探測器1的等壓艙採用的彈性隔膜可由金屬、橡膠或其它材料製得，形狀可以是片狀或筒狀。
本實用新型無機械活動部件，適用於汙水回注或含砂井注水，本實用新型採用側孔進水流道和低功耗電路設計，精度和靈敏度高。由於設計了井下供電、井下數據處理、數據存貯記錄系統，就無需像地面型電磁流量計的測量探頭和記錄儀間用多根電纜來實現磁場驅動和測量信號的引出，只要用鋼絲繩將本實用新型裝置放入井下，本裝置就可完成流量測定、數據處理及存貯的全過程操作。該裝置結構簡單，適用於高壓強、小尺寸空間環境及任何水質情況，特別適宜井下測水。該裝置造價低廉，使用方便。
下面根據附圖對本實用新型作進一步描述。
圖1井下電磁流量計整體外形示意圖；圖2井下電磁流量計探測器1的剖面示意圖；圖3井下電磁流量計電路框實施例圖1為本實用新型的整體外形示意圖。
本裝置為一圓筒形狀，(一般為金屬筒)，由四部分組成探測器1、電路2、電源3、繩帽4。探測器1、電路2及電源3被依次安裝在圓筒的外保護筒內，繩帽4在筒上端。
圖2為探測器1的剖面示意圖，探測器1由等壓艙31，側孔進水流道12，出水口13組成。等壓艙31由外保護筒5、線圈6、鐵芯7、電極8、彈性隔膜9、液壓油10、內保護筒11等幾個部分組成。
本實用新型的探測器採用等壓艙結構形式是內、外保護筒採用較薄壁厚形式而實現高壓密封的可靠保證。由於井下壓強很高，採用等壓艙結構才可能使保護筒壁做得足夠薄。本實用新型裝置的等壓艙31的結構是這樣的，通過一個筒狀彈性膜隔離艙內外，線圈6、鐵芯7置於艙內，用於獲取信號的一對電極8密封安裝在內保護筒11筒壁上，流量信號接收端(電極8的電極頭)伸出艙外，電極8引線端在艙內，將流量信號通過密封塞傳輸到電路2，[電極8本身的密封為等壓密封]，艙內充滿液壓油10。當本裝置放入井下時，環境壓強增大，等壓艙的彈性隔膜9變形，壓迫液壓油10，使艙內外壓強保持相等。在探測器1筒壁上設計了兩個(或兩個以上)斜孔(或直孔)進水道12，出水口13設在探測器1的頂端。電路2的兩端分別連著探測器1和電源3，置於流量計圓筒內。
圖3為本實施例電路2的組成框圖，電路2包括磁場驅動電路15、運算放大器組16、相敏檢波器17、電壓頻率變換器18、單片機處理器19、8位鎖存器20、RAM存貯器21、RS232專用接口22、電源穩壓電路23。磁場驅動電路15在流體通道內產生交變的矩形電磁場，由運算放大器組16將電極接收到的交變感生電動勢信號(流量信號)放大後通過相敏檢波器17處理，變成直流信號，再經電壓——頻率變換器18轉變為脈衝頻率，此脈衝頻率參數送至單片機處理器19處理，再送至RAM存貯器21存貯。8位鎖存器
20作為RAM的地址鎖存器，RS232接口片22將存貯的數據轉為標準電平值，供數據讀出，電源穩壓電路23提供本裝置工作的穩定電源。
電源3與電路2相連，電源3通過密封塞向電路2提供直流電，其另一端與繩帽4相連，在與繩帽4相連處設置一密封塞，作為數據讀出接口，繩帽4同時起到讀出接口保護和萬一裝置落入井下的打撈頭作用。
使用該裝置下井測水時，先用鋼絲繩將本裝置在繩帽處接掛好，放入井下，水流由斜孔或直孔進水流道入口12流進，由出水口13流出，此時，在探測器1中，利用電磁感應實現從流速到電信號的轉換，其工作電源通過兩隻密封塞由電路2引入，獲取的信號又通過兩隻密封塞引入電路2，電路2中的測量電路把從探測器1引入的交變電信號放大處理，通過相敏檢波器17轉變為直流信號，再經電壓一頻率變換器18轉變為脈衝頻率值，數據存貯器存貯該脈衝頻率值，在需讀出數據時，採用RS232的標準輸出數據。測量結束，用鋼絲繩將本裝置拉上地面，接通地面計算機，即可得到測得的流量數據。
本裝置除了無機械活動部件外，還具有其明顯優點1、由於在該裝置裡可設置井下供電、測量數據、井下存貯記錄電路，就省去了電纜及其地面配套設施，可節省大量開支。
2、本裝置可用於井下高壓強條件下的注水流量測定，其測量精度達±1％。
3、具有較高的靈敏度，在流速1毫米/秒的低流速下就可啟動測量。
權利要求1.一種井下電磁流量計，包括探測系統、電源系統、電路系統、繩帽、進出水流道等部分，其特徵是探測系統的探測器1設計為等壓艙31的結構形式和採用非直流式進水流道12，且設置了井下供電電源3、井下測量和存儲記錄電路2。
2.根據權利要求1所述的井下電磁流量計，其探測器1採用的等壓艙31結構形式特徵為等壓艙31包含外保護筒5、內保護筒11、線圈6、鐵芯7、彈性隔膜9、電極8、液壓油10。
3.根據權利要求2所述的井下電磁流量計，其特徵是等壓艙31所用的彈性隔膜9，可為金屬、橡膠或其它材料製得，形狀為筒狀或片狀。
4.根據權利要求3所述的井下電磁流量計，其特徵是形成等壓艙31所用的彈性隔膜9，數量可為一個或幾個。
5.根據權利要求2所述的井下電磁流量計，其特徵是等壓艙31內充有液壓油10。
6.根據權利要求2所述的井下電磁流量計，其特徵在於電極8密封安裝在內保護筒11的筒壁上，電極8的電極頭穿過內保護筒位於進水流道中。
7.根據權利要求1所述的井下電磁流量計，其非直流式進水流道12的側孔特徵是可採用兩個(或兩個以上)斜孔(或直孔)。
8.根據權利要求1所述的井下電磁流量計，其特徵是設置的井下供電電源3為電池或穩壓電源。
9.根據權利要求1所述的井下電磁流量計，其特徵是可附加井下測量、井下存儲記錄電路2。
專利摘要本實用新型為一種井下水流量電磁法測定裝置——井下電磁流量計,該裝置採用等壓艙結構形式的探測器和非直流式流道,適用於高壓強、小尺寸空間環境和任何水質情況。本裝置可附加井下供電、井下存貯記錄電路,用鋼絲繩下井,降低了下井生產成本。本裝置無機械活動部件,結構簡單、使用方便,測量精度和靈敏度高。
文檔編號G01F1/58GK2293050SQ9622422
公開日1998年9月30日 申請日期1996年12月19日 優先權日1996年12月19日
發明者岑大剛, 殷紹忠, 趙海城, 辛宇亮 申請人:中國工程物理研究院應用電子學研究所