專利名稱：油氣井井下微流量測量系統及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及油氣井井下環(huán)空流量的測量系統及方法，具體是一種油氣井井下微流 量測量系統及方法。它是在油氣鉆探過程中能夠隨鉆實時測量井下環(huán)空流量，以判斷井下 溢流或井漏情況，及時采取相應措施進行井控，適用于泥漿鉆井、氣體鉆井和欠平衡鉆井等 各種鉆井工藝。
背景技術：
現有的油氣開采對隨鉆監(jiān)測環(huán)空壓力技術存在一定的滯后性，對于氣井，如果不 能早期發(fā)現并監(jiān)測溢流或井漏情況，極易釀成重大的安全事故。國內典型低滲氣藏在這類 具有窄安全密度窗口特征的地層鉆進時，均面臨著井漏和溢流等復雜情況。處理這類井下 復雜情況，既耽誤鉆井施工進度，又極大地增加了鉆井成本，嚴重阻礙著天然氣勘探開發(fā)的 進程，因此急需研發(fā)一種能夠及早發(fā)現并監(jiān)測溢流或井漏的井下隨鉆測量工具及方法。
為此，許多油氣鉆探企業(yè)也在大力研發(fā)相關井下微流量測量工具，各種公開出版 物上也屢見相關報道，例如《油氣井測試》，2006年第15卷第1期“集流型井下流量計的改 進設想”、《采油工程》，2006年第3期“智能完井技術”，以及中國專利文獻公開的“壓差式 電子流量計”(公開號CN2527972，
公開日2002. 12. 25)、“一種井下文丘利流量計”(公 開號C擬685832，
公開日2005.03. 16)等，這些技術以電纜方式進行信號傳輸，在抗振 性、耐磨性方面也無特殊考慮，它們要么應用于采油過程中，要么應用于完井過程中，無實 時性，安全可靠性低。這些出版物公開的相關報道，未見有與本發(fā)明相同內容。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種油氣井井下微流量測量系統 及方法，它通過隨鉆監(jiān)測井下環(huán)空流量的微小變化就能判斷井下溢流或井漏等復雜情況。
本發(fā)明采用的技術方案是一種油氣井井下微流量測量系統，該系統由主體、節(jié)流元件、壓力傳感器、電路板、中心 管、電池和引導頭組成，所述主體內置有微處理器芯片，主體外圓壁上設置節(jié)流元件，中心 管軸向設在主體中心，中心管一端設有中心管堵頭，另一端設有電池，電池、電器接頭和多 芯接頭依次連接，中心管另一端由哈弗連接頭連接到引導頭；節(jié)流元件兩側的主體上設有 內孔，內孔充滿油，并由儲油囊密封，壓力傳感器設在該內孔中，通過內孔與環(huán)空流體接觸； 節(jié)流元件一側的主體上開有凹槽，該凹槽內安裝有電路板，壓力傳感器、微處理器芯片、電 池的引線通過主體上設置的引線孔與電路板連接；主體外圍設有用于密封保護電路板、引 線孔、微處理器芯片及內孔中壓力傳感器的保護外殼。
所述電路板具有信號調理電路、數據存儲電路和MWD通信電路。
所述主體的兩端為螺紋結構。
所述電路板具有抗振緩沖片。
所述節(jié)流元件表面設有耐磨顆粒。
結合上述測量系統進行油氣井井下微流量測量的方法，該方法為節(jié)流壓差測試 法，按以下操作步驟測量計算(1)、將測量系統安裝在靠近鉆頭處，開啟測量系統主體上的電源開關，使系統開始工 作；進行下鉆；(2)、鉆進時，從測量系統的主體內孔流道中泵入循環(huán)流體，循環(huán)流體向下流動，并沿測 量系統的節(jié)流元件與井壁所形成的通道上返，循環(huán)流體返至測量系統的節(jié)流元件時，產生 壓差，主體上的壓力傳感器測量所在點的壓力值，并通過壓力傳感器實現被測壓力信號由 非電量到電信號的轉換；(3)、壓力傳感器輸出的信號通過在電路板中的信號調理電路對信號進行信號放大濾 波，放大后的信號送入系統的主體內置微處理器芯片進行A/D轉換，將得到的數字量送到 電路板中的數據存儲電路中，并通過多芯接頭與地面接收終端機之間的MWD進行數據通 訊，將所測得數據傳回地面進行分析處理，得到井下環(huán)空流量的變化情況；(4)、將所測得的數據應用測得的壓差值，通過計算處理，計算出每個瞬時的環(huán)空上返 流體的流量，壓差與環(huán)空流量之比滿足關系式
權利要求
1.一種油氣井井下微流量測量系統，其特征在于該系統由主體(4)、節(jié)流元件(5)、壓 力傳感器、電路板(8)、中心管(9)、電池(10)和引導頭(14)組成，所述主體(4)內置有微處 理器芯片，主體(4)外圓壁上設置節(jié)流元件(5)，中心管(9)軸向設在主體(4)中心，中心管 (9) 一端設有中心管堵頭(3)，另一端設有電池(10)，電池(10)、電器接頭(11)和多芯接頭 (13)依次連接，中心管(9)另一端由哈弗連接頭(12)連接到引導頭(14)；節(jié)流元件(5)兩 側的主體(4)上設有內孔，內孔充滿油，并由儲油囊密封，壓力傳感器設在該內孔中，通過內 孔與環(huán)空流體接觸；節(jié)流元件(5)—側的主體(4)上開有凹槽，該凹槽內安裝有電路板(8)， 壓力傳感器、微處理器芯片、電池(10)的引線通過主體(4)上設置的引線孔(7)與電路板 (8)連接；主體(4)外圍設有用于密封保護電路板(8)、引線孔(7)、微處理器芯片及內孔中 壓力傳感器的保護外殼(2)。
2.根據權利要求1所述油氣井井下微流量測量系統，其特征在于所述電路板(8)具有 信號調理電路、數據存儲電路和MWD通信電路。
3.根據權利要求1所述的油氣井井下微流量測量系統，其特征在于所述主體(4)的兩 端為螺紋結構。
4.根據權利要求1或2所述的油氣井井下微流量測量系統，其特征在于所述電路板 (8)具有抗振緩沖片。
5.根據權利要求1所述的油氣井井下微流量測量系統，其特征在于所述節(jié)流元件(5) 表面設有耐磨顆粒。
6.一種油氣井井下微流量測量方法，該方法為節(jié)流壓差測試法，按以下操作步驟測量 計算(1).將測量系統安裝在靠近鉆頭處，開啟測量系統主體上的電源開關，使系統開始工 作；進行下鉆；(2).鉆進時，從測量系統的主體內孔流道中泵入循環(huán)流體，循環(huán)流體向下流動，并沿測 量系統的節(jié)流元件與井壁所形成的通道上返，循環(huán)流體返至測量系統的節(jié)流元件時，產生 壓差，主體上的壓力傳感器測量所在點的壓力值，并通過壓力傳感器實現被測壓力信號由 非電量到電信號的轉換；(3).壓力傳感器輸出的信號通過在電路板中的信號調理電路對信號進行信號放大 濾波，放大后的信號送入系統的主體內置微處理器芯片進行A/D轉換，將得到的數字量送 到電路板中的數據存儲電路中，并通過多芯接頭與地面接收終端機之間的MWD進行數據通 訊，將所測得數據傳回地面進行分析處理，得到井下環(huán)空流量的變化情況；(4).將所測得的數據應用測得的壓差值，通過計算處理，計算出每個瞬時的環(huán)空上返 流體的流量，壓差與環(huán)空流量之比滿足關系式~ = A -灼=▲ 44亭+ _，_]y d 2g2g J其中，^P—節(jié)流元件兩端壓差；、一節(jié)流元件前端壓力；P2——節(jié)流元件后端壓力； h—沿程水頭損失； ~—局部水頭損失； Q—環(huán)空流量；V1(Q)——節(jié)流元件處環(huán)空流速，是β的函數； V2(C)——鉆鋌處環(huán)空流速，是β的函數；(5).根據壓力的變化判斷井下溢流或井漏情況，及時采取相應措施進行井控。
全文摘要
本發(fā)明公開一種油氣井井下微流量測量系統及方法，該系統由主體、節(jié)流元件、壓力傳感器、電路板、中心管、電池和引導頭組成，主體內置有微處理器芯片，主體外圓壁上設置節(jié)流元件，中心管軸向設在主體中心，中心管一端設有堵頭，另一端設有電池，電池、電器接頭和多芯接頭依次連接；中心管由哈弗連接頭連接到引導頭，節(jié)流元件兩側的主體上設有充滿油的內孔，由儲油囊密封，壓力傳感器設在內孔中與環(huán)空流體接觸；主體上開有安裝電路板的凹槽，壓力傳感器、微處理器芯片和電池的引線通過主體上設置的引線孔與電路板連接；主體外圍設有用于密封保護電路板、引線孔、微處理器芯片及壓力傳感器的保護外殼。它及時準確、精確度高、使用方便、安全可靠。
文檔編號E21B47/10GK102031962SQ20101055916
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權日2010年11月25日
發(fā)明者劉偉, 張國東, 張生軍, 徐進, 朱澄清, 李群生, 王世澤, 王希勇, 肖國益, 胡澤, 蔣祖軍, 陳平, 黃萬志 申請人:中國石油化工股份有限公司