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一种小流量超临界二氧化碳井下涡街流量计

发表时间:2019-09-20
本仪表涉及石油开采中使用的井下生产测试技术领域,是一种小流量超临界二氧化碳井下涡街流量计
 
发明背景
二氧化碳(CO2)驱已经成为国内外油田开发一种重要接替技术,它不但能提高油田采收率,还有利于CO2减排,保护环境,因此得到了各油田的重视和应用。目前井下注CO2都是采用的多油层合注工艺。由于油藏的非均质性,地质学家提出了分层注气的要求。对于多薄油层的分注来说,各层的配注量可能很小。CO2在井下处于超临界状态,其粘度接近气体的粘度。小流量和低粘度给井下分层测试带来了困难。
可以借鉴的测试技术是井下分层注水技术中使用的测试流量计。井下分层注水测试多使用电磁式流量计,由于CO2和水的导电特性不同,电磁式流量计不能用于测量CO2的流量。也有使用井下涡街流量计进行分层注水测试的。本测试技术公开的流量计是在本体上设置两个通道,水从其中一个通道流过进行测试。该技术若用于测试超临界CO2的流量会存在三个问题:一是,涡街流量计的测试探头测得的是流体的流速,需要经过结合密封计算才能得到流体的质量流量或标况气体流量,但超临界二氧化碳的密度受温度和压力的影响变化很大,如果没有在流量测试探头附近获得准确的温度和压力,就不能测得准确的CO2流量。二是,涡街流量计的流道的横截面一般是圆形的,这种形状的流道用于测量较低流量(如0 .2吨/小时)的超临界二氧化碳时,其阻流体产生的旋涡很弱,测试探头难以测到信号。三是,集流流量计在测试时需要有密封件密封流量计本体与流道的环空,如果仅使用密封圈来密封,密封圈下下井的过程中很容易被损伤。
 
发明内容
为解决上述技术问题,研制了小流量超临界二氧化碳井下涡街流量计,该流量计能够实现准确测量井下小流量超临界CO2,并能提高测试成功率。
上图为小流量超临界二氧化碳井下涡街流量计的结构示意图

技术方案
本仪表采用了如下的技术方案:小流量超临界二氧化碳井下涡街流量计,测量短节本体上部设线路板仓,线路板安装在线路板仓内,测量短节本体下部于线路板仓以下设平行轴向电缆道和内流道,电缆安装在电缆道内,内流道侧壁设置阻流体和旋涡探头,内流道上端设进气孔,在进气孔和阻流体之间于内流道侧壁设置温度探头和压力探头;内流道的横截面呈近椭圆形;密封短节连接在测量短节以下,密封短节本体上同样设有平行轴向电缆道和内流道,且与测量短节的电缆道和内流道相通;密封短节的内流道下端设出气孔;密封短节本体下部设电机仓,电机固定在电机仓的顶部,电机驱动传动轮,传动轮设外螺纹,电机仓侧壁设长条形导孔,电机仓内设螺纹套,螺纹套从内部密封导孔,螺纹套设内螺纹并与传动轮的外螺纹相配合;密封短节外部设台阶并套有密封环,密封环以下设挤压套套在密封短节外,挤压套与螺纹套通过连接筋相固定。
实施例,内流道的横截面有两条平行的边,两端呈半圆形,横截面的长宽比为2 .0~2 .8。与现有技术相比,本发明的有益效果是:一方面,由于采用了横截面为近椭圆形的特殊流道,使得涡街旋涡发生体产生的旋涡信号增强,更有利于小流量CO2的测量。另一方面,在本发明的流量计的外周设置了密封环,实现了集流测试,也就是所有的CO2流量都是经过了内流道向下流动,较外流式、非集流式的测试方法来讲,本发明从流动方式上加强了小流量的CO2测量。第三,在内流道于旋涡探头附近设置压力与温度探头,是在旋涡探头最近的距离上测得的流经旋涡探头的CO2的温度和压力,用这样测得的流速、温度与压力来计算CO2的质量流量更加准确。第四,密封环在常态下其外径较密封短节的外径小,下井过程不会被损伤,用于提高测试成功率。

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