[发明专利]应用于油田分注井的非接触式流量测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种应用于油田分注井的非接触式流量测量装置及方法，该装置包括超声换能器控制单元、时差测量芯片电路、单片机控制电路，所述超声换能器控制单元设置两个并且分别井下管壁的上下游两侧，两个超声换能器控制单元之间形成夹角θ，两个所述超声换能器控制单元的接收端、发送端分别与时差测量芯片电路连接，所述时差测量芯片电路与单片机控制电路连接。本发明采用非接触方式测量，不受介质压力的影响，因此流体的粘度和密度等参数对其影响有限；耐高温性强，适用于各种流体，尤其是一些混合了易腐蚀、酸碱度高的物质的流体；精确度和灵敏度高，测量范围宽，测量稳定性和重复性好，应用范围广。

技术领域

本发明涉及油田注水测试技术领域，具体涉及一种应用于油田分注井的非接触式流量测量装置及方法。

背景技术

我国油田多为多层系、非均质构造，大多采用注水开发方式。由于层系多，各地层的物性差异较大，各地层吸水量不同，为了实时监测各注水层吸水状况，进行精细配水，提出了水井智能分层注水技术。

水井智能分层注水技术关键的技术是对水的流量进行准确测量和控制，目前各大油田采用比较广泛的技术是孔板差压法测流量，其原理是通过测量管道上、下游两侧产生静压力差来推导流量。但是孔板差压法有一些难以解决的缺陷，主要是压力损失较大，同时长期使用后孔板受腐蚀、磨损、结垢后，其精度下降很大，难以保证测量需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种应用于油田分注井的非接触式流量测量装置及方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种应用于油田分注井的非接触式流量测量装置，该装置包括超声换能器控制单元、时差测量芯片电路、单片机控制电路，所述超声换能器控制单元设置两个并且分别井下管壁的上下游两侧，两个超声换能器控制单元之间形成夹角θ，两个所述超声换能器控制单元的接收端、发送端分别与时差测量芯片电路连接，所述时差测量芯片电路与单片机控制电路连接。

上述方案中，每个所述超声换能器控制单元包括超声换能器、超声波发送增益可调驱动电路、超声波接收滤波电路、超声波放大电路，所述超声换能器设置在井下管壁，所述超声换能器的接收端与超声波发送增益可调驱动电路的发送端连接，所述超声波发送增益可调驱动电路的接收端与时差测量芯片电路的发送端连接，所述超声换能器的发送端通过超声波接收滤波电路、超声波放大电路与时差测量芯片电路的接收端连接；所述超声波发送增益可调驱动电路包括超声波驱动电路和超声波增益电路。

上述方案中，所述超声波驱动电路包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1至第十电阻R10、第一电感线圈L1，所述第一三极管Q1的第1端接地，第2端经并联的第五电阻R5和第二电容C2接入第一信号SIGN1，第3端经第三电阻R3与第二三极管Q2的第1端连接，所述第一三极管Q1的第1、2端之间并联第八电阻 R8；所述第二三极管Q2的第1端还经过第一电阻R1、第四电阻R4接入第二信号SIGN2，第2端一路接地，另一路经第一电容C1、第七电阻R7接于第三三极管Q3的第2端，第3端经第二电阻R2接于第一电阻R1和第四电阻R4之间并且接入电源VCC；所述第三三极管Q3的第1端经第九电阻R9、第六电阻R6接于第二信号SIGN2，第3端接于第四电阻R4和第二信号SIGN2之间，所述第三三极管Q3的第1、3端之间依次并联第三电容C3、第一电感线圈L1。

上述方案中，所述超声波增益电路包括模拟开关U1、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、运算放大器U2、第四电容C4，所述模拟开关U1的第4、13端分别接入电源-VCC及VCC，第3端一路与运算放大器U2的输出端连接，另一路依次通过第十四电阻R14 第十三电阻R13、第十二电阻R12、第十一电阻R11与第7端连接，第7端还与运算放大器U2的反相输入端，所述运算放大器U2的反相输入端另一路经过第四电容C4接入输入信号Ui，所述运算放大器U2的同相输入端通过第十五电阻 R15接地。