[实用新型]一种用于测量井下多相流中各相流量的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多相流测量装置技术领域，特别是井下多相流各相流量和相分率连续实时测量的测量装置。

背景技术

对油井的井下流量进行监测能更好的掌握油井的生产状况，优化油井的油藏管理。采油工业中，经常从油井中采出包含液相和气相的气液混合流体。其本质上属于多相流，即至少两相的混合流体。其中所述气相包括例如油田气或任何在常温下不凝的气体。所述液相可包括：油相，例如原油本身以及在原油开采过程中溶解在原油中的液体添加剂，以及水相，例如地层水、开采过程中注入油井中的水以及溶解在水相中的其它液体添加剂。油相和水相以分离相或乳化的方式存在。

目前在地面上常采用的一种多相流测量方式是通过节流式测量器件与伽玛射线相分率计组合实现。其中伽玛射线相分率计可以给出多相流的混合密度和相分率，节流式测量器件可以给出总流量，然后再通过总流量和相分率获取多相流中气流量、油流量和水流量。但是油井井下空间有限，而且通常面临高温高压的复杂环境，在地面上使用的多相流测量装置体型比较庞大，无法直接应用于井下多相流的测量。因此当前井下多采用单相流量测量设备如涡轮流量计、井下多普勒流量计等方法对井下流量进行测量。前者通过计算涡轮的转速获得井下流体的流量，而后者利用了超声波在流体中正、反向速度差测流量。与地面测量相比，由于没有进行相分率测量，无法提供多相流中各相的流量，从而影响对多相流的测量精度和效果。

实用新型内容

本实用新型提出了一种能在井下狭窄空间的条件下测量多相流中各相流量的井下测量装置，采用的是节流器件(例如文丘里管、喷嘴、内锥、或孔板等)与伽玛射线相分率计相组合的方式，其中伽玛射线相分率计沿着多相流的流向放置，以适应井下狭小的空间。应用节流器件和伽玛射线相分率计进行多相流总流量测量，需要知道流体流经节流器件所产生的压力差，以及流体的混合密度和温度。由于井下的空间有限，在本装置中为了获取井下流过节流器件多相流的压力和温度信息，采用了光纤传感技术，如应用光纤光栅结构或光纤法布里-珀罗腔结构进行测温、测压的技术。

因此，本实用新型的第一方面提供了一种用于测量井下多相流中各相的流量的测量装置，包括：

拖筒(1)；

置于拖筒(1)内的节流器件(2)；该节流器件(2)具有至少一处与拖筒(1)相比变窄了的流通横截面；

置于拖筒(1)内的伽玛射线相分率计(3)，其位于节流器件(2)的上游或下游，用于测量多相流中各相的相分率并测量混合密度；

第一光缆或第一电缆(6)，其用于将伽玛射线相分率计(3)的信号传输给数据处理单元(11)；

第一光纤传感器(7)，其用于测量所述节流器件(2)上游处的多相流的温度和压力；

第二光纤传感器(8)，其用于测量位于所述节流器件(2)的最窄的流通横截面处的多相流的温度和压力；

第二光缆(9)，其用于将第一光纤传感器(7)和第二光纤传感器(8)的信号传输给光纤传感分析仪(10)；

光纤传感分析仪(10)，其用于分析处理来自第一光纤传感器(7)和第二光纤传感器(8)的信号；

信号线(12)，其用于将光纤传感分析仪(10)的输出信号传输到数据处理单元(11)；

数据处理单元(11)，其用于对来自光纤传感分析仪(10)和伽玛射线检测器(5)的信号进行处理，以得到多相流中各相的流量。

本实用新型还可以以其它方式实现，因此，本实用新型的第二方面提供了一种用于测量井下多相流中各相的流量的测量装置，包括：

拖筒(1)；

置于拖筒(1)内的节流器件(2)；该节流器件(2)具有至少一处与拖筒(1)相比变窄了的流通横截面；

置于拖筒(1)内的伽玛射线相分率计(3)，其位于节流器件(2)的上游或下游，用于测量多相流中各相的相分率并测量混合密度；

第一光缆或第一电缆(6)，其用于将伽玛射线相分率计(3)的信号传输给数据处理单元(11)；

引压装置(13)，其用于将所述节流器件(2)上游处的多相流的压力和所述节流器件(2)的最窄的流通横截面处的多相流的压力引至弹性元件(14)两侧，并在两侧之间产生压差；

弹性元件(14)，其因在所述压差的作用下发生的形变而产生应变；

第三光纤传感器(15)，其用于测量弹性元件(14)的温度和检测弹性元件(14)在压差作用下发生的应变；

任选的第四光纤传感器(16)，其用于测量在所述节流器件(2)上游处的多相流的温度；