一種基于熱力學的流量計及測量方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于油田測井技術領域，具體涉及一種基于熱力學熱場傳導輻射原理的生產(chǎn)井井下流量測量新方法，同時提供了基于該方法的新型流量計。
【背景技術】
[0002]我國油田進入后期開發(fā)時，生產(chǎn)測井領域的產(chǎn)出剖面和注入剖面的流量是十分重要的參數(shù)，其關乎產(chǎn)層產(chǎn)量的評價和注入井吸入層吸入量的確定，但現(xiàn)有流量測量技術都不同程度存在缺陷，具體如下:
[0003]1、目前產(chǎn)出剖面流量測試主要使用渦輪流量計，由于井下振動、高溫及井況較為復雜，其測井成功率低、精度差且啟動排量大；
[0004]2、注入剖面的流量測量目前主要使用超聲波流量計、電磁流量計、渦街流量計等流量計，其中:超聲波流量計電路探頭復雜、不能工作于高溫環(huán)境下，且只能適用于注水井的流量測試;電磁流量計雖然測量精度高，但其環(huán)境適應性差、對注入流體的介電常數(shù)有要求，且該儀器價格相對昂貴；渦街流量計只適用于大流量水、氣的流量測量，雖電路簡單但測量精度低。
[0005]目前暫無一種能夠適用于各種流體介質、測量精度高、且有較高測井成功率的流量測試技術，以滿足各類油田的多方面需求。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于熱力學熱場傳導原理的生產(chǎn)井井下流量測量方法，經(jīng)理論推導并經(jīng)標準井刻度得出流體流量與熱量流逝的函數(shù)關系，通過求取加熱探頭功率及溫度，流體環(huán)境溫度，求出流體流量。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案如下:
[0008]一種基于熱力學的流量計，所述基于熱力學的流量計包括:
[0009]殼體，殼體的內部設置有貫穿殼體的過線管，以及設置在殼體內的THR加熱探頭和PT1000溫度傳感器探頭；
[0010]所述THR加熱探頭設置在殼體內一端，THR加熱探頭內設置有金屬加熱絲，通過導線接入電子儀，電子儀測控電路測量THR加熱探頭的電流和電壓，還測量PT1000溫度傳感器探頭的流體溫度，即流體的環(huán)境溫度，并與THR加熱探頭測定的溫度、功率參數(shù)計算出流體流量。
[0011]進一步地，所述THR加熱探頭至少設置有一個。
[0012]進一步地，所述金屬絲可以用鎢絲、康銅絲、或其他合金絲中的一種制作THR加熱探頭。
[0013]進一步地，所述殼體測量通道上設置有進水口和出水口。
[0014]進一步地，所述電子儀接頭外殼與測量通道外殼連接，其連接處設置有密封件。
[0015]進一步地，所述測量通道的上端是儀器上接頭，上接頭和殼體的連接處設置有密封件。
[0016]進一步地，所述THR加熱探頭采用普通THR加熱探頭，適應環(huán)境溫度低于300 °C，用高溫導熱硅膠將加熱金屬絲填充耦合于承壓金屬探頭內
[0017]或者采用高溫THR加熱探頭，適應環(huán)境溫度高于300°C，用鎂粉將金屬絲填充耦合于承壓金屬探頭內靜壓成型。
[0018]本發(fā)明提供了一種基于熱力學的流量測量方法，其特征在于，包括有以下步驟:
[0019](I)在井下流體內設置用于檢測流體溫度Tl的PT1000溫度傳感器探頭，以及THR加熱探頭，用于檢測加熱探頭溫度T2;
[0020](2)將所述PT1000溫度傳感器探頭及THR加熱探頭耦合接入電子儀，電子儀用于檢測PT1000溫度傳感器探頭流體溫度Tl及檢測THR加熱探頭溫度T2，并控制THR加熱探頭控制溫度的升降，并檢測THR加熱探頭的功率P;
[0021](3)采用恒功率法:即電子儀對THR加熱探頭的激勵加熱功率進行電流、電壓大小的采集和控制，使加熱功率P = I*V恒定不變，采集并計算出THR加熱探頭的溫度T2;然后再采集流體環(huán)境溫度Tl，求出溫差Δ T = T2-T1，最后計算出流體質量流量Qm，Qm = f ( Δ T，P);
[0022]或者采用恒溫差法:即電子儀采集THR加熱探頭的溫度Τ2，流體環(huán)境溫度Tl，計算A Τ = Τ2-Τ1，電子儀通過調節(jié)THR加熱探頭的激勵電壓V和激勵電流I的大小，使△ T恒定于某個溫度值，(如A T = 55°C )，電子儀采集發(fā)熱探頭電壓V、電流I，并求取功率P = V*I，最后求取流體的質量流量，Qm=f(P，Δ T)；
[0023]或者采用自由式法，即電子儀控制THR發(fā)熱探頭的發(fā)熱，采集其激勵電壓V、電流I，并計算加熱功率P = V*I，然后再采集計算THR加熱探頭的溫度T2，流體環(huán)境溫度Tl，并計算Δ T = T2-T1，最后求取流體的質量流量，Qm = f ( Δ T，P)。
[0024]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0025]1、儀器簡單可靠，極大程度縮短了儀器長度，方便現(xiàn)場測井施工。
[0026]2、消除了其它流量測試方法的環(huán)境因素影響，如原油污染、泥沙阻尼、高溫環(huán)境等。
[0027]3、適應范圍廣，如氣體、液體都能應用。
[0028]4、測量精度高、測量范圍廣。
[0029]5、儀器外徑可根據(jù)用戶需求設計外徑最小可達24_。
【附圖說明】
[0030]圖1為本實用發(fā)明基于熱力學的流量測量儀器的結構示意圖；
[0031]圖2為本實用發(fā)明基于熱力學的流量測量儀器的另一結構示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明電子儀電路的原理圖。
【具體實施方式】
[0033]以下參照圖1至圖3對本發(fā)明的技術方案進行進一步的描述。
[0034]實施例1
[0035]參照圖1至圖3，
[0036]一種基于熱力學的流量計，所述基于熱力學的流量計包括:
[0037]殼體I，殼體I的內部設置有貫穿殼體的過線管8，以及設置在殼體內的THR加熱探頭3和PT1000溫度傳感器探頭5;
[0038]所述THR加熱探頭3設置在殼體I內一端，THR加熱探頭3內設置有加熱金屬絲4，金屬絲4通過導線接入電子儀，電子儀測控電路測定加熱探頭電流和電壓，PT1000溫度傳感器探頭5設置在殼體流量測量通道內，測量流體環(huán)境溫度，并與THR發(fā)熱探頭測定的溫度、功率參數(shù)計算出流體流量。
[0039]此實施例中，PT1000溫度傳感器探頭5設置在殼體I內部與THR發(fā)熱探頭3對側一端。
[0040]進一步地，所述THR加熱探頭3至少設置有一個。
[0041 ] 進一步地，所述殼體測量通道上設置有進水口 2和出水口 6。
[0042]進一步地，所述電子儀接頭外殼與測量通道外殼連接，其連接處設置有密封件7。
[0043]進一步地，所述測量通道的上端是儀器上接頭9，上接頭9和殼體的連接處設置有密封件10。
[0044]進一步地，所述THR加熱探頭采用普通THR加熱探頭，適應環(huán)境溫度低于300°C，用高溫導熱硅膠將加熱金屬絲填充耦合于承壓金屬探頭內；
[0045]或者采用高溫THR加熱探頭，適應環(huán)境溫度高于300°C，用鎂粉將金屬絲填充耦合于承壓金屬探頭內靜壓成型。
[0046]—種基于熱力學的流量測量方法，其特征在于，包括有以下步驟:
[0047](I)在井下流體內設置用于檢測流體溫度Tl的PT1000溫度傳感器探頭5，以及THR加熱探頭3，用于檢測加熱探頭溫度T2;
[0048](2)將所述PT1000溫度傳感器探頭5及THR加熱探頭3耦合接入電子儀12，電子儀12用于檢測PT1000溫度傳感器探頭5流體溫度Tl及檢測THR加熱探頭3溫度T2，并控制THR加熱探頭3控制溫度的升降，并檢測THR加熱探頭的功率P;
[0049](3)采用恒功率法:即電子儀12對THR發(fā)熱探頭3的激勵加熱功率進行電流、電壓大小的采集和控制，使加熱功率P= I*V恒定不變，采集并計算出THR加熱探頭3的溫度T2;然后再采集流體環(huán)境溫度Tl，求出溫差Δ T = T2-T1，最后計算出流體質量流量Qm，即Qm=f ( Δ T，P);
[0050]或者采用恒溫差法:即電子儀12采集T