累积式气体流量计的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种累积式气体流量计及采集方法。该专利由中国石油天然气股份有限公司、中石油煤层气有限责任公司、中国石油集团测井有限公司、中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司申请，并于2017年2月15日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及一种累积式气体流量计及采集方法，属于煤层气井和天然气井测井技术领域。

发明背景

在天然气和煤层气井生产过程中，有时需要了解地下各层的产气量，即测量产气井的产出剖面。目前，对于产气量较大的井能够利用测量温度、压力、含水、密度和涡轮流量的方法计算出井下各层的产气量。然而，对于产气量较小的煤层气和天然气井，此方法则无法满足要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种累积式气体流量计及采集方法，采用收集气体的方法测量气产量，能够适用于低产气量井的测井要求。

一种累积式气体流量计，由电路板、马达、滚珠丝杠、推拉杆、活塞、电容传感器、气体收集筒构成；其中接头与承压筒连接；电路板固定在电路板骨架上，电路板骨架与接头连接；马达与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠与推拉杆连接；推拉杆从接头中穿过，接头与承压筒连接；推拉杆与活塞连接，活塞与电容传感器连接；气体收集筒与接头连接；电路板固定在电路板骨架上，马达与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠通过推拉杆与活塞及电容传感器连接；电路板、电路板骨架、马达和滚珠丝杠均装在承压筒中；马达带动滚珠丝杠和推拉杆能够使活塞打开或关闭。

第一密封圈、第二密封圈安装在第一接头上，第三密封圈安装在第二推拉杆上，第四密封圈、第五密封圈安装在第二接头上，第六密封圈安装在推拉杆上，第七密封圈安装在绝缘座上，第八密封圈安装在绝缘套上，第九密封圈安装在电极座上；电路板固定在电路板骨架上；马达与减速器连接，减速器下端与驱动总成连接，驱动器总成与第一接头连接；承压筒穿过电路板骨架、马达、减速器和驱动总成拧在第一接头上，承压筒上端与接头连接；第一推拉杆和第二推拉杆连接，第一推拉杆插入第一接头中与驱动总成连接；第一接头上拧上连接管，连接管上拧上第二接头；电极插入电极座，在电极座中依次放入电极锁紧套、绝缘套和绝缘套；推拉杆连接电极座，推拉杆插入第二接头，推拉杆和第二推拉杆连接；电极下端安装扶正支架，气体收集筒拧在第二接头上。

第一端点与仪器上插头即总线连接，第二端点与仪器外壳连接；第一二极管、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第一稳压管、第二稳压管、第八电容、第九电容、第一三极管、第二三极管组成了稳压电路；第十七电阻和第三稳压管产生5V的电压，从第五端点输出供通讯板。

当给仪器供电时，在电路的控制下，马达能够正转或反转，活塞在滚珠丝杠的作用下能够关闭或打开；当流量计处在同时产气和水的井中并且活塞由打开转向关闭时，由于气体的比重比水小，会在活塞下面形成气体的堆积；随着时间的增加，气水界面会逐渐向下推移，最终气体会充满整个气体收集筒。

因此通过记录活塞关闭到气体充满整个气体收集筒的时间和气体收集筒的长度，计算出整个井筒的产气量；对于产气量比较小的井，只要延长等待时间，同样能够准确地测量产气量。

测量气体收集筒中气水界面位置的传感器是电容传感器；当传感器处在全水中时电容量最大，当传感器处在全气中时电容量最小；当气体收集筒中气水界面由上往下推移时，传感器电容量会由大变小；传感器电容量的大小反映气体收集筒中气水界面的位置；测量电路将传感器电容转换为频率信号送往了地面仪器；当活塞打开后，流量计气体收集筒中的流体状态与井筒中的流体状态相同。

本发明的优点是：能够精确测量低产气井的产气量；除了测量产气量外该仪器还能够测量持气率。