專利名稱：固井流量計量裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及油田上應用于固井施工領域中的一種流量計量 裝置，具體的說是涉及一種應用電磁流量計量原理制造的適用于固井 施工條件下的新型固井流量計量裝置。
技術(shù)背景
目前，現(xiàn)有的固井用流量計量裝置普遍采用渦輪流量計或者是普 通的電磁流量計，這些計量裝置經(jīng)過長時間應用后被發(fā)現(xiàn)存在以下問 題1、脈動流的問題。即由于固井液是由一臺甚至兩臺高壓泵車向 井下注液，其高壓泵車的三缸柱塞原理使流體形成了脈動流，這種流 體是普通低頻方波勵磁方式電磁流量計所不能解決的一個問題，因為 在脈動狀態(tài)下流體每秒都在從大到小往復流動，這時每秒6赫茲的勵 磁頻率根本不能有效地檢測到這種流體的信號2、多介質(zhì)的問題，即 在固井工藝過程中會不斷變換介質(zhì)，而且這些介質(zhì)的密度、粘度都有 較大不同，因為渦輪流量計在不同粘度情況下其儀表系數(shù)不同，所以 就無法適應這種工況下的計量。如果使用普通電磁流量計，它的電極 又極易于磨損。這些存在的問題給固井施工計量帶來了較大的困難， 容易造成固井事故。但是國內(nèi)目前尚沒有一種專門針對固井施工條件 設計的，較好的、非常適用于固井施工條件下的流量計量裝置。 實用新型內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有固井流量計量裝置在進行流量計量時存在問題較 多給固井施工計量帶來較大困難的問題，本實用新型提供一種新型固 井流量計量裝置，該種固井流量計量裝置是基于電磁流量計基礎上做 出的改進，應用這種新型固井流量計量裝置可以很好的解決脈動流的 問題，并且可以耐受住高壓以及弱腐蝕，并且電極具有高耐磨性，因 此說這是一種專門針對固井施工條件設計的，較好的、非常適用于固 井施工條件下的流量計量裝置，具有使用壽命長、計量準確的特點。
本實用新型的技術(shù)方案是該種固井流量計量裝置，包括電磁流 量傳感器、轉(zhuǎn)換器和流量顯示儀，其中，所述流量顯示儀為程控微處理器運算及多功能數(shù)字顯示式通用流量顯示儀，所述轉(zhuǎn)換器與所述流 量顯示儀相配合，所述電磁流量傳感器包括上蓋、勵磁線圈、帶有內(nèi) 襯的測量導管、電極以及下蓋，在測量導管的一側(cè)開有外螺紋口和油 壬，另一側(cè)開有內(nèi)螺紋口，其中所述電極為"十"字形，所述內(nèi)襯為 "工"字形，所述電極穿過所述內(nèi)襯包裹測量導管后形成的開口進入 測量導管內(nèi)，所述電極與所述內(nèi)襯之間的密封面位于測量導管外所述 電極的中部。此外，為具有較好的耐腐蝕、耐高壓以及解決脈動流的 問題，可以將所述電極材料選擇為含鉬不銹鋼，將所述內(nèi)襯的材料為
四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物F46，將為所述勵磁線圈提供勵磁的 勵磁電路采用高頻勵磁方式，勵磁頻率為85赫茲。
本實用新型具有如下有益效果采取上述方案后，相對于傳統(tǒng)的 電磁流量計而言，由于改變了電極與內(nèi)襯以及測量導管之間密封面的 形狀以及電極和內(nèi)襯材料的構(gòu)成，使得可以它可以耐受住高壓以及弱 腐蝕，并且電極具有高耐磨性，非常適用于固井施工作業(yè)條件下的多
介質(zhì)情況。具體陳述如下選擇了含鉬不銹鋼作為本項目電磁流量計 的電極，它完全滿足了固井施工現(xiàn)場多介質(zhì)的要求。這種結(jié)構(gòu)形式能
使儀表在強磨損介質(zhì)中比常規(guī)結(jié)構(gòu)流量計提高壽命3倍以上。在本方
案中，采用了外插式電極，傳統(tǒng)的電極形式是帽式電極，從管道內(nèi)壁 用外力使電極帽鑲嵌在襯里內(nèi)壁上，帽的邊緣一周是密封面，這種電 極一旦電極帽的邊緣一層被磨損，或者被磨損薄薄一層都會順著電極 帽造成電極泄露，致使電極導通儀表不能正常工作。而本實用新型中 的外插式電極是在制作襯里的時候，使襯里從充滿電極座，然后從外 部向管道安裝，它的密封面是在導管外電極座中部，其密封面是十幾 毫米的一個面，不是傳統(tǒng)電極的幾十絲的一周而且這一周也在介質(zhì)的 沖蝕中，所以這種電極襯里磨損一層，電極才磨損和襯里相當?shù)囊粚樱?一直到襯里最后磨損完，也不會造成電極泄露。本方案中，內(nèi)襯采用
了F46做為襯里，它和聚四氟乙烯同屬于氟塑料類，是在高溫高壓環(huán) 境下直接壓鑄在測量導管內(nèi)，由于它在高溫高壓下的可塑性，可以完 成外插式電極座的結(jié)構(gòu)需要。同時它不但有，聚四氟乙烯，襯里材料 的耐腐蝕性能，又具有良好的耐高壓性能和耐沖蝕性能，，配合特殊 的插入式電極結(jié)構(gòu)形式能使流量計長期穩(wěn)定工作在有弱酸及弱堿腐蝕，含有固體顆粒，有很強的沖蝕性的環(huán)境中。此外，本方案中將為 所述勵磁線圈提供勵磁的勵磁電路中的勵磁方式改為高頻勵磁方式，
勵磁頻率確定為85赫茲，也就是每秒采集85個流速點，得到了準確 的脈動流狀態(tài)下的準確流量，由此解決了脈動流問題，使得本種流量 計量裝置具有計量準確的特點。
圖1是本實用新型中電磁流量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是傳統(tǒng)電磁流量傳感器中電極的密封結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本實用新型中電磁流量傳感器中電極的密封結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是每秒采集85個流速點后的流態(tài)試驗圖。 圖5是本實用新型中改變?yōu)楦哳l勵磁方式后的勵磁電路部分原 理圖(一)。
圖6是本實用新型中改變?yōu)楦哳l勵磁方式后的勵磁電路部分原 理圖(二)。
圖7是本實用新型中改變?yōu)楦哳l勵磁方式后的勵磁電路部分原 理圖(三)。
圖8是在電路中加入了降噪處理和三值波勵磁后，即在85個信 號采集中間增加了 170個零點矯正以克服脈動流形成的不穩(wěn)定性的 示意圖。
圖中l(wèi)-上蓋，2-勵磁線圈，3-油壬，4-外螺紋口， 5-電極,6-測 量導管，7-下蓋,8-內(nèi)襯，a-傳統(tǒng)電磁傳感器的測量導管，b-傳統(tǒng)電磁 傳感器的內(nèi)襯,c-傳統(tǒng)電磁傳感器的電極。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明
該種固井流量計量裝置，主要是基于法拉第電磁感應定律而設 計。測量流量時，流體流過垂直于流動方向的磁場。導電性液體的流 動感應出一個與平均流速成正比的電壓信號。其感應電壓信號通過兩 個與液體直接接觸的電極檢出，并通過電纜傳送至放大器，然后轉(zhuǎn)換 成統(tǒng)一輸出信號。本實用新型包括電磁流量傳感器、轉(zhuǎn)換器和流量顯 示儀，其中，所述流量顯示儀為程控微處理器運算及多功能數(shù)字顯示 式通用流量顯示儀，所述轉(zhuǎn)換器與所述流量顯示儀相配合，可以選用轉(zhuǎn)換器與流量顯示儀一體化的結(jié)構(gòu)。該種裝置的主要結(jié)構(gòu)改進點在于 對電磁傳感器的改進。由圖1所示，所述電磁流量傳感器包括上蓋1、
勵磁線圈2、帶有內(nèi)襯8的測量導管6、電極6以及下蓋7，在測量 導管6的一側(cè)開有外螺紋口 4和油壬3，另一側(cè)開有內(nèi)螺紋口。其中， 如圖3所示，所述電極5為"十"字形，所述內(nèi)襯8為"工"字形， 所述電極5穿過所述內(nèi)襯8包裹測量導管6后形成的開口進入測量導 管6內(nèi)，所述電極5與所述內(nèi)襯8之間的密封面位于測量導管6外所 述電極5的中部。比照傳統(tǒng)的電磁傳感器，之所以作出這種改進，原 因如下傳統(tǒng)電磁傳感器的電極結(jié)構(gòu)如圖2所示，為帽式電極。即從 管道內(nèi)壁用外力使電極帽鑲嵌在襯里內(nèi)壁上，帽的邊緣一周是密封 面，這種電極一旦電極帽的邊緣一層被磨損，或者被磨損薄薄一層都 會順著電極帽造成電極泄露，致使電極導通儀表不能正常工作。而改 進后的這種電極結(jié)構(gòu)形式即外插式電極，是在制作內(nèi)襯的時候，使內(nèi) 襯充滿電極座，然后從外部向管道安裝，它的密封面是在導管外電極 座中部，其密封面是十幾毫米的一個面，不是傳統(tǒng)電極的幾十絲的一 周而且這一周也在介質(zhì)的沖蝕中，所以這種電極襯里磨損一層，電極 才磨損和襯里相當?shù)囊粚樱?一直到襯里最后磨損完，也不會造成電極 泄露。
考慮到含鉬不銹鋼非常適用于工業(yè)用水、生活用水、污水，具有 抗弱腐蝕性介質(zhì)的特性，那么優(yōu)選的電極材料為含鉬不銹鋼。它完全 滿足了固井施工現(xiàn)場介質(zhì)的要求。這種結(jié)構(gòu)形式能使儀表在強磨損介 質(zhì)中比常規(guī)結(jié)構(gòu)流量計提高壽命3倍以上。此外，在本裝置中，內(nèi)襯
優(yōu)選采用F46作為襯里。它和聚四氟乙烯同屬于氟塑料類，是四氟 乙烯和六氟丙烯的共聚物F46，可以在高溫高壓環(huán)境下直接壓鑄在 測量導管內(nèi)。由于它在高溫高壓下的可塑性，可以完成外插式電極座 的結(jié)構(gòu)需要。同時它不但有聚四氟乙烯襯里材料的耐腐蝕性能，又具 有良好的耐高壓性能和耐沖蝕性能，是作為高壓電磁流量計最理想的 襯里，配合特殊的插入式電極結(jié)構(gòu)形式能使流量計長期穩(wěn)定工作在有 弱酸及弱堿腐蝕、含有固體顆粒并有很強的沖蝕性的環(huán)境中。
因為固井液的流動特殊性，如果使用普通電磁流量傳感器低頻方 波勵磁方式，那么因為它的采樣點每秒只有6次，是不能真實的表現(xiàn)高流速和低流速以及從低到高的變化量的，那么也就不能準確計量脈 動狀態(tài)下的流體。因此，本種計量裝置采用高頻勵磁方式，把勵磁頻
率提高到85赫茲，也就是每秒采集85個流速點，通過反復對施工介 質(zhì)的流態(tài)試驗，完成了不同物理性能的固井介質(zhì)的計量。如圖4所示。 勵磁電路如圖5、圖6和圖7所示。不過盡管通過高頻勵磁得到了準 確的脈動流狀態(tài)下的準確流量，但是高頻勵磁同時也有負面影響，那 就是電噪聲和表現(xiàn)脈動流狀態(tài)下的穩(wěn)定性。因此，如圖8所示，需要 在普通的信號采樣電路中加入降噪處理和三值波勵磁，也就是在每一 個正波負波之間增加了零點校正功能，在85個信號采集中間增加了 170個零點矯正，以克服脈動流形成的不穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1、一種固井流量計量裝置，包括電磁流量傳感器、轉(zhuǎn)換器和流量顯示儀，其中，所述流量顯示儀為程控微處理器運算及多功能數(shù)字顯示式通用流量顯示儀，所述轉(zhuǎn)換器與所述流量顯示儀相配合，所述電磁流量傳感器包括上蓋(1)、勵磁線圈(2)、帶有內(nèi)襯(8)的測量導管(6)、電極(5)以及下蓋(7)，在測量導管(6)的一側(cè)開有外螺紋口(4)和油壬(3)，另一側(cè)開有內(nèi)螺紋口，其特征在于所述電極(5)為“十”字形，所述內(nèi)襯(8)為“工”字形，所述電極(5)穿過所述內(nèi)襯(8)包裹測量導管(6)后形成的開口進入測量導管(6)內(nèi)，所述電極(5)與所述內(nèi)襯(8)之間的密封面位于測量導管(6)外所述電極(5)的中部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的固井流量計量裝置，其特征在于所 述電極(5)的材料為含鉬不銹鋼。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固井流量計量裝置，其特征在于 所述內(nèi)襯(8)的材料為四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物F46。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的固井流量計量裝置，其特征在于為 所述勵磁線圈(2)提供勵磁的勵磁電路采用高頻勵磁方式，勵磁頻 率為85赫茲。
專利摘要一種固井流量計量裝置。主要解決現(xiàn)有固井流量計量裝置在進行流量計量時存在問題較多給固井施工計量帶來較大困難的問題。其特征在于所述電極(5)為“十”字形，所述內(nèi)襯(8)為“工”字形，所述電極(5)穿過所述內(nèi)襯(8)包裹測量導管(6)后形成的開口進入測量導管(6)內(nèi)，所述電極(5)與所述內(nèi)襯(8)之間的密封面位于測量導管(6)外所述電極(5)的中部。應用這種新型固井流量計量裝置可以很好的解決脈動流的問題，并且可以耐受住高壓以及弱腐蝕，并且電極具有高耐磨性，因此說這是一種專門針對固井施工條件設計的，較好的、非常適用于固井施工條件下的流量計量裝置，具有使用壽命長、計量準確的特點。
文檔編號E21B47/00GK201269092SQ200820091179
公開日2009年7月8日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者佟雪松, 周照明, 成月波, 焦鳳龍, 田毓海, 童立軍, 閆家欣 申請人:大慶石油管理局