超声波多相流量测试仪制造技术

一种超声波多相流量测试仪，包括超声波换能传感器，井下电路，与井下电路经电缆连接的井上电路，井上电路由放大解调电路级联相互并联的低通滤波器和带通滤波器以及高通滤波器，该三组滤波器分别级联水信号处理电路、油信号处理电路、气信号处理电路，最终分别输出相应水、油、气流量信号，其特征在于，所述井下电路主要由高频振荡电路以及顺次级联的放大差频电路、压频转换器、整形功放电路组成；该高频振荡电路以连续波形式产生频率在１．８－３ＭＨｚ之间的信号；所述超声波换能传感器构成如下：下端为圆锥形的声波导（２３）置于外筒（１３）之中，外筒（１３）的邻近声波导下端位置上开有透声孔（１），透声孔上复盖有透声筒（１２），圆片形发射压电换能器（２２）和圆环形压电超声接收器（２１）贴压在声波导上端面上，该换能器经导线（１６）接上述高频振荡电路输出端，该接收器经导线（１７）接放大差频电路的输入端，蜗轮（６）设置在外筒内，蜗轮轴（８）上固联有一反射片（９），它具有多个在圆周上均布、呈辐射状的叶片，反射片表面与声波导（２３）的轴线垂直；蜗轮轴（８）的外端架设在上支撑座（１０）上，上支撑座的偏离轴线位置上开有一导声孔（１０ａ）。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利说明 一、
本技术涉及智能化流量测试仪器，具体来说是用于油、气井中测量两相或三相流量的智能化仪器。二
技术介绍
国内外现在生产的测井仪器，无法进行三相流量的定量测试。即使在油—水或气—水两相流的测试上，也实际处于半定量的状况，而且不能直接测出油流量和水流量或气流量和水流量。要用2～3个参数的测试结果，加上图板等换算出相应水、气流量。对油—水两相流，一般是用涡轮流量计测出混合液的总流速，用放射性密度计抽样测出混合液的流体密度，并据以换算成持水率，或用电容法(只适用于低含水井)测出局部持水率，再根据已有图板求出油的滑脱速度，用三个参数换算出油、水流量。其缺点是(1)多次换算导致误差相当大(20～30％)；(2)换算工作量大；(3)成本高、体积大、技术种类多，故需技术人员多；(4)对液流流态变化的适应能力差。三、
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种超声波多相流量测试仪，它利用超声反射取出油—气—水三相流的相关参数，并测出三相应流量。本新型的目的是这样实现的一种超声波多相流量测试仪，包括超声波换能传感器，井下电路，与井下电路经电缆连接的井上电路，井上电路由放大解调电路级联相互并联的低通滤波器和带通滤波器以及高通滤波器，该三组滤波器分别级联水信号处理电路、油信号处理电路、气信号处理电路，最终分别输出相应水、油、气流量信号，所述井下电路主要由高频振荡电路以及顺次级联的放大差频电路、压频转换器、整形功放电路组成；该高频振荡电路以连续波形式产生频率在1.8-3MHz之间的信号；所述超声波换能传感器构成如下下端为圆锥形的声波导置于外筒之中，外筒的邻近声波导下端位置上开有透声孔，透声孔上复盖有透声筒，圆片形发射压电换能器和圆环形压电超声接收器贴压在声波导上端面上，该换能器经导线接上述高频振荡电路输出端，该接收器经导线接放大差频电路的输入端，蜗轮设置在外筒内，蜗轮轴上固联有一反射片，它具有多个在圆周上均布、呈辐射状的叶片，反射片表面与声波导的轴线垂直；蜗轮轴的外端架设在上支撑座上，上支撑座的偏离轴线位置上开有一导声孔。目前，使用测井仪器对井下油—气—水三相流量的测试有如下基本流量计算公式Q＝QO+QG+QW＝S·V Q＝S·YO·VO；QG＝S·YG·VG；QW＝S·YW·VW＝Q-QO-QG其中Q总流量 S导管内截面积V总平均流速QO油流量 YO持油率VO油流速QG气流量 YG持气率VG气流速QW水流量 YW持水率VW水流速由上述公式，只需测得VO，YO，VG，YG，V等五个参数，即可计算得出油—气—水三相流量QO，QG和QW。从上述分析可见，对液流发射超声波并接收反射回的超声波，经有关电路适当处理后，就能输出与油流量、气流量、水流量成正比的电信号，一次即可完成对三相流量的直接测试。与前述现有技术相比，本新型具有结构简单、使用简便、性能优良、一次就能直接测出油—气—水三相流量的优点。四附图说明图1是本新型超声波换能传感器的剖面图；图2图3分别是图1所示沿A-A线，沿B-B线的仅对外筒的剖面图；图4是图1所示沿C-C线的剖视图；图5是图1所示反射片的左视图；图6是图1所示声波导部件的剖面图；图7是图6所示声波导剖切一半后的立体图；图8是本新型的电路框图；图9是图8所示井下电路的电路原理图。五具体实施方式图1图2示出超声波换能传感器的结构声波导23(参见图6)下端为圆锥形或近似圆锥形，声波导23与换能器座15螺纹联接，其上部设置在换能器中，锥形下部外伸，换能器座又与外筒13螺纹联接，整个声波导位于外筒之中，外筒上邻近声波导下端位置上开有透声孔1(参见图2)，透声孔位置上复盖有透声筒12，既能让超声波通过，又阻止外界液流进入外筒内；声波导上端面(对图6中方向而言)上贴压有圆片形发射压电换能器22和圆环形压电超声接收器21，调节环19与换能器座内壁螺旋联接，采用绝缘材料制作的弹簧座26与调节环下端接触，弹簧25和弹簧20分别压接在弹簧座与圆片形发射压电换能器之间以及与圆环形压电超声接收器之间；弹簧25经导线16接井下电路(井下电路置于电路筒27中，电路筒与换能器座15另一端螺旋联接)中的高频振荡电路28a的输出端(参见图8)，弹簧20经导线17接井下电路中的放大差频电路28b的输入端；蜗轮6设置在外筒内，蜗轮轴8上固联有一具有多个叶片的反射片9(参见图5)，其叶片可采用12片，在圆周上均布，呈辐射状，反射片表面与声波导的轴线垂直。涡轮轴8的外端架设在上支撑座10上，上支撑座的偏离轴线的位置上开有导声孔10a。图1中，涡轮6前部的外筒13位置上开有液流出口14(图3)，图1中还有调节螺钉2，压紧螺母3，轴4，上、下支撑座10、5，锥体7，导声筒11(位于外筒中声波导和导声孔10a之间)；图6中还有O形密封圈18、24。图8示出，井下电路28的输出信号经电缆传输至井上电路，井上电路由放大解调电路29级联相互并联的低通滤波器30和带通滤波器31以及高通滤波器32，该三组滤波器分别级联水信号处理电路33和油信号处理电路34以及气信号处理电路35，最终分别输出相应水、油、气流量信号至储存和显示装置36。图9示出井下电路28由高频振荡电路28a，放大差频电路28b级联的压频转换器和整形功放电路28c组成。其中，高频振荡电路28a以连续波形式产生频率为1.8-3MHz的信号，其连接关系如下晶振JZ串联电容C1后与相互串联的电阻R2、R3并联；反向器4069的脚2、3相互连接，并接于R2和R3的结点，其脚1接于R3另一端，脚4与脚5相互连接后接于R2另一端，脚6顺次串联电容C2、电阻R4、电容C3后接LH0002的脚8，LH0002的脚6、7相互连接后接于反向器4069的脚7；电阻R5一端接LH0002的脚8，另一端串联电阻R1后，接于JZ和C1的结点，稳压管DW1、DW2的正级相接，DW2的负极接于R4和C3的结点，DW1的负极接于R5和R1的结点以及-6V的电源接头；LH0002的脚1串联电阻R6后，接于电阻R7和电容C4一端，R7和C4另一端均接地，R6和C4的结点作为信号输出端；反向器4069的脚7接-12V电源接头，脚2串接电阻R8后接-6V电源接头；放大差频电路的元件连接关系如下信号输入端串联电容C6后接第一个LM118的脚3，电容C5和电阻R27并联后接地，二者另一端接于信号输入端，该LM118的脚2依次串联电阻R11、电容C7后接地，脚2和脚6之间串接电阻R10，脚3串接电阻R9后接-6V电源接头，脚6串联电容C8后接于AD781的脚2；AD781的脚2、脚3之间串联电阻R12，脚7串联电阻R14后接于-6V电源接头，脚7依次串联电阻R13、电容C9后接于LH0002的脚1，脚8串联电阻R15后接电解电容C12正极，C12负极接于第二个LM118的脚3，C12的正极串联电容C10后接于AD781的脚5；第二个LM118的脚3串接电阻R18后接-6V电源接头，脚2依次串联电阻R17、电容C21后接-6V电源接头；电阻R16和电容C11相互并联后接于第二个LM118的脚2和脚6之间；上述两个LM118的脚4以及AD781的脚5均接于-12V电源接头；压频转换器和整形功放电路的元件连接关系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵翼晋，
申请(专利权)人：赵翼晋，
类型：实用新型
国别省市：