井下全井眼热式流量测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及流量测量技术领域，特别涉及井下全井眼热式流量测量装置。通过加入中间导热介质，测量中间介质的温度变化，解决了因液体的热容系数大，高流量时温度变化不明显，很难提取并生成流量测量参考量的问题。同时，在本体内不同位置设置了多个温度传感器，不同位置有不同的温度变化范围，可从中选择位于最优的温度范围的值作为计算流量的参考值，大幅提高了流量的测量范围，解决了油田井下从上到下流量的变化范围很大，难以测量的问题。

【技术实现步骤摘要】
井下全井眼热式流量测量装置
本专利技术涉及流量测量装置
，特别涉及的是一种井下全井眼热式流量测量装置。技术背景目前油田井下流体流量测量传感器主要是集流型涡轮流量计。因集流测量方式存在诸多不稳定因素，同时因涡轮流量计转动部分包含磁钢，流体中携有砂质和铁磁质，井下涡轮流量计卡死成为常态，这些严重影响测量的可靠性。作为稳定无可动部件的热式流量计一直受到关注，并被尝试用于井下流体测量，因其结构特点，热式流量计可以设计成全井眼非集流结构。热式流量计采用热扩散原理。传统热式流量计有两个温度传感器被置于介质中，其中一个传感器被加热到高于环境温度，另一个温度传感器置于流体上游，用于感应未被加热介质温度。介质流量增加，介质带走的热量增多，两个温度传感器的温度差将随介质的流量变化而变化，根据温度差与介质流量的比例关系，可得出流体的流量。目前绝大部分热式流量计用于测量气体。因液体，特别是水，其比热较大，当流体流量较大时，在有限的流体流道内，加热体提供的热量使流体产生的温升很微弱，很难提取并生成流量测量参考量。因此，目前热式流量计仅在液体微小流量测量中有少量应用。油田井下的被测流体大多为液体，而且井筒内从下到上流体流量的变化范围很大，通常从2立方米/天到80立方米/天，而且现有的热式流量计采用受温度传感器温度的测量范围的限制不能满足这么大范围的测量。如何利用热式流量计无活动部件的优点，开发出满足在油田井下全井眼液体流量测量要求的新型热式流量计一直是油田生产实际要解决的一个课题。
技术实现思路
专利技术要解决的问题：在油田井下被测流体为液体且全井眼流量变化范围很大的环境下，采用热式流量计无法准确测量流量的问题。针对以上问题本专利技术提供了一种井下全井眼热式流量测量装置，包括:本体，其置于被测流体中；加热器，其置于所述本体中，具有恒定发热功率，用于加热所述本体；参考温度传感器,其置于所述本体外被测流体中；多个测量温度传感器，其置于所述本体中不与所述加热器直接接触的位置；所述加热器发出的热量在所述本体中散热形成空间温度梯度，所述多个测量温度传感器分别位于所述温度梯度的不同等级区域。转换及供电装置，其用于将所述温度传感器取得的测量信号转换为流量值，并为所述加热器供电。进一步地，所述本体侧面带有一向内的凹陷部，所述被测流体流经所述凹陷部；相对于所述测量温度传感器及加热器，所述凹陷部位于被测流体流动方向的上游；所述参考温度传感器，置于所述凹陷部内。进一步地，所述本体设有两端，所述两端分别设有与井下测试设备配合的接口。进一步地，所述多个测量温度传感器的数量为两个，分别是第一测量温度传感器和第二测量温度传感器，所述第一测量温度传感器和第二测量温度传感器两个中的一个靠近本体中部，另一个靠近本体边缘。专利技术效果：与现有热式流量计不同，井下全井眼热式流量测量装置的测量温度传感器，不是测量流体温度随流量的变化，而是测量中间介质本体的温度随流量的变化，解决了因液体的热容系数大，高流量时流体温度变化不明显，很难提取并生成流量测量参考量的问题。同时，由于在本体内不同位置设置了多个温度传感器，不同位置有不同的温度变化范围，可从中选择位于最优的温度范围的值作为计算流量的参考值，大幅提高了流量的测量范围，解决了油田井下全井眼从上到下流量的变化范围很大，难以测量的问题。附图说明图1是本专利技术井下全井眼热式流量测量装置具体实施例结构剖视图；图2是本专利技术井下全井眼热式流量测量装置具体实施例第一测量温度传感器与参考温度传感器的阻值差值随流量变化关系；图3是本专利技术井下全井眼热式流量测量装置具体实施例第二测量温度传感器与参考温度传感器的阻值差值随流量变化关系。其中：1、第一测量温度传感器；2、第二测量温度传感器；3、加热器；4、本体；5、参考温度传感器；6、转换及供电装置。具体实施例本专利技术提供技术方案的具体测温原理：井下全井眼热式流量测量装置工作时，功率恒定的电加热器3加热本体4，使其温度升高。作为中间导热介质的本体4与其接触的被测流体进行热交换，并达到热平衡；记录热平衡后的测量温度传感器的测量值，经过转换及供电装置6转换得出此刻的对应流量值。这样加热器3加热中间导热介质，再经中间导热介质传导到被测流体的方法与传统热式流量计直接将加热器3和温度传感器置于流体中的做法相比，流速变化引起的温度更显著，更易提取，克服了传统热式流量计难以测量液体流量的难题。运算方法：第一测量温度传感器1和第二测量温度传感器2的测量值记为T1和T2，参考温度传感器5的测量值记为T0。分别求取温差：热交换符合换热公式：。P为加热功率，被测流体的物性一定时，Ac和Bc均为常数，V为被测流体流速。当发热器的加热功率一定时，温差与流体流速V的平方根成反比。在实际应用中，因流体流通截面积固定，流体流速直接对应流量，所以可将温度变化与流量变化建立对应关系。扩大温度测量范围的原理：本体4内部被加热，其外表与被测流体热交换，热量被带走，本体4从内部向外到外表形成空间温度梯度，在不同的温度梯度等级处设置温度传感器，可得到多个温度范围的测量结果，选取温度处在温度传感器测量范围内的那一个温度传感器的测量值作为推算流量值的参考量。低流量时，热交换少，本体4中心部位温度过高，超过了传感器的测量范围，温度受流量影响变化很微弱，但此时边缘部位温度适中，在传感器的测量范围内，温度受流体流量影响变化很显著，此时选用位于本体4边缘部位温度传感器的数值更易获得准确数值。高流量时，热交换多，本体4边缘部位的温度过低，在传感器的测量范围以下，温度随流量的变化减弱，此时本体4中央部位的温度在传感器的测量范围内，受流体流量影响变化显著，选用位于本体4中央部位的温度传感器的测量值更容易获得准确数值。在本体4不同的温度区域位置设置多个测量温度传感器，可同时兼顾高低流量测量，满足不同的流量范围对测量灵敏度的要求。设置两个测量温度传感器，如果在本体4总位置设置的当，其测量范围就接近于两个测量温度传感器测量范围的相加；如果两个测量温度传感器距离过近（温度梯度接近），测量范围会有部分重叠而使总的测量范围达不到两个测量温度传感器测量范围相加；如果两个测量温度传感器距离过远，两个测量范围会有部分空白而使总的测量范围达有一部分测量结果会有较大误差。当设置两个测量温度传感器不能满足测量范围的要求时，可设置三个测量温度传感器，并分别设置在本体4中位于所述温度梯度不同等级的位置，并在所述本体4中整个温度梯度区域内合理分布，相对于两个温度测量温度传感器的方案，三个温度测量温度传感器就可以达到进一步扩大测量范围的目的。同样地，三个测量温度传感器不能满足测量范围的要求时，可设置四个测量温度传感器，并分别设置在本体4中位于所述温度梯度不同等级的位置，并在所述本体4中整个温度梯度区域内合理分布。现结合图1详细说明本专利技术所提供的井下全井眼热式流量测量装置实施例的结构，井下全井眼热式流量测量装置包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.井下全井眼热式流量测量装置，包括:/n本体，其置于被测流体中；/n加热器，其置于所述本体中，具有恒定发热功率，用于加热所述本体；/n参考温度传感器， 其置于所述本体外被测流体中；/n多个测量温度传感器，其置于所述本体中不与所述加热器直接接触的位置；所述加热器发出的热量在所述本体中散热形成空间温度梯度，所述多个测量温度传感器分别位于所述温度梯度的不同等级区域；/n转换及供电装置，其用于将所述温度传感器取得的测量信号转换为流量值，并为所述加热器供电。/n

【技术特征摘要】
1.井下全井眼热式流量测量装置，包括:
本体，其置于被测流体中；
加热器，其置于所述本体中，具有恒定发热功率，用于加热所述本体；
参考温度传感器，其置于所述本体外被测流体中；
多个测量温度传感器，其置于所述本体中不与所述加热器直接接触的位置；所述加热器发出的热量在所述本体中散热形成空间温度梯度，所述多个测量温度传感器分别位于所述温度梯度的不同等级区域；
转换及供电装置，其用于将所述温度传感器取得的测量信号转换为流量值，并为所述加热器供电。


2.根据权利要求1所述的井下全井眼热式流量测量装置，其特征在于，所述本...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄海军，蔡兵，贲亮，刘慧东，张永余，李楠，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，大庆油田有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11