專利名稱：消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀、測試系統及測試方法
技術領域：
本發明涉及一種油田稠油井注蒸汽、注空氣交替開采工藝中，測空氣注入剖面的測試儀器-消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀、測試系統及測試方法。
背景技術：
近年來，遼河油田在稠油開發上，應用了注蒸汽、注空氣開采新技術，從而提出需要解決注空氣井的測試問題。注空氣井，井下流量低、壓差小、有泡沫，井筒內有死油，常規的渦輪流量計不適用。為了解決生產中存在的實際問題，開發研制出一種即能消除泡沫又能防死油卡死平式旋翼輪的消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀，并設計模擬校驗裝置，對測試儀器進行了地面校驗，適合注蒸汽井、注空氣井、混相注入井多種模式的剖面測試，具有廣闊的應用前景。

發明內容
本發明的目的在于解決注空氣井的井下吸氣剖面測試問題，以克服傳統測試技術的不足。本發明的消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀、測試系統及測試方法，其技術方案如下:一種消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀，包括旋翼流量計總成(I)、保護外殼
(2)、機芯部分、消泡劑承載器總成￠)、壓差裝置總成(7)和傳感器總成(8)，信號處理器
(3)、供電系統(4)和磁定位·器(5)依次連接組成機芯部分，機芯部分嵌入保護外殼(2)的內部，傳感器總成(8)中放置有多個傳感器，多個傳感器與輸出信號線一一連接，輸出信號線穿過傳感器總成(8)的信號通道連入信號處理器(3)，保護外殼(2)的端口與傳感器總成
(8)的信號通道連接，用紫銅圈密封，傳感器總成(8)的另一端連接旋翼流量計總成(1)，保護外殼(2)底端與消泡劑承載器總成￠)的一端為螺紋連接，消泡劑承載總成(6)另一端與壓差裝置總成(7)為螺紋連接。旋翼流量計總成(I)由繩帽口(1-1)、導錐頭、旋翼流量計導流入口(1-2)、旋翼輪保護外殼(1-3)、旋翼輪上支座(1-4)、旋翼輪(1-5)、甘簧管流量開關(1-6)、旋翼流量計導流出口(1-7)、軸(1-8)、磁鋼(1-9)和旋翼輪下支座(1-10)組成，在旋翼流量計總成(I)的端部為繩帽口(1-1)和導錐頭連接，導錐頭上開有旋翼流量計導流入口(1-2)，旋翼輪上支座(1-4)、旋翼輪(1-5)、磁鋼(1-9)和旋翼輪下支座(1-10)依次連接并置于旋翼保護外殼(1-3)內，在旋翼下支座(1-10) —端的旋翼保護外殼(1-3)上開有旋翼流量計導流出口(1-7)，旋翼輪(1-5)中心設有軸(1-8)并支撐在旋翼輪上支座和磁鋼(1-9)之間。消泡劑承載總成(6)由消泡劑絲堵(6-1)、消泡劑排出口(6-2)、消泡劑承載器外殼(6-3)和消泡劑(6-4)組成，消泡劑承載總成(6)與保護外殼(2)相連的一端設有消泡劑絲堵(6-1)，消泡劑(6-4)在消泡劑承載總成(6)的中心并置于消泡劑承載器外殼(6-3)內，消泡劑承載器外殼(6-3)上設有消泡劑排出口 ￠-2)。壓差裝置總成(7)由連接頭(7-1)、壓差裝置導流入口(7-2)、密封圈(7_3)、截流通道(7-4)、壓差裝置導流出口(7-5)、壓力傳感器(7-6)、信號采集器(7-7)和壓力傳感器(7-8)組成，壓差裝置總成(7)的一端為連接頭(7-1)用于連接消泡劑承載總成，連接頭(7-1)與壓差裝置總成(7)的殼體相連，殼體的一端上設有壓差裝置導流入口(7-2)，另一端的端部設有壓差裝置導流出口(7-5)，殼體內部具有截流通道(7-4)、截流通道(7-4)上設有密封圈(7-3)、壓力傳感器(7-6)、信號采集器(7-7)和壓力傳感器(7-8)。信號處理器(3)具有與上位機聯機的通訊接口。一種消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試系統，包括上述的消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀、測井絞車、專用測試電纜、電子深度儀、井口機具。一種井下注空氣剖面測試的方法，其特征在于，首先抽出機芯部分，與上位機聯機通訊，在地面通過上位機綜合分析解釋軟件對測試儀器進行采樣格式的設定，開啟測試儀，記錄測試儀開機時間，將機芯裝入保護外殼，將鋼絲繩穿過繩帽口(1-1)，在繩帽頭內腔結節，即完成測試儀與測井絞車的連接，通過井口機具將測試儀垂吊于井口內，配套的電子深度儀也同樣由上位機綜合分析解釋軟件設置采樣格式，并與測試儀同時開啟，記錄測試儀和深度儀的開啟時間，開動絞車下放測試儀器，測試儀按設定采樣格式進行溫度，壓力，壓差、流量及磁定位數據采集和儲存，電子深度儀在地面的測試絞車中同時記錄時間-深度曲線，下放至要求深度，之后控制絞車起出測試儀，回到地面，解除儀器與鋼絲繩的連接，取出機芯，與上位機聯機通訊，回放測試數據，同時回放電子深度儀的數據，通過綜合分析解釋軟件，完成測試。為了提高測試精準度，在采用 高精度溫度、壓力傳感器的同時，在傳感器總成的主體上，開設導壓通道，注入導壓液，使傳感器充分接觸被測介質；由于注空氣時井下配合加藥，所以井內會有泡沫生成，影響平式旋翼輪的旋轉，在流量計的下部，設計了釋放消泡劑的承載器，下放儀器時，承載器由四個方向的定壓孔排出消泡劑，消除儀器軸向附近的泡沫，保證平式旋翼輪的正常旋轉；壓差裝置總成的導流入口和導流出口的角度可依實際情況自行設定，儀器下放過程中被測井內介質從截流通道流過，位于截流空間的傳感器可充分與被測介質接觸，使壓差測試數據更真實可靠；傳感器的信號線通道長度可按測試要求調整，即儀器長度可根據實際測試需要加工。本發明的消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀及其系統，包括消泡式旋翼流量壓差剖面測試儀、電子深度儀、測井絞車、井口機具和配套的上位機等，其綜合分析解釋軟件能通過讀取消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀與電子深度儀的測量數據繪制磁定位、深度、全井和油層的溫度、壓力、壓差及流量剖面曲線，從而對油井在生產過程中的井下溫度、壓力及流量等參數做出精準測量和科學的分析解釋。精密的壓力傳感器、精密的流量式脈沖信號處理器和軟件數字分析功能，可保證壓力測試值精確到0.0OlMPa、流量測試值精確到0.lt/h。測試儀的校深功能由測試儀機芯部分的磁定位器和電子深度儀配合完成，實現雙重校準。所述磁定位器由永磁鐵、磁感應線圈、不導磁套筒組成，保證儀器起下過程對油(套)管接箍感應產生脈沖信號，對應油井接箍數據校正測試深度。測試配套用電子深度儀同時記錄下放鋼絲繩深度，上位機軟件將雙重深度校準數據建立關聯，對測試點深度修正、校準。
平式旋翼輪的確定，由于普通的渦輪流量計在低流量的條件下不能正常旋轉，無法計量流量，所以設計了旋翼式流量計，以解決低壓、低流量氣體的計量問題，多次改變平式旋翼輪的角度和旋翼的長度及其葉片的數量，同時為了校驗旋翼式流量計，自行設計并建立了注空氣模擬井，通過在模擬井中的多次試驗，最終確定選擇小角度、平式平式旋翼輪，新研發的平式旋翼輪，保證在低壓，低流量氣體吹動下翼輪也能正常旋轉，通過對翼輪轉數的計數，從而實現了對空氣流量的測量。為了進一步校驗旋翼式流量計的精確度，建立了地面注空氣模擬井，通過在模擬井中的多次測試試驗，獲得了較為滿意的效果，最終確定空氣流量測試選用了旋翼式流量計，并進行了現場測試。注入剖面的確定，注入井下的空氣等混合流體，在進入油層時會產生流量、壓差的擾動，壓差曲線的特征顯示了空氣流動途徑的信息，空氣進入油層時，壓力膜的上下腔會產生壓差Λ P，當注入氣流穩定后，Λ P與流量Q成直線比例，即當流量Q增大，壓差Λ P也隨之增大。通過測量壓差的變化及平式旋翼輪轉速的變化共同分析確定注入剖面。本發明有益效果在于精度高、可校準深度，并可以應用于注空氣、注蒸汽開采新技術，解決了注空氣井的測試問題:1.采用了磁定位和電子深度儀雙重校準技術，精準描述全井的溫度、壓力及流量剖面曲線和油層的溫度、壓力及流量剖面曲線，深度的準確就會大大提高對井下各層位的數據的可信性和可用性，進而提升數據分析結果對油井生產的指導意義。2.實現鋼絲繩起下的大容量存儲式的測試方式。3.采用高精度傳感器和大容量的存儲器，功耗低，可電池供電。4.采用壓差裝置，能夠準確的測量出井下壓差。

5.在信號處理器對信號的采集處理系統中采用了 V/F轉換、脈沖信號、數字濾波等技術，器件、結構、軟件三方面相結合，提高采樣結果的精準度。


圖1為本發明消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀的總體結構示意圖；圖2為本發明消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀的旋翼流量計總成結構示意圖；圖3為本發明消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀的消泡劑承載器總成結構示意圖；圖4為本發明消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀的壓差裝置總成結構示意圖；1-旋翼流量計總成 2-保護外殼 3-信號處理器 4-供電系統 5-磁定位 6-消泡劑承載器總成 7-壓差裝置總成8-傳感器總成1-1-繩帽口 1-2-旋翼流量計導流入口 1-3-平式旋翼輪保護外殼1-4-平式旋翼輪上支座1-5-平式旋翼輪 1-6-甘簧管流量開關 1-7-旋翼流量計導流出口1-8-軸1-9-磁鋼 1-10-平式旋翼輪下支座 6-1-消泡劑絲堵 6-2-消泡劑排出口 6-3-消泡劑承載器外殼 6-4-消泡劑 7-1-連接頭7-2-壓差裝置導流入口 7-3-密封圈 7-4-截流通道 7-5-壓差裝置導流出口 7-6-壓力傳感器(I)7-7-信號采集器 7-8-壓力傳感器(2)
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明作進一步詳細說明。測試儀組裝時，首先將傳感器和輸出信號線一一連接完成，然后將多個傳感器置入傳感器總成8中；各條輸出信號線均穿過傳感器信號通道，連入信號處理器3 ;信號處理器另一端，依次連接供電系統4、磁定位5組成機芯部分,機芯部分嵌入保護外殼2的內部，保護外殼2的端口與傳感器總成信號通道連接，用紫銅圈密封，傳感器總成另一端連接旋翼流量計總成I。保護外殼2底端與消泡劑承載器總成6螺紋連接，消泡劑承載器總成另一端與壓差裝置總成螺紋連接，至此測試儀器整體組裝完成。其中旋翼流量計總成作用，入井氣體由翼流量計導流入口 1.2進入旋翼流量計總成I帶動平式旋翼輪1.5旋轉，從而帶動磁鋼1.9旋轉產生脈沖信號，打開甘簧管流量開關1.6，脈沖信號通過輸出信號線傳遞到信號處理器3，機芯負責處理采集到的溫度、壓力、壓差、流量及磁定位信號，并將處理結果反饋給上位機。傳感器總成負責處理采集到溫度、壓力、流量等的變化，輸出信號線將采集到的溫度、壓力和流量的信號傳輸給信號處理器；消泡劑承載器總成6作用:下放儀器時，承載器由四個方向的定壓孔排出消泡劑，消除儀器軸向附近的泡沫，保證平式旋翼輪的正常旋轉；壓差裝置總成7作用，氣體由壓差裝置導流入口 7.2進入壓差裝置總成7內，通過截流通道7.4進行截流，傳感器(1)7.6、傳感器(2)7.8分別采集截流氣體的壓力變化，輸出信號線將采集到的壓力信號出給信號采集器7.7進行處理得到相應的壓差情況；實施測試作業時，準備測井配套工藝系統，包括測井絞車、專用測試電纜、電子深度儀、井口機具。首先抽出機芯部分，與上位機聯機通訊，在地面通過上位機綜合分析解釋軟件對測試儀器進行采樣格式的設定，開啟測試儀，記錄測試儀開機時間，將機芯裝入保護外殼。將鋼絲繩穿過繩帽口，在繩帽頭內腔結節，即完成儀器主體與鋼絲繩絞車的連接。通過井口機具將儀器垂吊于井口內。配套 的電子深度儀也同樣由上位機綜合分析解釋軟件設置采樣格式，并與測試儀同時開啟，記錄測試儀和深度儀的開啟時間，開動絞車下放測試儀器，測試儀按設定采樣格式進行溫度，壓力，壓差、流量及磁定位數據采集和儲存，電子深度儀在地面的測試絞車中同時記錄時間-深度曲線，下放至方案要求深度，之后控制絞車起初測試儀，回到地面，解除儀器與鋼絲繩的連接。取出機芯，與上位機聯機通訊，回放測試數據，同時回放電子深度儀的數據，通過綜合分析解釋軟件，完成測試報告。
權利要求
1.一種消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀，其特征在于，包括旋翼流量計總成(I)、保護外殼(2)、機芯部分、消泡劑承載器總成(6)、壓差裝置總成(7)和傳感器總成(8)，信號處理器(3)、供電系統(4)和磁定位器(5)依次連接組成機芯部分，機芯部分嵌入保護外殼(2)的內部，傳感器總成(8)中放置有多個傳感器,多個傳感器與輸出信號線連接，輸出信號線穿過傳感器總成⑶的信號通道連入信號處理器(3)，保護外殼⑵的端口與傳感器總成(8)的信號通道連接，用紫銅圈密封，傳感器總成(8)的另一端連接旋翼流量計總成(I)，保護外殼(2)底端與消泡劑承載器總成￠)的一端為螺紋連接，消泡劑承載總成(6)另一端與壓差裝置總成(7)為螺紋連接。
2.如權利要求1所述的消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀，其特征在于，旋翼流量計總成(I)由繩帽口(1-1)、導錐頭、旋翼流量計導流入口(1-2)、旋翼輪保護外殼(1-3)、旋翼輪上支座(1-4)、旋翼輪(1-5)、甘簧管流量開關(1-6)、旋翼流量計導流出口(1-7)、軸(1-8)、磁鋼(1-9)和旋翼輪下支座(1-10)組成，在旋翼流量計總成⑴的端部為繩帽口(1-1)和導錐頭連接，導錐頭上開有旋翼流量計導流入口(1-2)，旋翼輪上支座(1-4)、旋翼輪(1-5)、磁鋼(1-9)和旋翼輪下支座(1-10)依次連接并置于旋翼保護外殼(1-3)內，在旋翼下支座(1-10) —端的旋翼保護外殼(1-3)上開有旋翼流量計導流出口(1-7)，旋翼輪(1-5)中心設有軸(1-8)并支撐在旋翼輪上支座和磁鋼(1-9)之間。
3.如權利要求2所述的消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀，其特征在于，消泡劑承載總成(6)由消泡劑絲堵(6-1)、消泡劑排出口(6-2)、消泡劑承載器外殼(6-3)和消泡劑(6-4)組成，消泡劑承載總成(6)與保護外殼(2)相連的一端設有消泡劑絲堵￠-1)，消泡劑(6-4)在消泡劑承載總成(6)的中心并置于消泡劑承載器外殼(6-3)內，消泡劑承載器外殼(6-3)上設有消泡劑排出口 ￠-2)。
4.如權利要求3所述的消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀，其特征在于，壓差裝置總成(7)由連接頭(7-1)、壓差裝置導流入口(7-2)、密封圈(7-3)、截流通道(7-4)、壓差裝置導流出口(7-5)、壓力傳感器(7-6)、信號采集器(7-7)和壓力傳感器(7-8)組成，壓差裝置總成(7)的一端為連接頭(7-1)用于連接消泡劑承載總成，連接頭(7-1)與壓差裝置總成(7)的殼體相連，殼 體的一端上設有壓差裝置導流入口(7-2)，另一端的端部設有壓差裝置導流出口(7-5)，殼體內部具有截流通道(7-4)、截流通道(7-4)上設有密封圈(7-3)、壓力傳感器(7-6)、信號采集器(7-7)和壓力傳感器(7-8)。
5.如權利要求4所述的消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀，其特征在于，信號處理器(3)具有與上位機聯機的通訊接口。
6.一種消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試系統，其特征在于，包括權利要求5所述的消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀、測井絞車、專用測試電纜、電子深度儀、井口機具。
7.一種使用權利要求6所述測試系統進行注空氣剖面測試的方法，其特征在于，首先抽出機芯部分，與上位機聯機通訊，在地面通過上位機綜合分析解釋軟件對測試儀器進行采樣格式的設定，開啟測試儀，記錄測試儀開機時間，將機芯裝入保護外殼，將鋼絲繩穿過繩帽口(1-1)，在繩帽頭內腔結節，即完成測試儀與測井絞車的連接，通過井口機具將測試儀垂吊于井口內，配套的電子深度儀也同樣由上位機綜合分析解釋軟件設置采樣格式，并與測試儀同時開啟，記錄測試儀和深度儀的開啟時間，開動絞車下放測試儀器，測試儀按設定采樣格式進行溫度，壓力，壓差、流量及磁定位數據采集和儲存，電子深度儀在地面的測試絞車中同時記錄時間-深度曲線，下放至要求深度，之后控制絞車起出測試儀，回到地面，解除儀器與鋼絲繩的連接，取出機芯，與上位機聯機通訊，回放測試數據，同時回放電子深度儀的數據，通過綜合分 析解釋軟件，完成測試。
全文摘要
本發明涉及一種油田稠油井注蒸汽、注空氣交替開采工藝中，測空氣注入剖面的測試儀器-消泡式旋翼流量壓差注空氣剖面測試儀、測試系統及測試方法。所述測試儀包括旋翼流量計總成(1)、保護外殼(2)、機芯部分、消泡劑承載器總成(6)、壓差裝置總成(7)和傳感器總成(8)。本發明有益效果在于精度高、可校準深度，并可以應用于注空氣、注蒸汽開采新技術，解決了注空氣井的測試問題。
文檔編號E21B47/06GK103244102SQ201310169570
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月24日 優先權日2013年4月24日
發明者馬冬蘭, 于雷, 于麗華, 楊梅 申請人:遼寧瑞達石油技術有限公司