[发明专利]一种用于井下管道的多相流量计

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于井下管道的多相流量计，属于数据采集处理系统，适合于油田等领域。 

背景技术

当前，全球能源危机，石油价格已超过100美元/桶，为了更好的开采石油，节约能源，对开采石油中的数据处理要求越来越高。 

在石油开采中主要用到的技术为：需要测量若干数据后，再根据这些数据计算出各相的流量，使流量精度受到很大影响，目前市场上大多数多相流量计在大部分流态下各相测量误差为±10％；所有目前用于多相计量的技术都要求必须掌握流体的特性，如介电常数、质量吸收系数等，才能比较精确地计量。如果流体特性出现变化或多相流量计用于多井计量，必须频繁的评价和标定多相流量计的传感器。 

存在的问题和缺点为：市场上几种主要多相流量计的最高适用含气率为0.9％～1.0％，随着含气率的增加，液相的计量精度将受到影响；多相流量计普遍采用像微波等辐射源，而有关法规对使用辐射源有严格的限制；现在的多相流量计标定设施只能较好地标定组分测量仪器，而对流速测量尚未有令人满意的标定方法。 

发明内容

要解决的技术问题 

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种一种用于井下管道的多相流量计，根据多相流体光折射率的变化推出各组分的比例，无需对多相流进行分离就可以实现对原油品质的实时判别，从而达到快速修正采油工艺的目的。 

本发明的思想在于：设计了以TMS320LF2407A芯片为核心的多相流量计信号处 理电路；设计了应用于该种多相流量计的光纤传感器；设计传感器信号变送传输电路。 

技术方案 

一种用于井下管道的多相流量计，其特征在于包括井下采集子系统和井上处理子系统；所述井下采集子系统包括光纤传感器组、温度传感器、压力传感器和与各自联接的电压电流转换器，温度传感器和压力传感器设置在油井管道出口处管道一侧的管壁上，温度传感器的温度信号通过电压电流转换器转换后成电流信号传输至井上处理子系统，压力传感器的压力信号通过电压电流转换器转换后成电流信号传输至井上处理子系统；光纤传感器组包括光源、两个蓝宝石透镜、两个光强调制型光纤传感器和相位调制型光纤传感器，在管壁的一侧并行设置光源、光强调制型光纤传感器和相位调制型光纤传感器，光强调制型光纤传感器测量经过管道的反射光强度，并通过光电转换器和电压电流转换器转换后成电流信号传输至井上处理子系统；在另一侧管壁面向光源的光轴线上设有光强调制型光纤传感器，测量经过管道的透射光强度，并通过光电转换器和电压电流转换器转换后成电流信号传输至井上处理子系统；在光源的发射端和相对一侧的光强调制型光纤传感器的接收端设有蓝宝石透镜；所述井上处理子系统包括电流电压转换器、A/D转换器、整形器、计数器和DSP数字处理器，电流电压转换器接收井下采集子系统的数据，经过电流电压转换器转换为电压信号，经过A/D转换器进后形成数字信号输出至DSP数字处理器；整形器将电流电压转换器的信号整形为脉冲信号，输出至计数器对脉冲信号进行计数。 

所述DSP数字处理器采用TMS320LF2407A芯片。 

所述光源为大功率发光二极管。 

有益效果 

本发明提出的一种用于井下管道的多相流量计，具有两个明显优点：一、数据采 集精度高。由于光学传感器在油井内部，原油中气体尚未挥发，这样得到的数据可靠性高；二、DSP快速分析数据，本系统采用TMS320LF2407A作为数字信号处理器，可同时处理多路信号，并能保证系统高效稳定。 

附图说明

图1：本发明系统原理图； 

图2：本发明传感器安装原理图； 

图3：本发明光路原理图； 

图4：本发明实施例频率信号的整型器、计数器电路原理图； 

图5：本发明实施例温度传感器的电压电流转换器； 

图6：本发明实施例压力传感器的电压电流转换器。 

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述： 

本发明实施例见附图1，包括井下采集子系统和井上处理子系统，井下采集子系统将采集到的信号送至井上处理子系统，井上处理子系统将平均流速V、光透射率I_T、光反射率I_R、压力P、温度T这5个信号的模拟信号转换为数字信号后进行处理，得到测量结果。