專利名稱：井下電磁流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種油田注水井的井下流量電磁法測定裝置。
目前國內(nèi)外油田注水井井下的分層流量測定，均采用浮子流量計或渦輪流量計，這兩種流量計都是靠注入水沖動機械活動部件來獲取流量信號的。為了使機械活動部件不被泥砂等雜質(zhì)卡死，對注入水的水質(zhì)和井下狀況提出了極高的要求。機械式流量計也無法適應(yīng)目前極力推廣和廣泛采用的污水回注工藝要求，且使用壽命短，測量精度較低。
市場所見的電磁流量計，雖具有無機械活動部件、測量精度高的特點，但均采用水流直通式流道，無法在井下小尺寸空間和高壓環(huán)境下使用，只適用于地面使用。
稱為“一種電磁流量計”的專利技術(shù)(實用新型專利公告號CN2098009U)公開了一種用于測定酸、堿、鹽導(dǎo)電溶液和礦漿、泥漿等介質(zhì)的體積流量的電磁流量計，其特征在于防護外殼和測量管是以非導(dǎo)磁材料合二為一地澆注或注塑成一直通圓管，雖具有制造工藝簡單、密封性能好等優(yōu)點，但直通式流道無法與井下供電部分配合，從而不能進行井下數(shù)據(jù)測量及記錄。
本實用新型的目的就在于提供一種能適用于高壓強、小尺寸空間和任何水質(zhì)的環(huán)境，并可附加井下供電、數(shù)據(jù)存貯記錄的井下流量電磁法測定裝置——“井下電磁流量計”。
本實用新型的特征在于采用等壓艙結(jié)構(gòu)形式的探測器和非直流通道結(jié)構(gòu)及可附加井下供電、測量數(shù)據(jù)井下存貯記錄電路。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的
本實用新型的電磁流量計，整體外形如

圖1所示，整體為一圓筒狀，包括探測器1、電路2、電源3、繩帽4幾個部分。探測器1采用等壓艙結(jié)構(gòu)形式，即通過一個或幾個彈性隔膜隔離艙內(nèi)外，探測器的工作部分(線圈、鐵芯)置于艙內(nèi)，電極密封安裝在內(nèi)保護筒筒壁上。流量信號接收端露出艙外，電極引線端在艙內(nèi)，將流量信號通過密封塞傳輸?shù)诫娐?，艙內(nèi)充滿液壓油，當本裝置放入井下時，環(huán)境壓強增大，彈性隔膜變形，壓迫液壓油，使艙內(nèi)外壓強保持相等，從而簡化了高壓環(huán)境下電極密封的條件要求。在探測器上設(shè)有非直流式進水流道，即側(cè)孔流道，側(cè)孔流道的數(shù)量為兩個或兩個以上；側(cè)孔流道可以是直孔，也可是斜孔；電路2是低功耗電路設(shè)計，可實現(xiàn)電池或電源供電；電路2包括測量電路及數(shù)據(jù)存貯系統(tǒng)，測量電路把從探測器1引入的交變電信號放大處理轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娦盘枺俎D(zhuǎn)變?yōu)闇y量數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)存貯。電源3以電池或穩(wěn)壓電源向電路2供電；繩帽4連接下井鋼絲繩，同時起到萬一裝置落入井中的打撈頭作用。
上述探測器1的等壓艙采用的彈性隔膜可由金屬、橡膠或其它材料制得，形狀可以是片狀或筒狀。
本實用新型無機械活動部件，適用于污水回注或含砂井注水，本實用新型采用側(cè)孔進水流道和低功耗電路設(shè)計，精度和靈敏度高。由于設(shè)計了井下供電、井下數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存貯記錄系統(tǒng)，就無需像地面型電磁流量計的測量探頭和記錄儀間用多根電纜來實現(xiàn)磁場驅(qū)動和測量信號的引出，只要用鋼絲繩將本實用新型裝置放入井下，本裝置就可完成流量測定、數(shù)據(jù)處理及存貯的全過程操作。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，適用于高壓強、小尺寸空間環(huán)境及任何水質(zhì)情況，特別適宜井下測水。該裝置造價低廉，使用方便。
下面根據(jù)附圖對本實用新型作進一步描述。
圖1井下電磁流量計整體外形示意圖；圖2井下電磁流量計探測器1的剖面示意圖；圖3井下電磁流量計電路框?qū)嵤├龍D1為本實用新型的整體外形示意圖。
本裝置為一圓筒形狀，(一般為金屬筒)，由四部分組成探測器1、電路2、電源3、繩帽4。探測器1、電路2及電源3被依次安裝在圓筒的外保護筒內(nèi)，繩帽4在筒上端。
圖2為探測器1的剖面示意圖，探測器1由等壓艙31，側(cè)孔進水流道12，出水口13組成。等壓艙31由外保護筒5、線圈6、鐵芯7、電極8、彈性隔膜9、液壓油10、內(nèi)保護筒11等幾個部分組成。
本實用新型的探測器采用等壓艙結(jié)構(gòu)形式是內(nèi)、外保護筒采用較薄壁厚形式而實現(xiàn)高壓密封的可靠保證。由于井下壓強很高，采用等壓艙結(jié)構(gòu)才可能使保護筒壁做得足夠薄。本實用新型裝置的等壓艙31的結(jié)構(gòu)是這樣的，通過一個筒狀彈性膜隔離艙內(nèi)外，線圈6、鐵芯7置于艙內(nèi)，用于獲取信號的一對電極8密封安裝在內(nèi)保護筒11筒壁上，流量信號接收端(電極8的電極頭)伸出艙外，電極8引線端在艙內(nèi)，將流量信號通過密封塞傳輸?shù)诫娐?，[電極8本身的密封為等壓密封]，艙內(nèi)充滿液壓油10。當本裝置放入井下時，環(huán)境壓強增大，等壓艙的彈性隔膜9變形，壓迫液壓油10，使艙內(nèi)外壓強保持相等。在探測器1筒壁上設(shè)計了兩個(或兩個以上)斜孔(或直孔)進水道12，出水口13設(shè)在探測器1的頂端。電路2的兩端分別連著探測器1和電源3，置于流量計圓筒內(nèi)。
圖3為本實施例電路2的組成框圖，電路2包括磁場驅(qū)動電路15、運算放大器組16、相敏檢波器17、電壓頻率變換器18、單片機處理器19、8位鎖存器20、RAM存貯器21、RS232專用接口22、電源穩(wěn)壓電路23。磁場驅(qū)動電路15在流體通道內(nèi)產(chǎn)生交變的矩形電磁場，由運算放大器組16將電極接收到的交變感生電動勢信號(流量信號)放大后通過相敏檢波器17處理，變成直流信號，再經(jīng)電壓——頻率變換器18轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖頻率，此脈沖頻率參數(shù)送至單片機處理器19處理，再送至RAM存貯器21存貯。8位鎖存器
20作為RAM的地址鎖存器，RS232接口片22將存貯的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為標準電平值，供數(shù)據(jù)讀出，電源穩(wěn)壓電路23提供本裝置工作的穩(wěn)定電源。
電源3與電路2相連，電源3通過密封塞向電路2提供直流電，其另一端與繩帽4相連，在與繩帽4相連處設(shè)置一密封塞，作為數(shù)據(jù)讀出接口，繩帽4同時起到讀出接口保護和萬一裝置落入井下的打撈頭作用。
使用該裝置下井測水時，先用鋼絲繩將本裝置在繩帽處接掛好，放入井下，水流由斜孔或直孔進水流道入口12流進，由出水口13流出，此時，在探測器1中，利用電磁感應(yīng)實現(xiàn)從流速到電信號的轉(zhuǎn)換，其工作電源通過兩只密封塞由電路2引入，獲取的信號又通過兩只密封塞引入電路2，電路2中的測量電路把從探測器1引入的交變電信號放大處理，通過相敏檢波器17轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘枺俳?jīng)電壓一頻率變換器18轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖頻率值，數(shù)據(jù)存貯器存貯該脈沖頻率值，在需讀出數(shù)據(jù)時，采用RS232的標準輸出數(shù)據(jù)。測量結(jié)束，用鋼絲繩將本裝置拉上地面，接通地面計算機，即可得到測得的流量數(shù)據(jù)。
本裝置除了無機械活動部件外，還具有其明顯優(yōu)點1、由于在該裝置里可設(shè)置井下供電、測量數(shù)據(jù)、井下存貯記錄電路，就省去了電纜及其地面配套設(shè)施，可節(jié)省大量開支。
2、本裝置可用于井下高壓強條件下的注水流量測定，其測量精度達±1％。
3、具有較高的靈敏度，在流速1毫米/秒的低流速下就可啟動測量。
權(quán)利要求1.一種井下電磁流量計，包括探測系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、繩帽、進出水流道等部分，其特征是探測系統(tǒng)的探測器1設(shè)計為等壓艙31的結(jié)構(gòu)形式和采用非直流式進水流道12，且設(shè)置了井下供電電源3、井下測量和存儲記錄電路2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下電磁流量計，其探測器1采用的等壓艙31結(jié)構(gòu)形式特征為等壓艙31包含外保護筒5、內(nèi)保護筒11、線圈6、鐵芯7、彈性隔膜9、電極8、液壓油10。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下電磁流量計，其特征是等壓艙31所用的彈性隔膜9，可為金屬、橡膠或其它材料制得，形狀為筒狀或片狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下電磁流量計，其特征是形成等壓艙31所用的彈性隔膜9，數(shù)量可為一個或幾個。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下電磁流量計，其特征是等壓艙31內(nèi)充有液壓油10。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下電磁流量計，其特征在于電極8密封安裝在內(nèi)保護筒11的筒壁上，電極8的電極頭穿過內(nèi)保護筒位于進水流道中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下電磁流量計，其非直流式進水流道12的側(cè)孔特征是可采用兩個(或兩個以上)斜孔(或直孔)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下電磁流量計，其特征是設(shè)置的井下供電電源3為電池或穩(wěn)壓電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下電磁流量計，其特征是可附加井下測量、井下存儲記錄電路2。
專利摘要本實用新型為一種井下水流量電磁法測定裝置——井下電磁流量計,該裝置采用等壓艙結(jié)構(gòu)形式的探測器和非直流式流道,適用于高壓強、小尺寸空間環(huán)境和任何水質(zhì)情況。本裝置可附加井下供電、井下存貯記錄電路,用鋼絲繩下井,降低了下井生產(chǎn)成本。本裝置無機械活動部件,結(jié)構(gòu)簡單、使用方便,測量精度和靈敏度高。
文檔編號G01F1/58GK2293050SQ9622422
公開日1998年9月30日 申請日期1996年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月19日
發(fā)明者岑大剛, 殷紹忠, 趙海城, 辛宇亮 申請人:中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所