一种用于标定油水两相流量传感器的装置

文档序号:5636 发布日期:2021-09-17 浏览:25次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于标定油水两相流量传感器的装置 (Device for calibrating oil-water two-phase flow sensor ) 是由 魏勇 郭涛 崔小名 鲁义攀 汪玉祥 王路平 冯爽 林斯 于 2021-05-31 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种用于标定油水两相流量传感器的装置,包括井筒模型、油水分离机构、油水混合机构、进油机构及进水机构;油水分离机构具有进混合液端、出油端及出水端;进油机构包括进油泵,进油泵的进口与出油端连通,进油泵的出口与进油端连通;进水机构包括进水泵,进水泵的进口与出水端连通,进水泵的出口与进水端连通。本发明提出的技术方案的有益效果是:通过油水分离机构将从井筒模型流出的油水混合液进行油水分离,并分别通过进油机构和进水机构将分离出的油和水导入油水混合机构内进行混合,形成的油水混合液再进入井筒模型内,以此循环,实现了对油和水的重复利用,可实现装置的小型化,降低装置的生产成本。(The invention discloses a device for calibrating an oil-water two-phase flow sensor, which comprises a shaft model, an oil-water separation mechanism, an oil-water mixing mechanism, an oil inlet mechanism and a water inlet mechanism, wherein the shaft model is used for measuring the flow of oil and water; the oil-water separation mechanism is provided with a mixed liquid inlet end, an oil outlet end and a water outlet end; the oil inlet mechanism comprises an oil inlet pump, the inlet of the oil inlet pump is communicated with the oil outlet end, and the outlet of the oil inlet pump is communicated with the oil inlet end; the water inlet mechanism comprises a water inlet pump, an inlet of the water inlet pump is communicated with a water outlet end, and an outlet of the water inlet pump is communicated with a water inlet end. The technical scheme provided by the invention has the beneficial effects that: carry out oil-water separation through the water oil separating mechanism with the water oil mixture who flows from the pit shaft model to mix in leading-in oil water mixing mechanism of oil and water that will separate out through oil feed mechanism and water inlet mechanism respectively, the water oil mixture who forms reentries the pit shaft model in, with this circulation, has realized the reuse to oil and water, can realize the miniaturization of device, reduction device&#39;s manufacturing cost.)

一种用于标定油水两相流量传感器的装置

技术领域

本发明涉及流量传感器

技术领域

,尤其是涉及一种用于标定油水两相流量传感器的装置。

背景技术

在油气田的开发中,井下油水两相流流量的监测能提供油井的产量信息,能帮助工程师及时了解油井的健康状况,进而及时调整开采策略,制定最优开采方案。油水两相流动在石油冶炼与化工领域有着广泛的研究与应用,为此人们设计了多种类型的油水两相流量传感器来检测油水两相的流量参数。这些传感器在研制阶段需要在油水两相流动模拟装置中进行实验以检测其准确度。

现有的油水两相流动模拟装置在使用时首先需要按一定比例配置好的油水混合液,再将其泵入井筒模型内以实现对油水两相流量传感器的标定,当需要改变泵入井筒模型内的油水混合液的油水混合比例时,需要重新配置混合液,操作过程繁琐;同时,从井筒模型中流出的混合液无法重复利用,导致试验过程中需要消耗大量的水和石油,并且需要大容量的容器存储水和石油,导致试验装置难以小型化,试验装置生产成本高昂。

发明内容

有鉴于此,有必要提供一种用于标定油水两相流量传感器的装置,用以解决现有的油水两相流动模拟装置不方便调节进入井筒模型内的油水混合液的混合比例、需要消耗大量的水和石油且无法实现装置小型化的技术问题。

为了实现上述目的,本发明提供了一种用于标定油水两相流量传感器的装置,包括井筒模型、油水分离机构、油水混合机构、进油机构及进水机构;

所述油水分离机构具有进混合液端、出油端及出水端,所述进混合液端与所述井筒模型的一端连通;

所述油水混合机构具有进油端、进水端及出混合液端,所述出混合液端与所述井筒模型的另一端连通;

所述进油机构包括进油泵,所述进油泵的进口与所述出油端连通,所述进油泵的出口与所述进油端连通;

所述进水机构包括进水泵,所述进水泵的进口与所述出水端连通,所述进水泵的出口与所述进水端连通。

优选地,所述油水分离机构包括油水分离槽及至少两个分离挡板,所述分离挡板由所述油水分离槽的第一端向所述油水分离槽的第二端依次布置,所述分离挡板的高度由所述油水分离槽的第一端向所述油水分离槽的第二端依次增加,高度最低的所述分离挡板与所述油水分离槽的第一端对应的端面之间形成油水混合腔,高度最高的所述分离挡板与所述油水分离槽的第二端对应的端面之间形成集水腔;所述进水机构还包括储水槽、连接管及第一进水管,所述连接管的一端与所述油水混合腔的下端连通,所述连接管的另一端与所述储水槽连通,所述第一进水管的一端与所述储水槽连通,所述第一进水管的另一端与所述进水泵的进口连通;所述进油机构还包括第一进油管,所述第一进油管的一端与所述集水腔的上端连通,所述第一进油管的另一端与所述进油泵的进口连通。

优选地,所述油水混合机构包括第一底板、第一喷板及第二喷板,所述第一底板、所述第一喷板及所述第二喷板依次嵌设于所述井筒模型内,所述第一喷板上开设有若干个第一喷孔,所述第一喷板与所述第一底板之间形成第一混合腔,所述第一混合腔与所述进水泵的出口及所述进油泵的出口均连通,所述第二喷板上开设若干个第二喷孔,所述第二喷板与所述第一喷板之间形成第二混合腔。

优选地,所述用于标定油水两相流量传感器的装置还包括角度调节机构,所述角度调节机构包括支撑杆及驱动件,所述井筒模型经由一转轴转动设置于所述支撑杆上,所述驱动件与所述井筒模型连接且用于驱动所述井筒模型转动。

优选地,所述进水机构还包括第一动密封件、第二进水管及第三进水管,所述第一动密封件包括第一左筒和第一右筒,所述第一左筒具有第一左容纳腔,所述第一右筒与所述第一左筒密封转动连接,所述第一右筒具有与所述第一左容纳腔连通的第一右容纳腔,所述第二进水管的一端与所述第一左容纳腔连通,所述第二进水管的另一端与所述进水泵的出口连通,所述第三进水管的一端与所述第一右容纳腔连通,所述第三进水管的另一端与所述第一混合腔连通。

优选地,所述驱动件包括蜗轮、蜗杆及步进电机,所述蜗轮固定于所述井筒模型上,所述蜗杆与所述蜗轮啮合,所述步进电机与所述蜗杆连接且用于驱动所述蜗杆转动。

优选地,所述用于标定油水两相流量传感器的装置还包括温度调节机构,所述温度调节机构包括温度传感器及加热器,所述温度传感器设置于所述井筒模型内,所述加热器设置于所述储水槽内。

优选地,所述井筒模型的侧壁上开设有若干个安装孔,所述安装孔内用于固定安装油水两相流量传感器。

优选地,所述井筒模型远离所述第一底板的一端设置有第二底板,所述第二底板上开设有用于固定测量仪的固定孔。

优选地,所述用于标定油水两相流量传感器的装置还包括承重板及滚轮,所述油水分离槽及所述储水槽均固定于所述承重板上,所述滚轮设置于所述承重板的下端。

与现有技术相比,本发明提出的技术方案的有益效果是:通过油水分离机构将从井筒模型流出的油水混合液进行油水分离,并分别通过进油机构和进水机构将分离出的油和水导入油水混合机构内进行混合,形成的油水混合液再进入井筒模型内,以此循环,实现了对油和水的重复利用,可实现装置的小型化,降低装置的生产成本,同时,可通过改变进油机构和进水机构泵入油水混合机构内的油和水的流量之比来动态调整井筒模型内的油水混合液的混合比例,使用便利。

附图说明

图1是本发明提供的用于标定油水两相流量传感器的装置的一实施例的立体结构示意图;

图2是图1中的油水分离机构及储水槽的立体结构示意图;

图3是图1中的油水混合机构的立体结构示意图;

图4是图1中的用于标定油水两相流量传感器的装置的第一动密封件的立体结构示意图;

图5是图1中的用于标定油水两相流量传感器的装置的驱动件的立体结构示意图;

图中:1-井筒模型、2-油水分离机构、3-油水混合机构、4-进油机构、5-进水机构、6-角度调节机构、7-温度调节机构、8-承重板、9-滚轮、11-安装孔、12-第二底板、21-油水分离槽、22-分离挡板、221-一级分离挡板、222-二级分离挡板、223-三级分离挡板、31-第一底板、32-第一喷板、321-第一喷孔、33-第二喷板、331-第二喷孔、41-进油泵、42-第一进油管、43-第二进油管、44-第三进油管、45-测油流量计、51-进水泵、52-储水槽、53-连接管、54-第一进水管、55-第一动密封件、551-第一左筒、552-第一右筒、56-第二进水管、57-第三进水管、58-测水流量计、61-支撑杆、62-驱动件、621-蜗轮、622-蜗杆、623-步进电机、71-温度传感器、72-加热器、D-测量仪。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例,其中,附图构成本申请一部分,并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理,并非用于限定本发明的范围。

请参照图1,图1为本发明提供的用于标定油水两相流量传感器的装置的一实施例的结构示意图,所述用于标定油水两相流量传感器的装置包括井筒模型1、油水分离机构2、油水混合机构3、进油机构4及进水机构5,其中,井筒模型1内用于通入已知流量的油水混合液,井筒模型1内安装有油水两相流量传感器,通过将油水两相流量传感器测得的油水两相的流量与真实值进行对比,从而判断油水两相流量传感器的准确度,油水分离机构2用于将从井筒模型1内排出的油水混合液进行油水分离,分离后的油和水分别经由进油机构4及进水机构5导入油水混合机构3,并在油水混合机构3内按设定比例重新混合成油水混合液,油水混合液再导入井筒模型1内,以此循环往复,实现了对油和水的重复利用。

所述油水分离机构2具有进混合液端、出油端及出水端,所述进混合液端与所述井筒模型1的一端连通;

所述油水混合机构3具有进油端、进水端及出混合液端,所述出混合液端与所述井筒模型1的另一端连通;

所述进油机构4包括进油泵41,所述进油泵41的进口与所述出油端连通,所述进油泵41的出口与所述进油端连通;

所述进水机构5包括进水泵51,所述进水泵51的进口与所述出水端连通,所述进水泵51的出口与所述进水端连通。

在使用时,首先将油和水分别装入油水分离机构2内,油经由进油机构4按第一预设流量进入油水混合机构3的进油端,水经由进水机构5按第二预设流量进入油水混合机构3的进水端,油和水在油水混合机构3内混合后形成油水混合液(可通过改变第一预设流量与第二预设流量的比值来动态调整油水混合液的混合比例),油水混合液进入井筒模型1内,油水混合液离开井筒模型1后再进入油水分离机构2的进混合液端,接着进行下一个循环,同时,井筒模型1内安装的油水两相流量传感器分别测定油水混合液中油水两相各自的流量,测得的流量值与第一预设流量及第二预设流量进行对比,从而可判断流量传感器的准确度。

本发明通过油水分离机构2将从井筒模型1流出的油水混合液进行油水分离,并分别通过进油机构4和进水机构5将分离出的油和水导入油水混合机构3内进行混合,形成的油水混合液再进入井筒模型1内,以此循环,实现了对油和水的重复利用,可实现装置的小型化,降低装置的生产成本,同时,可通过改变进油机构4和进水机构5泵入油水混合机构3内的油和水的流量之比来动态调整井筒模型内的油水混合液的混合比例,使用便利。

为了具体实现油水分离机构2的功能,请参照图1和图2,在一优选的实施例中,所述油水分离机构2包括油水分离槽21及至少两个分离挡板22,所述分离挡板22由所述油水分离槽21的第一端向所述油水分离槽21的第二端依次布置,所述分离挡板22的高度由所述油水分离槽21的第一端向所述油水分离槽21的第二端依次增加,高度最低的所述分离挡板22与所述油水分离槽21的第一端对应的端面之间形成油水混合腔,高度最高的所述分离挡板22与所述油水分离槽21的第二端对应的端面之间形成集水腔;所述进水机构5还包括储水槽52、连接管53及第一进水管54,所述连接管53的一端与所述油水混合腔的下端连通,所述连接管53的另一端与所述储水槽52连通,所述第一进水管54的一端与所述储水槽52连通,所述第一进水管54的另一端与所述进水泵51的进口连通;所述进油机构4还包括第一进油管42,所述第一进油管42的一端与所述集水腔的上端连通,所述第一进油管42的另一端与所述进油泵41的进口连通。

请继续参照图1和图2,本实施例中,分离挡板22的数量为三个,三个分离挡板22的高度分别为箱体高度1/4、箱体高度1/2及箱体高度2/3,分别称为一级分离挡板221、二级分离挡板222及三级分离挡板223,油水混合液首先到达一级分离挡板221左侧,由于重力的作用和密度的不同,水会沉降到混合液的下方,并经过连接管53流入到储水槽52中,绝大多数水和极少部分油会经过连接管53流入到储水槽52中,在储水槽52中继续进行分层流动,但由于第一进水管54位于储水槽52的最右侧,且第一进水管54的进口处的高度在储水槽52高度的1/10位置处,这就保证了被吸入第一进水管54的液体为纯水;混合液中的油则会浮于混合液的上方,在油水混合液的液面高度超过一级分离挡板221的高度后,大部分油和少部分水会流入一级分离挡板221和二级分离挡板222之间的空间内,由于一级分离挡板221的缓冲作用,此时油水混合液在这一空间内相对静止,从而便于油水分层,油水分离效果比一级分离挡板221的左侧好,同理,油水混合液在跨越二级分离挡板222和三级分离挡板223后被进一步分层,留在三级分离挡板223右侧的液体几乎全部为油,这就保证了被吸入第一进油管42内的液体为纯油,从而实现了油水分离。

为了具体实现油水混合机构3的功能,请参照图1,在一优选的实施例中,所述油水混合机构3包括第一底板31、第一喷板32及第二喷板33,所述第一底板31、所述第一喷板32及所述第二喷板33依次嵌设于所述井筒模型1内,所述第一喷板32上开设有若干个第一喷孔321,所述第一喷板32与所述第一底板31之间形成第一混合腔,所述第一混合腔与所述进水泵51的出口及所述进油泵41的出口均连通,所述第二喷板33上开设若干个第二喷孔331,所述第二喷板33与所述第一喷板32之间形成第二混合腔,本实施例中,第一喷孔321及第二喷孔331均为阵列式斜孔,在使用时,进水泵51和进油泵41分别将水和水泵入所述第一混合腔内,油和水首先在第一混合腔内发生混合,然后经过第一喷孔321内后,混合液体被分散和雾化,并进入所述第二混合腔,接下来在第二混合腔内进一步混合,最后经过第二喷孔331再次分散和雾化,经过两次分散和雾化之后,能够得到比较均匀的油水混合液。

为了模拟斜井中的两相流流动,请参照图1,在一优选的实施例中,所述用于标定油水两相流量传感器的装置还包括角度调节机构6,所述角度调节机构6包括支撑杆61及驱动件62,所述井筒模型1经由一转轴转动设置于所述支撑杆61上,所述驱动件62与所述井筒模型1连接且用于驱动所述井筒模型1转动。

为了防止井筒模型1的转动造成管道扭结或折弯而破损,请参照图1和图4,在一优选的实施例中,所述进水机构5还包括第一动密封件55、第二进水管56及第三进水管57,所述第一动密封件55包括第一左筒551和第一右筒552,所述第一左筒551具有第一左容纳腔,所述第一右筒552与所述第一左筒551密封转动连接,所述第一右筒552具有与所述第一左容纳腔连通的第一右容纳腔,所述第二进水管56的一端与所述第一左容纳腔连通,所述第二进水管56的另一端与所述进水泵51的出口连通,所述第三进水管57的一端与所述第一右容纳腔连通,所述第三进水管57的另一端与所述第一混合腔连通,当井筒模型1转动时,第一右筒552与所述第一左筒551之间发生转动,第二进水管56与第三进水管57之间则不会出现扭结或折弯,从而可防止第二进水管56与第三进水管57因扭结或折弯而破损,提高了装置的稳定性。

为了防止井筒模型1的转动造成管道扭结或折弯而破损,请参照图1,在一优选的实施例中,所述进油机构4还包括第二动密封件、第二进油管43及第三进油管44,所述第二动密封件包括第二左筒和第二右筒,所述第二左筒具有第二左容纳腔,所述第二右筒与所述第二左筒密封转动连接,所述第二右筒具有与所述第二左容纳腔连通的第二右容纳腔,所述第二进油管43的一端与所述第二左容纳腔连通,所述第二进油管43的另一端与所述进油泵41的出口连通,所述第三进油管44的一端与所述第二右容纳腔连通,所述第三进油管44的另一端与所述第一混合腔连通,当井筒模型1转动时,第二右筒与所述第二左筒之间发生转动,第二进油管43与第三进油管44之间则不会出现扭结或折弯,从而可防止第二进油管43与第三进油管44因扭结或折弯而破损,提高了装置的稳定性。

为了方便获取油相的真实流量,请参照图1,在一优选的实施例中,所述进油机构4还包括测油流量计45,所述测油流量计45安装于所述第一进油管42上且用于测量第二进水管56内油的流量。

为了方便获取水相的真实流量,请参照图1,在一优选的实施例中,所述进水机构5还包括测水流量计58,所述测水流量计58安装于所述第一进水管54上且用于测量第一进水管54内水的流量。

为了具体实现驱动件62的功能,请参照图1和图5,在一优选的实施例中,所述驱动件62包括蜗轮621、蜗杆622及步进电机623,所述蜗轮621固定于所述井筒模型1上,所述蜗杆622与所述蜗轮621啮合,所述步进电机623与所述蜗杆622连接且用于驱动所述蜗杆622转动。在使用时,通过控制步进电机623的正转和反转,可以调节井筒模型1的倾斜角,本实施例中,步进电机623的型号为57步进电机,其步距角可以达到1.8°,经过蜗杆622及蜗轮621减速之后,井筒模型1的倾斜角可以非常容易地达到0.01°的精度,具有运行平稳,角度调节精度高,能够自锁的优点。

为了使井筒模型1内的混合液的温度与井下实际温度相符,请参照图1和图2,在一优选的实施例中,所述用于标定油水两相流量传感器的装置还包括温度调节机构7,所述温度调节机构7包括温度传感器71及加热器72,所述温度传感器71设置于所述井筒模型1内,所述加热器72设置于所述储水槽52内,通过加热器72使储水槽52内的水温上升,从而使井筒模型1内的混合液的温度与井下实际温度相符,以更好地标定油水两相流量传感器。

为了便于在井筒模型1上安装单独设置的油水两相流量传感器,请参照图1,在一优选的实施例中,所述井筒模型1的侧壁上开设有若干个安装孔11,所述安装孔11内用于固定安装油水两相流量传感器。

为了将安装有油水两相流量传感器的测量仪D安装在井筒模型1内,请参照图1,在一优选的实施例中,所述井筒模型1远离所述第一底板31的一端设置有第二底板12,所述第二底板12上开设有用于固定测量仪D的固定孔,在使用时,如果流量传感器已经被安装在所述测量仪D的骨架上,希望对测量仪D上的流量传感器进行整体标定,就需要将测量仪D固定于第二底板12并伸入井筒模型1内。

为了便于移动整个装置,请参照图1,在一优选的实施例中,所述用于标定油水两相流量传感器的装置还包括承重板8及滚轮9,所述油水分离槽21及所述储水槽52均固定于所述承重板8上,所述滚轮9设置于所述承重板8的下端。

为了更好地理解本发明,以下结合图1-图5来对本发明提供的用于标定油水两相流量传感器的装置的工作过程进行详细说明:在使用时,首先将油和水分别装入油水分离槽21及储水槽52内,油经由第一进油管42、进油泵41、第二进油管43及第三进油管44进入第一底板31与第一喷板32之间,水经由第一进水管54、进水泵51、第二进水管56及第三进水管57进入第一底板31与第一喷板32之间,油和水在油水混合机构3内混合后形成油水混合液,油水混合液进入井筒模型1内,油水混合液离开井筒模型1后再进入油水分离槽21内一级分离挡板221的左侧,在该处油水发生分层,位于下层的水经由连接管53进入储水槽52内,进入下一个循环,位于上层的油经过二级分离挡板222及三级分离挡板223的进一步提纯,最后经由第一进油管42进入下一个循环,同时,井筒模型1内安装的油水两相流量传感器分别测定油水混合液中油水两相各自的流量,测得的流量值与实际流量值进行对比,从而可判断流量传感器的准确度。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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