[发明专利]激光微流量计量仪

说明书

技术领域

本发明涉及流体微流量的测量技术，尤其涉及一种激光微流量计量仪。

背景技术

在与致密油气藏开采相关的模拟实验中，其实验压力很高，一般为几十甚至近百兆帕；另外，由于孔隙非常细小，实验流体的流量超低，一般为纳升/分钟(nL/min)级。对这些实验，尤其是非稳定(如脉冲、振动)渗流和驱油实验中微流量的计量，是致密油气藏开采实验亟待攻克的技术难点。

在该类实验中，目前所通用的流量计如电磁流量计、涡轮流量计、质量流量计等都因量程过大、计量精度低而无法应用。针对流体微流量测量，实验室中常用的高压下流量测量的方法有：计量泵法、毛细管测压法和可视化微流量法。其中，计量泵法由于高压下液体压缩性的影响以及泵本身在高压下的漏失量的影响，导致测量误差较大；毛细管测压法对压力传感器精度要求高，现有的压力传感器精度无法满足高压微流量的计量；可视化微流量法提供了一种压力≤30MPa的微小流量计量方法，该方法适用于微升/分钟(μL/min)级流量测试，不能准确计量纳升/分钟(nL/min)级流量，而且无法满足高压实验条件下超低流量(尤其是非稳定流)的连续计量。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种激光微流量计量仪，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光微流量计量仪，能够解决现有技术中高压条件下微流量流体测量精度低的问题，该激光微流量计量仪操作简单，可在不干扰微流量实验的条件下，对高压微流量流体进行连续的实时测量，实现了高压条件下微流量流体测量的自动化。

本发明的目的是这样实现的，一种激光微流量计量仪，包括压力系统、测量系统和数据采集系统，所述压力系统包括一压力泵，所述压力泵一端连接有第一控压管线，所述第一控压管线上并联有竖直设置的第一中间容器和第二中间容器；所述第一控压管线与所述第一中间容器底部入口之间设置有第一阀门，所述第一中间容器顶部出口通过第一管线连接于水平设置的被测流体管线，所述第一管线上设置有第二阀门；所述被测流体管线入口与所述第一管线出口之间设置有第三阀门，所述被测流体管线出口密封穿过一压力舱一侧与所述测量系统连接；所述第一控压管线与所述第二中间容器底部入口之间设置有第四阀门，所述第二中间容器顶部出口通过第二管线与所述压力舱底部贯通连接，所述第二管线上设置有第五阀门；

所述测量系统包括一水平设置于所述压力舱内部的测量管，所述测量管一端封闭一端开口，所述测量管的封闭端设置有连接孔，所述被测流体管线出口与所述连接孔密封连接；所述测量管的开口端一侧设置有光纤准直器，所述光纤准直器另一侧上下间隔连接有水平设置的第一光纤和第二光纤，所述第一光纤和所述第二光纤的另一端分别密封穿过所述压力舱另一侧连接于一激光测距传感器；

所述压力泵和所述激光测距传感器均连接于所述数据采集系统。

在本发明的一较佳实施方式中，所述压力舱内部压力值大于等于0.1兆帕小于等于160兆帕。

在本发明的一较佳实施方式中，所述测量管内径大于等于1.5毫米小于等于3毫米。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一中间容器内部设置有第一活塞，所述第二中间容器中设置有第二活塞。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一中间容器内部位于所述第一活塞上方装有水银，所述第二中间容器内部位于所述第二活塞上方充有氮气。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一控压管线、第一阀门、第一中间容器、第一管线、第二阀门、被测流体管线、第三阀门、第四阀门、第二中间容器、第二管线、第五阀门和压力舱设置于一恒温箱内部，所述第一光纤和所述第二光纤穿过所述恒温箱一侧与所述激光测距传感器连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述恒温箱的计量精度为0.1℃。

在本发明的一较佳实施方式中，所述测量管的长度小于所述第三阀门与所述第一管线出口之间的距离。

由上所述，本发明的激光微流量计量仪，结构简单，操作方便，通过压力舱、第二中间容器和压力泵的配合实现与被测高压流体的压力相平衡，测量环境压力稳定，满足稳定和非稳定流体测量的要求；充分利用激光测距传感器和光纤，减少了测量过程误差，提高了测量精度；通过数据采集系统实现了自动控制，减少了人工操作的影响，实现了实时测量，为微尺度流动实验定量化研究提供准确数据。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：