專利名稱：一種壓差式密度測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓差式密度測(cè)量?jī)x，尤其適用于井下開(kāi)采石油檢測(cè)密度。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)井中，流體產(chǎn)出的情況差異很大，不同層段或同一厚度的不同部位可能產(chǎn)出不同性質(zhì)的流體。準(zhǔn)確判斷井底任意深度下流體的性質(zhì)，對(duì)于評(píng)價(jià)產(chǎn)層特性，確定各相流量，都是非常重要的。目前生產(chǎn)測(cè)井主要通過(guò)測(cè)量井內(nèi)流體的密度或持水率以識(shí)別流體。流體密度計(jì)主要包括放射性密度計(jì)和壓差式密度計(jì)。國(guó)內(nèi)開(kāi)采石油所使用的密度計(jì)大部分是放射性密度計(jì)。這種密度計(jì)比較適用于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕的環(huán)境。但是，由于使用放射性物質(zhì)其采購(gòu)、 運(yùn)輸、使用及維護(hù)須遵循國(guó)家《放射性同位素與射線裝置放射防護(hù)條例》之規(guī)定，在各個(gè)環(huán)節(jié)手續(xù)繁瑣，要求嚴(yán)格，并存在一定的安全隱患，給用戶帶來(lái)諸多不便。因此，需要一種新的密度測(cè)量?jī)x器來(lái)代替這種放射性的密度計(jì)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種壓差式密度測(cè)量?jī)x，從而準(zhǔn)確、可靠地完成井下流體密度的檢測(cè)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種壓差式密度測(cè)量?jī)x，包括填充有硅油且端口封閉的U形導(dǎo)壓管線和測(cè)量裝置；所述U形導(dǎo)壓管線由豎直平行的長(zhǎng)管和短管以及長(zhǎng)管和短管的底端連接部形成；所述測(cè)量裝置包括壓差式壓力傳感器，所述壓差式壓力傳感器包括傳感器本體、 上端測(cè)壓探頭和下端測(cè)壓探頭；所述傳感器本體設(shè)置于U形導(dǎo)壓管線上且低于下端測(cè)壓探頭水平位置，傳感器本體的兩端設(shè)置分別設(shè)置有排水閥；上端測(cè)壓探頭和下端測(cè)壓探頭分別設(shè)置于長(zhǎng)管和短管上端，與壓差式壓力傳感器設(shè)定的高度差相應(yīng)。為保護(hù)壓差式壓力傳感器不受過(guò)壓損傷，可以在所述傳感器本體的上方，長(zhǎng)管與短管之間設(shè)置有水平連通管，該水平連通管上設(shè)置有傳輸閥。上述測(cè)量裝置還包括與傳感器本體封裝在一起的加速度計(jì)和溫度傳感器。上述上端測(cè)壓探頭和下端測(cè)壓探頭的下方均設(shè)置有一個(gè)聚水器和用以將進(jìn)入聚水器的水排出導(dǎo)壓管線的排水閥。在上述硅油注液口可設(shè)置金屬絲網(wǎng)，這樣可以保證固體小顆粒不會(huì)進(jìn)入到導(dǎo)壓管線中。上述傳感器本體上安裝泄壓閥，也能夠保護(hù)壓差式壓力傳感器不受過(guò)壓損傷。本實(shí)用新型儀器不使用放射源，而是采用微差壓技術(shù)根據(jù)介質(zhì)在一定垂直距離上的差壓值計(jì)算出密度值，其具有精度高，可靠性好，使用安全，方便的優(yōu)點(diǎn)。

[0014]圖I本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理圖。[0015]圖2為應(yīng)用本實(shí)用新型的檢測(cè)系統(tǒng)示意圖。[0016]圖3為壓力檢測(cè)電路。[0017]圖4為溫度檢測(cè)電路。[0018]圖5為傾角測(cè)試電路圖。[0019]其中，D1、D2、D3、D4為排水閥，PA、PB分別為上端測(cè)壓探頭和下端測(cè)壓探頭。
具體實(shí)施方式
[0020]本實(shí)用新型提供一種壓差式密度測(cè)量?jī)x，該儀器包括壓差式壓力傳感器、加速度
計(jì)和保護(hù)壓差式壓力傳感器不受過(guò)壓損壞的裝置。該儀器可測(cè)量多個(gè)參數(shù)包括壓力、溫度、 傾角和相距2ft(0. 6m)距離的差壓信號(hào)。對(duì)這些測(cè)量的參數(shù)，進(jìn)行一些補(bǔ)償運(yùn)算，就可以得到精確的井下流體密度值。其測(cè)量原理為，對(duì)于靜止的待測(cè)液體，假定其密度均勻，設(shè)其密度為P，測(cè)量點(diǎn)的重力加速度為g，待測(cè)液柱高度為h，則該液柱的靜壓力為P= P . g. h。通過(guò)測(cè)量液柱靜壓力和高度就可以計(jì)算出液體的密度。靜壓式密度計(jì)不受液體流速和表面張力的影響，可以測(cè)量粘度較大的液體密度，但容易受到液位波動(dòng)的影響。為了消除液位波動(dòng)的影響，通常采用差壓法使待測(cè)液體沿垂直的導(dǎo)管流動(dòng)，在導(dǎo)管上安裝兩個(gè)相距為h的壓力傳感器，所測(cè)得的壓力分別為Pl，P2，當(dāng)測(cè)定了不同高度的兩個(gè)液柱的壓力之后，可得公式P1-P2 = P . g. (H1-H2)。H1, H2為兩個(gè)壓力傳感器距液面的高度，P為待測(cè)液體密度，g為重力加速度。令 P1-P2 = AP，HrH2 = h，由此可得P = AP/g.h。因此，通過(guò)測(cè)量一定高度的待測(cè)介質(zhì)的壓力差就可以計(jì)算出該介質(zhì)的密度。儀器電路設(shè)計(jì)主要包括壓力、溫度、傾角等信號(hào)采集的電路設(shè)計(jì)。系統(tǒng)框圖如圖2 所示。壓力信號(hào)的采集如圖3所示，壓力傳感器輸出的壓力信號(hào)經(jīng)過(guò)U2A、U2B、U3A組成的差分放大電路放大后，送入雙極性差分輸入的電壓-頻率轉(zhuǎn)換器U8的6腳，經(jīng)電壓-頻率轉(zhuǎn)換后從U8的8腳輸出與壓力成正比的頻率信號(hào)，此信號(hào)PRES送單片機(jī)DSPIC3013內(nèi)部的定時(shí)器進(jìn)行計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。U8的5腳產(chǎn)生的2. 5V電壓經(jīng)跟隨器后為壓力傳感器提供2. 5V的驅(qū)動(dòng)電壓。溫度信號(hào)采集電路如圖4所示。R13 R21、T1、T2、U5A、U5B及溫度傳感器組成的電路可測(cè)量周圍環(huán)境的溫度。該溫度信號(hào)經(jīng)U5A、U5B及周圍相關(guān)元件組成的信號(hào)放大電路放大后，將井溫探頭的電阻量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷毫浚偷綁侯l轉(zhuǎn)換芯片，頻率信號(hào)TEMP送單片內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。傾角測(cè)試電路如圖5所示。通過(guò)重力加速度傳感器ADXL204，通過(guò)測(cè)量相互垂直的兩個(gè)軸的方向XOUT、YOUT，而可以得到其與水平面傾角的大小。參照?qǐng)DI所示的結(jié)構(gòu)原理圖，本實(shí)用新型的測(cè)量原理是測(cè)壓探頭PA和PB相距 2ft (0. 6m)的距離。它們通過(guò)導(dǎo)壓管線分別連接在壓差式壓力傳感器的兩側(cè)。儀器內(nèi)部充滿了密度為0.97克/立方厘米的硅油。其中，壓差式壓力傳感器所測(cè)量的壓差VP= (P 桂油-P井液)*g*h.其中，VP值來(lái)自于壓差式壓力傳感器的讀數(shù)，其值受到井下溫度和壓力的影響，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算。P 為注入儀器內(nèi)部硅油的密度，其值受溫度和壓力的影響， 必需進(jìn)行校正。g為重力加速度。兩個(gè)測(cè)壓探頭的距離是2ft (0.6m)，通過(guò)使用加速度計(jì)測(cè)量?jī)x器的傾角，并結(jié)合探頭距離2ft (0. 6m)，來(lái)計(jì)算出測(cè)壓探頭的垂直距離h。該壓差式密度測(cè)量?jī)x在導(dǎo)壓管線的入口(排水閥D4)使用了金屬絲網(wǎng)以保證固體小顆粒不會(huì)進(jìn)入到導(dǎo)壓管線中。其中的PA，PB兩個(gè)閥門在儀器運(yùn)輸過(guò)程中要關(guān)閉以保證硅油不出儀器中泄露。在每個(gè)測(cè)壓探頭下面有一個(gè)聚水器，其作用主要是防止因?yàn)楣栌褪芾涫湛s而使水進(jìn)入導(dǎo)壓管線中。進(jìn)入聚水器的水可以從Dl和D2兩個(gè)排水閥中排出。而D3 和D4排水閥是用來(lái)檢查壓差式壓力傳感器兩端是否有水，并可從中將水排出，同時(shí)D4閥門也是整個(gè)儀器用于注入硅油的入口。在壓差式壓力傳感器的附近有一個(gè)傳輸閥(TV)來(lái)保護(hù)壓差式壓力傳感器不受過(guò)壓損傷，它是一個(gè)旁路閥，當(dāng)儀器不是處于測(cè)井狀態(tài)時(shí)，該閥門必須打開(kāi)，以保護(hù)壓差式壓力傳感器兩側(cè)壓力平衡。同時(shí)，它還有兩個(gè)泄壓閥在壓差式壓力傳感器的兩側(cè)。當(dāng)測(cè)井時(shí)，傳輸閥關(guān)閉，此時(shí)，當(dāng)壓差式壓力傳感器兩側(cè)的壓力差持續(xù)大于 34. 5KPa泄壓閥打開(kāi)，以起到保護(hù)壓差式壓力傳感器不受過(guò)壓損壞。另外，儀器不測(cè)井時(shí)，傳輸閥(TV)必須打開(kāi)，PA，PB兩個(gè)閥門需要關(guān)閉，并且整個(gè)儀器必須水平放置，以避免硅油漏失。本實(shí)用新型在測(cè)井時(shí)，先要進(jìn)行標(biāo)定工作。將儀器水平放置，擰出PA，PB兩個(gè)閥門，同時(shí)擰緊傳輸閥(TV)。然后給儀器供電，分別將儀器水平置于空氣，豎直置于空氣，和豎直置于水中，記錄其各自的計(jì)數(shù)，完成對(duì)儀器的標(biāo)定工作。然后，將儀器和其它短節(jié)相連， 并且檢查PA，PB兩個(gè)閥門是否完全打開(kāi)，傳輸閥(TV)是否完全關(guān)閉。當(dāng)整串儀器下井測(cè)量時(shí)，不可關(guān)閉井口閥門速度過(guò)快，以免引起壓力波動(dòng)而造成對(duì)儀器的沖擊。同時(shí)測(cè)井速度不得大于548米/小時(shí)。在每次測(cè)井完成后，必須將進(jìn)入到聚水器中的水或其它雜質(zhì)排出，同時(shí)，要檢查差壓計(jì)兩側(cè)是否有水或雜質(zhì)，這些水或雜質(zhì)可以通過(guò)排水閥D1、D2、D3、D4排出。本實(shí)用新型應(yīng)用于井下測(cè)量，具有以下優(yōu)點(diǎn)I儀器具有熱穩(wěn)定性好、抗過(guò)載能力強(qiáng)、耐腐蝕高，耐靜壓高的特點(diǎn)，可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸，適合在井下比較惡劣的環(huán)境中使用。2可測(cè)量?jī)x器傾角大小，并根據(jù)此值對(duì)兩點(diǎn)距離的垂直高度進(jìn)行校準(zhǔn)，提高密度測(cè)量的精度，使儀器可以應(yīng)用與角度較大的斜井中。3機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，結(jié)構(gòu)新穎、簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，外形美觀、精致。各個(gè)部位設(shè)計(jì)有扳手口位置或者磙花，方便拆卸。螺紋扣型選用梯形扣(埃克姆螺紋)。4機(jī)械結(jié)構(gòu)便于安全及維護(hù)，測(cè)量范圍廣、精度和分辨率。5工作所需功耗小、有著完善的過(guò)差壓保護(hù)功能。
權(quán)利要求1.一種壓差式密度測(cè)量?jī)x，其特征在于包括填充有硅油且端口封閉的U形導(dǎo)壓管線和測(cè)量裝置；所述U形導(dǎo)壓管線由豎直平行的長(zhǎng)管和短管以及長(zhǎng)管和短管的底端連接部形成；所述測(cè)量裝置包括壓差式壓力傳感器，所述壓差式壓力傳感器包括傳感器本體、上端測(cè)壓探頭和下端測(cè)壓探頭；所述傳感器本體設(shè)置于U形導(dǎo)壓管線上且低于下端測(cè)壓探頭水平位置，傳感器本體的兩端設(shè)置分別設(shè)置有排水閥；上端測(cè)壓探頭和下端測(cè)壓探頭分別設(shè)置于長(zhǎng)管和短管上端，與壓差式壓力傳感器設(shè)定的高度差相應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓差式密度測(cè)量?jī)x，其特征在于在所述傳感器本體的上方， 長(zhǎng)管與短管之間設(shè)置有水平連通管，該水平連通管上設(shè)置有傳輸閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓差式密度測(cè)量?jī)x，其特征在于所述測(cè)量裝置還包括與傳感器本體封裝在一起的加速度計(jì)和溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓差式密度測(cè)量?jī)x，其特征在于上端測(cè)壓探頭和下端測(cè)壓探頭的下方均設(shè)置有一個(gè)聚水器和用以將進(jìn)入聚水器的水排出導(dǎo)壓管線的排水閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的壓差式密度測(cè)量?jī)x，其特征在于在所述硅油注液口設(shè)置有金屬絲網(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的壓差式密度測(cè)量?jī)x，其特征在于所述傳感器本體上安裝有泄壓閥。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種壓差式密度測(cè)量?jī)x。該壓差式密度測(cè)量?jī)x，包括填充有硅油且端口封閉的U形導(dǎo)壓管線和測(cè)量裝置；所述U形導(dǎo)壓管線由豎直平行的長(zhǎng)管和短管以及長(zhǎng)管和短管的底端連接部形成；所述測(cè)量裝置包括壓差式壓力傳感器，所述壓差式壓力傳感器包括傳感器本體、上端測(cè)壓探頭和下端測(cè)壓探頭；所述傳感器本體設(shè)置于U形導(dǎo)壓管線上且低于下端測(cè)壓探頭水平位置，上端測(cè)壓探頭和下端測(cè)壓探頭分別設(shè)置于長(zhǎng)管和短管上端，與壓差式壓力傳感器設(shè)定的高度差相應(yīng)。本實(shí)用新型儀器不使用放射源，而是采用微差壓技術(shù)根據(jù)介質(zhì)在一定垂直距離上的差壓值計(jì)算出密度值，其具有精度高，可靠性好，使用安全，方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N9/26GK202351146SQ201120459820
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者孫俊偉, 孫大偉, 李斌, 李永振 申請(qǐng)人:西安思坦儀器股份有限公司