一种油井单井计量仪的制作方法

1.本实用新型涉及油田采油领域，具体涉及一种油井单井计量仪。

背景技术：

2.目前，在油田采油领域中,为了获取单井采液量，满足q/sy150-2005 《低产油田油井计量规范》相关技术要求，需要在井口上安装计量装置。而现有计量装置由于结构原因存在着结构复杂,拆卸不方便，装置成本高；同时计量准确性差、不适合小型油田、数据传输方式也比较落后，影响采油井技术分析，由于现有计量装置不能有效阻止油井井口流程出现产液量“倒灌”现象，因此不能保证产液量和含水录取的真实性。
3.因此，需要设计一种油井产出单井流量持水计量设备装置。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种油井单井计量仪。
5.一种油井单井计量仪,其特征在于，所述油井单井计量仪包括：计量仪外壳，所述计量仪外壳包括沿着流体流动方向依次设置的第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道密封连接；
6.所述第一管道内设置有流量传感器，第二管道内沿着流体流动方向依次设置有含水传感器、压力传感器和单向阀
；
7.所述计量仪外部设置有数据记录仪、rtu、dtu和上位机，所述计量仪外壳为管状，所述计量仪外壳两端外壁上设置有螺纹，用于连接其他管道；
8.所述含水传感器、压力传感器和流量传感器分别与微控制器电连接，分别用于含水值、压力、流量的在线实时测量；
9.rtu、dtu、数据记录仪、上位机分别与微控制器连接；用于实现远程数据监测，dtu用于流体流量，含水值，压力测量数据数据传输，rtu 用于流体流量，含水值，压力测量数据数据传输采集；所述上位机还与数据记录仪通信连接；数据记录仪用于记录流量，含水值，压力测量数据；
10.所述流量传感器包括第一安装管、浮子、套环和锥形弹簧；
11.所述第一安装管外壁与所述第一管道内壁密封连接，所述第一安装管内中心处设置有第一连接杆，第一安装管内壁与第一连接杆外壁通过螺钉固定连接，所述浮子和锥形弹簧沿着流体流动方向依次套设在第一连接杆上，且浮子外侧嵌套所述套环，套环外壁与所述第一安装管内壁固定连接；
12.浮子上缠绕有感应线圈；
13.所述单向阀外壁与第二管道内壁密封连接。
14.进一步，所述油井单井计量仪还包括电源、键盘、lcd显示和数据存储单元；
15.所述电源、数据存储单元、键盘和lcd显示分别与微控制器电连接，数据存储单元，用于对历史数据进行查询。
16.进一步，所述油井单井计量仪还包括表头，所述表头与流量传感器的第一安装管连通，所述表头测量端与第一管道内的流体接触，用于通过显示屏实时显示流量测量数据。
17.进一步，所述含水传感器为管状，所述含水传感器包括第二连接管，第二连接管设置在所述第二管道内，所述套环侧壁下半部侧壁上开设有条形通孔，流体一部分流入第一安装管内，另一部分沿着第一连接管内壁与第一安装管外壁之间形成的第一通道流向所述第二管道内，第二连接管一端与所述流量传感器靠近锥形弹簧一端密封连接，所述含水传感器与所述第二管道内腔之间形成第二通道，第二通道用于容纳流体，含水传感器与微控制器电连接，用于实现测量含水率；
18.第二连接管另一端与所述单向阀接触。
19.进一步，所述压力传感器、流量传感器与微控制器分别通过恒流供电电路连接；
20.进一步，所述电源与微控制器通过电源管理模块连接，所述电源管理模块包括外部供电或电池供电。
21.进一步，所述上位机为单片机。
22.进一步，所述计量仪外壳的外径为67mm，长度为370mm；所述表头高度为145mm。
23.进一步，所述含水传感器为pfa探头；
24.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
25.(1)本实用新型油井单井计量仪通过计量仪外壳两端侧壁上设置螺纹与其他管道连接，拆卸方便；含水传感器、压力传感器、流量传感器分别与微控制器电连接，分别用于含水值、压力、流量的在线实时测量；所述压力传感器、流量传感器和含水传感器分别与微控制器通过恒流供电电路连接；流量传感器包括第一安装管、浮子、套环和锥形弹簧，流量传感器通过浮子在第一安装管中位置和通过的流量有对应关系测量流量，基本无摩擦力；使得测量流量精确；满足q/sy150-2005《低产油田油井计量规范》相关技术要求；适用油、水、气混合液计量，且计量精度不受油气流型和流态影响；单向阀，使该计量仪具备流体单向流通和反向截止功能，有效阻止油井井口流程出现产液量“倒灌”现象，保证产液量和含水录取的真实性；含水传感器采用的pfa探头，具有很高的化学稳定性；
26.rtu、dtu、数据记录仪、上位机分别与微控制器连接；上位机与数据记录仪通信连接；数据记录仪用于记录流量，含水值，压力测量数据，dtu 用于流体流量，含水值，压力测量数据数据传输，rtu用于流体流量，含水值，压力测量数据数据传输采集，
27.(2)所述油井单井计量仪供电兼容外部供电24v和电池供电，仪器进入低功耗模式时，关闭各个测量电路的电源，以减少功耗，延长工作时间。
附图说明
28.以下附图仅对本实用新型作示意性的说明和解释，并不用于限定本实用新型的范围，其中：
29.图1：为本实用新型油井单井计量仪连接示意图；
30.图2：为本实用新型油井单井计量仪电气连接图；
31.图3：为本实用新型油井单井计量仪结构示意图；
32.图中：1-含水传感器，2-流量传感器，2-1-浮子，2-2-套环，2-3-锥形弹簧，3-压力传感器，4-数据存储单元，6-数据记录仪，7-电源，8-上位机，9-lcd显示，10-键盘，11-表头，
12-单向阀，13-第一管道，14
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第二管道。
具体实施方式
33.为了使本实用新型的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
34.如图1-图3所示，本实用新型提供了一种油井单井计量仪，所述油井单井计量仪包括：计量仪外壳，所述计量仪外壳包括沿着流体流动方向依次设置的第一管道13和第二管道14，所述第一管道13和第二管道14密封连接；
35.所述第一管道13内设置有流量传感器2，第二管道14内沿着流体流动方向依次设置有含水传感器1、压力传感器3和单向阀12
；
36.所述计量仪外部设置有数据记录仪、rtu、dtu和上位机，所述计量仪外壳为管状，所述计量仪外壳两端外壁上设置有螺纹，用于连接其他管道；
37.所述含水传感器1、压力传感器3和流量传感器2分别与微控制器电连接，分别用于含水值、压力、流量的在线实时测量；
38.rtu、dtu、数据记录仪6、上位机8分别与微控制器连接；用于实现远程数据监测，dtu用于流体流量，含水值，压力测量数据数据传输，rtu 用于流体流量，含水值，压力测量数据数据传输采集；所述上位机8还与数据记录仪6通信连接；数据记录仪用于记录流量，含水值，压力测量数据；
39.所述流量传感器2包括第一安装管、浮子2-1、套环2-2和锥形弹簧 2-3；
40.所述第一安装管外壁与所述第一管道13内壁密封连接，所述第一安装管内中心处设置有第一连接杆，第一安装管内壁与第一连接杆外壁通过螺钉固定连接，所述浮子2-1和锥形弹簧2-3沿着流体流动方向依次套设在第一连接杆上，且浮子2-1外侧嵌套所述套环2-2，套环2-2外壁与所述第一安装管内壁固定连接；
41.浮子2-1上缠绕有感应线圈；
42.所述单向阀12外壁与第二管道14内壁密封连接；
43.需要说明的是，通过rtu、dtu与微控制器通过rs232连接；数据记录仪6与微控制器通过rs485连接，所述上位机8与微控制器通过rs232 连接；所述上位机8还与数据记录仪6通信连接，采集到数据，通过计算后可实时显示，并存储，依托井场无线网络，实现远程数据监测；
44.第二管道14为环形管状，材质为35crmo；使所述油井单井计量仪具有良好的防水性能；
45.具体实施例中，本实用新型所述油井单井计量仪的流量采用流量传感器测量，流量传感器2包括第一安装管、浮子2-1、套环2-2和锥形弹簧 2-3，被测流体经过第一安装管和锥形弹簧2-3及浮子2-1形成的环隙时，浮子2-1两端产生差压形成浮子2-1移动的推力，当浮子2-1所受流体推力大于浸在流体中浮子2-1阻力时，浮子便移动，环隙面积随之增大，环隙处流体流速立即下降，浮子2-1两端差压降低，作用于浮子2-1的推力亦随着减少，直到推力等于浸在流体中浮子阻力时，浮子2-1便稳定在某一位置；由于采用流量传感器2通过浮子2-1在第一安装管中位置和通过的流量有对应关系来测量流量，基本无摩擦力，可以将
起排量做到很小，流量传感器2与微处理器通过恒流电路连接，浮子上缠绕有线圈，恒流电路给浮子感应线圈上提供恒流激励，当浮子受到流体移动时，会产生感应电动势，通过测得感应电动势的幅值，来测得流量；因此通过流量传感器 2测量流量准确；
46.进一步，所述油井单井计量仪还包括电源7、键盘10、lcd显示9和数据存储单元4；所述电源7、键盘10、lcd显示9和数据存储单元4分别与微控制器电连接；数据存储单元4用于对历史数据存储便于后续查询；
47.进一步，所述油井单井计量仪还包括表头11，所述表头11安装在所述第一管道13侧壁上，所述表头11与流量传感器2的第一安装管连通，所述表头11测量端与第一管道13内的流体接触，用于通过显示屏实时显示流量测量数据；
48.进一步，所述含水传感器1为管状，所述含水传感器1包括第二连接管，第二连接管设置在所述第二管道14内，所述套环2-2侧壁下半部侧壁上开设有条形通孔，流体一部分流入第一安装管内，另一部分沿着第一连接管内壁与第一安装管外壁之间形成的第一通道流向所述第二管道14 内，第二连接管一端与所述流量传感器2靠近锥形弹簧2-3一端密封连接，所述含水传感器1与所述第二管道14内腔之间形成第二通道，第二通道用于容纳流体，含水传感器1与微控制器电连接，用于实现测量含水率；
49.第二连接管另一端与所述单向阀12接触；
50.需要说明的是，含水传感器1与该油井单井计量仪的第二管道14构成电容，当流体流过含水传感器1时，含水传感器1与第二管道14之间的介电常数发生变化，形成的电容值也发生变化；含水率不同，介电常数不同，因而形成的电容值也不同，电容值与含水率成对应关系；
51.进一步，所述压力传感器3、流量传感器2和含水传感器1分别与微控制器通过恒流供电电路连接；
52.需要说明的是，压力传感器3为现有技术中的压力传感器，所述油井单井计量仪压力传感器采用恒流供电电路，其输出的压力差动电压信号与流量的压力成正比，经过单片机ad采集，得到压力信号；流量传感器2 与微处理器通过恒流电路连接，浮子上缠绕有线圈，恒流电路给浮子感应线圈上提供恒流激励，当浮子受到流体移动时，会产生感应电动势，通过测得感应电动势的幅值，来测得流量；因此通过流量传感器2测量流量准确；
53.进一步，所述电源与微控制器通过电源管理模块连接，所述电源管理模块包括外部供电或电池供电；
54.需要说明的是，仪器由两种供电方式，加入电源管理模块，当仪器进入低功耗模式时，关闭各个测量电路的电源，以减少功耗，延长工作时间；
55.进一步，所述上位机为单片机；
56.需要说明的是，1)单片机包括串口设置、读写所述油井单井计量仪类型、读写所述油井单井计量仪编号；2)所述油井单井计量仪检查：所述油井单井计量仪直读检查，查看所述油井单井计量仪是否正常工作，各参数信息是否正确；3)采样间隔：采样间隔可以分组设置，以便所述油井单井计量仪采点灵活，采样间隔最小为1秒；4)所述油井单井计量仪标检：包括压力标检、流量标检和含水刻度输入功能，标定完成后刻度写入所述油井单井计量仪指定存储页；5)数据处理回放所述油井单井计量仪数据，对各个参数进行分离，流量、压力、含水分别进行各参数曲线绘制，曲线数据文件的保存、打开功能，后期依据客户需求输出相
应报表。鉴于该所述油井单井计量仪存储数据量比较大，所以绘制曲线时拟采用分屏和抽稀绘制，以便提高绘制速度；曲线要有放大、缩小功能，以便查看；另外，能对一段时间内含水和流量进行平均值计算，便于解释；
57.进一步，所述计量仪外壳外径为67mm，长度为370mm；所述表头高度为145mm；
58.进一步，所述含水传感器1为pfa含水探头；
59.需要说明的是，含水传感器1为pfa探头，具有很高的化学稳定性；
60.值得说明的是，采油树是自喷井和机采井等用来开采石油的井口装置。它是油气井最上部的控制和调节油气生产的主要设备，主要有套管头、油管头、采油(气)树本体三部分组成；油井单井计量仪，主要实现单井、井组产量带压状态下在线标定和连续计量，摸清油井实际产液及出油规律。
61.所述油井单井计量仪水平安装在井口采油树上，油井单井计量仪的管道通过螺纹与采油树管道连接，所述油机单井计量仪可兼容外部供电和电池供电两种方式，外部供电24v,由持水探头，压力传感器，流量传感器与恒流电路组成，内部硬件电路可自动切换；可实现流量，含水值，压力的在线实时测量，测得数据通过显示屏实时显示；同时具备数据存储单元，历史数据查询功能，可依托井场无线网络，实现远程数据监测；适用油、水、气混合液计量，且计量精度不受油气流型和流态影响；所述油井单井计量仪轻便、连接灵活、拆卸方便，计量精确；可实现单井产液量的现场计量，满足q/sy150-2005《低产油田油井计量规范》相关技术要求；
62.所述油井单井计量仪管道外径为67mm、长度为370mm；表头高度:145mm；含水传感器、流量传感器、压力传感器分别与微控制器连接； rtu、dtu与微控制器通过rs232连接；数据记录仪与微控制器通过rs485 连接，所述上位机与微控制器通过rs232连接；所述上位机还与数据记录仪通信连接；
63.1、通过设置单向阀，使该计量仪具备流体单向流通和反向截止功能，有效阻止油井井口流程出现产液量“倒灌”现象，保证产液量和含水录取的真实性；压力传感器采用电容法测试持水，不易受外界影响变化，设置流量传感器，基本无摩擦力，可以将起排量做到很小，流量计量准确；含水传感器采用的pfa探头，具有很高的化学稳定性；
64.2、该油井单井计量仪配套设置相应的单片机，单片机与数据记录仪通过无线网路连接，可以把采集到的数据进行分析处理，得到准确的测量信息，表头通过数据处理单元的数据处理后显示出所需要的数据。
65.以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

技术特征：

1.一种油井单井计量仪,其特征在于，所述油井单井计量仪包括：计量仪外壳，所述计量仪外壳包括沿着流体流动方向依次设置的第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道密封连接；所述第一管道内设置有流量传感器，第二管道内沿着流体流动方向依次设置有含水传感器、压力传感器和单向阀
；
所述计量仪外部设置有数据记录仪、rtu、dtu和上位机，所述计量仪外壳为管状，所述计量仪外壳两端外壁上设置有螺纹，用于连接其他管道；所述含水传感器、压力传感器和流量传感器分别与微控制器电连接，分别用于含水值、压力、流量的在线实时测量；rtu、dtu、数据记录仪、上位机分别与微控制器连接；用于实现远程数据监测，dtu用于流体流量，含水值，压力测量数据数据传输，rtu用于流体流量，含水值，压力测量数据数据传输采集；所述上位机还与数据记录仪通信连接；数据记录仪用于记录流量，含水值，压力测量数据；所述流量传感器包括第一安装管、浮子、套环和锥形弹簧；所述第一安装管外壁与所述第一管道内壁密封连接，所述第一安装管内中心处设置有第一连接杆，第一安装管内壁与第一连接杆外壁通过螺钉固定连接，所述浮子和锥形弹簧沿着流体流动方向依次套设在第一连接杆上，且浮子外侧嵌套所述套环，套环外壁与所述第一安装管内壁固定连接；浮子上缠绕有感应线圈；所述单向阀外壁与第二管道内壁密封连接。2.根据权利要求1所述的一种油井单井计量仪，其特征在于，所述油井单井计量仪还包括电源、键盘、lcd显示和数据存储单元；所述电源、数据存储单元、键盘和lcd显示分别与微控制器电连接，数据存储单元，用于对历史数据存储便于后续查询。3.根据权利要求1所述的一种油井单井计量仪，其特征在于，所述油井单井计量仪还包括表头，所述表头与计量仪外壳螺纹固定连接，所述表头分别与含水传感器、压力传感器和流量传感器通过电路连接，用于通过显示屏实时显示含水值、压力、流量。4.根据权利要求1所述的一种油井单井计量仪，其特征在于，所述含水传感器为管状，所述含水传感器包括第二连接管，第二连接管设置在所述第二管道内，所述套环侧壁下半部侧壁上开设有条形通孔，流体一部分流入第一安装管内，另一部分沿着第一连接管内壁与第一安装管外壁之间形成的第一通道流向所述第二管道内，第二连接管一端与所述流量传感器靠近锥形弹簧一端密封连接，所述含水传感器与所述第二管道内腔之间形成第二通道，第二通道用于容纳流体，含水传感器与微控制器电连接，用于测量含水值；第二连接管另一端与所述单向阀接触。5.根据权利要求1所述的一种油井单井计量仪，其特征在于，所述含水传感器、压力传感器和流量传感器分别与微控制器通过恒流供电电路连接。6.根据权利要求2所述的一种油井单井计量仪，其特征在于，所述电源与微控制器通过电源管理模块连接，所述电源管理模块包括外部供电或电池供电。7.根据权利要求1所述的一种油井单井计量仪，其特征在于，所述上位机为单片机。
8.根据权利要求3所述的一种油井单井计量仪，其特征在于，所述计量仪外壳的外径为67mm，长度为370mm；所述表头高度为145mm。9.根据权利要求1所述的一种油井单井计量仪，其特征在于，所述含水传感器为pfa探头。

技术总结

本实用新型涉及油田采油领域，具体涉及一种油井单井计量仪，包括：计量仪外壳，计量仪外壳包括沿着流体流动方向依次设置且密封连接的第一管道和第二管道，第一管道内设置有所述流量传感器，第二管道内设置有含水传感器、压力传感器和单向阀，流量传感器、含水传感器、压力传感器分别与微控制器电连接；RTU、DTU、数据记录仪、上位机分别与微控制器连接；上位机与数据记录仪通信连接；本实用新型压力传感器、流量传感器和含水传感器分别与微控制器通过恒流供电电路连接；流量传感器通过浮子与流量对应关系测量流量；使得测量的流体流量精确，单向阀，使该计量仪具备流体单向流通和反向截止功能，有效阻止油井井口流程出现产液量“倒灌”现象。现象。现象。