累積式氣體流量計的原理及設計

今天為大家介紹一項國家發(fā)明授權(quán)專利——一種累積式氣體流量計及采集方法。該專利由中國石油天然氣股份有限公司、中石油煤層氣有限責任公司、中國石油集團測井有限公司、中聯(lián)煤層氣國家工程研究中心有限責任公司申請，并于2017年2月15日獲得授權(quán)公告。

內(nèi)容說明

本發(fā)明涉及一種累積式氣體流量計及采集方法，屬于煤層氣井和天然氣井測井技術領域。

發(fā)明背景

在天然氣和煤層氣井生產(chǎn)過程中，有時需要了解地下各層的產(chǎn)氣量，即測量產(chǎn)氣井的產(chǎn)出剖面。目前，對于產(chǎn)氣量較大的井能夠利用測量溫度、壓力、含水、密度和渦輪流量的方法計算出井下各層的產(chǎn)氣量。然而，對于產(chǎn)氣量較小的煤層氣和天然氣井，此方法則無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種累積式氣體流量計及采集方法，采用收集氣體的方法測量氣產(chǎn)量，能夠適用于低產(chǎn)氣量井的測井要求。

一種累積式氣體流量計，由電路板、馬達、滾珠絲杠、推拉桿、活塞、電容傳感器、氣體收集筒構(gòu)成；其中接頭與承壓筒連接；電路板固定在電路板骨架上，電路板骨架與接頭連接；馬達與滾珠絲杠連接，滾珠絲杠與推拉桿連接；推拉桿從接頭中穿過，接頭與承壓筒連接；推拉桿與活塞連接，活塞與電容傳感器連接；氣體收集筒與接頭連接；電路板固定在電路板骨架上，馬達與滾珠絲杠連接，滾珠絲杠通過推拉桿與活塞及電容傳感器連接；電路板、電路板骨架、馬達和滾珠絲杠均裝在承壓筒中；馬達帶動滾珠絲杠和推拉桿能夠使活塞打開或關閉。

第一密封圈、第二密封圈安裝在第一接頭上，第三密封圈安裝在第二推拉桿上，第四密封圈、第五密封圈安裝在第二接頭上，第六密封圈安裝在推拉桿上，第七密封圈安裝在絕緣座上，第八密封圈安裝在絕緣套上，第九密封圈安裝在電極座上；電路板固定在電路板骨架上；馬達與減速器連接，減速器下端與驅(qū)動總成連接，驅(qū)動器總成與第一接頭連接；承壓筒穿過電路板骨架、馬達、減速器和驅(qū)動總成擰在第一接頭上，承壓筒上端與接頭連接；第一推拉桿和第二推拉桿連接，第一推拉桿插入第一接頭中與驅(qū)動總成連接；第一接頭上擰上連接管，連接管上擰上第二接頭；電極插入電極座，在電極座中依次放入電極鎖緊套、絕緣套和絕緣套；推拉桿連接電極座，推拉桿插入第二接頭，推拉桿和第二推拉桿連接；電極下端安裝扶正支架，氣體收集筒擰在第二接頭上。

第一端點與儀器上插頭即總線連接，第二端點與儀器外殼連接；第一二極管、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻、第一穩(wěn)壓管、第二穩(wěn)壓管、第八電容、第九電容、第一三極管、第二三極管組成了穩(wěn)壓電路；第十七電阻和第三穩(wěn)壓管產(chǎn)生5V的電壓，從第五端點輸出供通訊板。

當給儀器供電時，在電路的控制下，馬達能夠正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，活塞在滾珠絲杠的作用下能夠關閉或打開；當流量計處在同時產(chǎn)氣和水的井中并且活塞由打開轉(zhuǎn)向關閉時，由于氣體的比重比水小，會在活塞下面形成氣體的堆積；隨著時間的增加，氣水界面會逐漸向下推移，最終氣體會充滿整個氣體收集筒。

因此通過記錄活塞關閉到氣體充滿整個氣體收集筒的時間和氣體收集筒的長度，計算出整個井筒的產(chǎn)氣量；對于產(chǎn)氣量比較小的井，只要延長等待時間，同樣能夠準確地測量產(chǎn)氣量。

測量氣體收集筒中氣水界面位置的傳感器是電容傳感器；當傳感器處在全水中時電容量最大，當傳感器處在全氣中時電容量最??；當氣體收集筒中氣水界面由上往下推移時，傳感器電容量會由大變??；傳感器電容量的大小反映氣體收集筒中氣水界面的位置；測量電路將傳感器電容轉(zhuǎn)換為頻率信號送往了地面儀器；當活塞打開后，流量計氣體收集筒中的流體狀態(tài)與井筒中的流體狀態(tài)相同。

本發(fā)明的優(yōu)點是：能夠精確測量低產(chǎn)氣井的產(chǎn)氣量；除了測量產(chǎn)氣量外該儀器還能夠測量持氣率。