[发明专利]热采井蒸汽质量流量测量用靶式流量传感器及靶式流量计

说明书

技术领域

本发明涉及流体质量流量测量装置技术领域，尤其涉及一种热采井蒸汽质量流量测量用靶式流量传感器及包括所述靶式流量传感器的靶式流量计。

背景技术

随着常规原油资源日益枯竭，采用热力采油方法开采储量丰富的稠油或重油资源是油田原油增产的一项重要举措与前景远大的发展方向。热力采油法中蒸汽吞吐与蒸汽驱工艺采油用的很广泛，两者都需要向注汽井中注入高温、高压的蒸汽，使蒸汽渗入油藏之中，将蒸汽的驱替作用以及将热量传给粘油，使其粘度降低、热膨胀和部分气化后从孔隙渗出并解堵，改善地层渗流特性，从而提高原油产量与效率。为了提高注汽效率，并保证设备安全，必须清楚地知道注入井的蒸汽状态特别是到达油层的蒸汽流量、压力、温度及干度，从而调整蒸汽锅炉的参数，使到达油层的蒸汽达到设计的累计量或达到有效驱替半径时停止注汽，以提高蒸汽载热量与热采效率，而到达相应油层的质量流量是其中反应注入焓值最重要参数之一，故需要较准确测量。

目前地上管道蒸汽流量测量方法如果按工作原理细分，可分为直接式质量流量计和推导式(也称间接式)质量流量计两大类。现在人们广泛使用的蒸汽质量流量计绝大多数仍为推导式。其中,以节流式差压流量计和涡街流量计为核心组成的蒸汽质量流量计是主流。除此之外，科氏力质量流量计、均速管流量计、超声流量计等在蒸汽流量测量中也有应用。虽然经过各种组合及补偿，其准确度可以满足生产现场的使用要求，但是由于其体积大，仪表供电等局限，不适用于油田注汽井井下使用，且井口测试参数又不能直接反应井下的实际情况。由于井下空间狭小、深度上千米、高湿、高温、高压及脏污等恶劣工况，现在一般采用井口钢缆投放专门的小型化蒸汽多参数采集仪的方法收集各参数，然后取出仪器回放或用应用软件解释的办法，确认相关参数是否达到工艺要求，必要时适当调整各参数，使注汽达到最优工艺。据现场实际了解及查询国内外查询相关文献、资料，目前我国井下采用的三参数或四参数测量仪采用的蒸汽流量测试方法有采用涡街流量计及涡轮流量计两种方法。

涡街流量计为了在高含气率的饱和蒸汽时出现稳定的涡旋，虽然进行了许多改进，但是涡街流量计原理上是测流体流速的，可以根据节流口径求出体积流量，如果流体密度已知也可以换算成质量流量。在测湿蒸汽时，因饱和蒸汽非单相的，其流量与液相密度、气相密度及蒸汽的干度有关，而干度目前测量准确度远低于其它参数，由干度导出的其它参数，带来更大的测量误差；而且，由于钢缆悬吊及气流干扰使仪器产生振动与晃动导致涡街欠稳定，实际中测量误差较大，基本都在8％以上。

另一种涡轮流量计,相比涡街流量计，由于其具有结构紧凑，对流体产生的压差小，测量转速相对简单，测量范围宽，准确度较高的优点，故也被用于井下蒸汽流量测量仪器中，但是涡轮流量计也是体积流量计，也存在上述测量不准确的问题，而且实际使用中，高温、高压、高转速导致涡轮机构经常损坏，维修或使用一段时间后需要重新标定等原因，故也没有被该领域普遍接受。

因此，体积流量计只是对于相态不变，在温度、压力变化不大或者便于补偿修正其密度的流体，或与密度计组合，可以使用体积流量计间接测量质量流量，但对于湿蒸汽直接获取密度困难，最好用质量流量计直接测试质量流量。

直接测量式质量流量计中，科里奥利式、量热式等因体积、取样等原因不适合井下使用。靶式流量计是另外一种历史悠久的质量流量计，其测试原理是其靶式流量传感器利用动磁芯与固定磁芯电感将质量流量的变化转化为电感量的变化，靶式流量计基于该电感量的变化计算流体质量流量。但是现有的靶式流量传感器从测量管侧面安装测力机构的结构形式都存在不适合管径小且深的井内及适于高温、高压、高湿的工况下使用。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种能够适应井下等狭窄空间的蒸汽质量流量测量的靶式流量传感器。

本发明的另一个目的在于提出一种包括上述靶式流量传感器的靶式流量计。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种热采井下蒸汽质量流量测量用靶式流量传感器，包括侧壁上设置有流体入口的筒体、设置于所述筒体内壁上的限位座、和沿所述筒体轴向设置且穿设于所述限位座上的靶导杆；所述靶导杆的前端设置有靶片、后端设置有动磁芯，所述动磁芯与所述限位座之间设置有位于所述靶导杆外侧的弹性元件；在所述限位座内还设置有靠近所述动磁芯且能与动磁芯形成闭合磁路的固定磁芯电感，流体能够推动靶导杆运动以改变所述动磁芯与所述固定磁芯电感之间的正对面积，从而改变电感量。