[发明专利]水平井气液两相流累积式模块化参数测井仪及控制系统

权利要求书

1.一种水平井气液两相流累积式模块化参数测井仪，其特征在于：包括依次连接的电路仓（7）、扶正器Ⅱ（6）、周向设有多个进液口的进液口管道（5）、橡胶集流器（4）、套设有扶正器Ｉ（2）的可控旋转式累积仓（3）和出液口管道（1），所述出液口管道（1）上设有出液口，所述可控旋转式累积仓（3）和出液口管道（1）之间还连接有一组或多组无阻流累积式参数测量模块（8）；所述无阻流累积式参数测量模块（8）包括连接可控旋转式累积仓（3）出口端的电路仓（7）、橡胶集流器（4）和套设有扶正器Ｉ（2）的可控旋转式累积仓（3）；所述可控旋转式累积仓（3）内设有近红外吸收式光纤探测系统（3-6）。

2.根据权利要求1所述的一种水平井气液两相流累积式模块化参数测井仪，其特征在于：所述可控旋转式累积仓（3）包括累积仓腔体（3-5），所述累积仓腔体（3-5）靠近橡胶集流器（4）的一侧底部设有可控进液口（3-3）、靠近出液口管道（1）的一侧底部设有可控出液口（3-2）；所述累积仓腔体（3-5）的中部外侧设有外壳凹槽，所述外壳凹槽内套接有密封圈（3-4）；所述累积仓腔体（3-5）的两侧端面上安装有近红外吸收式光纤探测系统（3-6），所述累积仓腔体（3-5）靠近出液口管道（1）的一侧端面连接有小型电机（3-1）。

3.根据权利要求2所述的一种水平井气液两相流累积式模块化参数测井仪，其特征在于：所述近红外吸收式光纤探测系统（3-6）由m(m≥3,m∈N^*)组沿轴向交错分布的近红外吸收式光纤传感器组成，所述近红外吸收式光纤传感器敏感区域均在可控旋转式累积仓（3）内；所述近红外吸收式光纤传感器包括近红外发射装置和近红外接收装置；所述m(m≥3,m∈N^*)组近红外吸收式光纤传感器分布在累积仓的两端面上，累积仓端面纵向相邻的两组近红外吸收式光纤传感器的距离均相等且横向位置交错，所述累积仓端面的纵向上设有k(k≥3,k∈N^*)个端面分隔线，m组近红外吸收式光纤传感器均匀设置在累积仓端面的纵向端面分隔线上。

4.根据权利要求3所述的一种水平井气液两相流累积式模块化参数测井仪，其特征在于：所述近红外发射装置和近红外接收装置与累积仓腔体（3-5）均通过螺纹密封连接，所述小型电机（3-1）与累积仓腔体（3-5）通过螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种水平井气液两相流累积式模块化参数测井仪，其特征在于：所述电路仓（7）内设有电路系统、方位传感器和角度传感器。

6.一种累积式模块化参数测井仪控制系统，应用于权利要求1-5任一项所述的水平井气液两相流累积式模块化参数测井仪，其特征在于，包括：

光发射模块，用于向近红外发射装置提供驱动电能，使近红外光源发射光线；

光接收模块，用于将近红外接收装置中的光能转换为电能；

信号处理模块，用于将收到的电信号进行差分、放大和模数转化操作，输出反应持气率信息的电压信号；

多通道程控开关，用于将近红外吸收式光纤探测系统（3-6）中m(m≥3,m∈N^*)组沿轴向交错分布的近红外吸收式光纤传感器进行分时开关工作；

继电器模块，用于控制可控进液口（3-3）及可控出液口（3-2）的开启和关闭状态；

电机驱动电路模块，用于为小型电机提供电能；

主控制器模块，用于控制小型电机工作状态及轴向近红外吸收式光纤探测系统（3-6）中m(m≥3,m∈N^*)组沿轴向交错排布的近红外发射装置和近红外接收装置的工作状态；

电源模块，用于向各模块提供电能；

定时器模块，与主控制器模块连接，利用主控制器模块对轴向近红外吸收式光纤探测系统（3-6）中m(m≥3,m∈N^*)组沿轴向交错分布的近红外吸收式光纤传感器进行分时数据采集；

可视化模块：用于向系统提供可视化操作界面。

7.根据权利要求6所述的一种累积式模块化参数测井仪控制系统，其特征在于：所述控制系统的控制步骤如下：

S1、所述测井仪安装在页岩气水平井气液分层流稳流区域中，打开橡胶集流器（4）、可控进液口（3-3）、可控出液口（3-2），使累积式模块化参数测井仪进入工作状态；

S2、在页岩气水平井气液分层流条件下，流体通过周向进液口流入测井仪可控旋转式累积仓（3）内，一段时间后，主控制器模块将可控进液口（3-3）和可控出液口（3-2）关闭，阻断流体继续流入可控旋转式累积仓（3）中；

S3、结合方位传感器和角度传感器，将可控旋转式累积仓（3）旋转一定角度，使得近红外吸收式光纤探测系统（3-6）平行于底面；

S4、当流体发生气液分离时，上层为气相，下层为液相；利用近红外吸收式光纤探测系统（3-6）分时依次获取可控旋转式累积仓（3）中近红外吸收式光纤传感器的响应值，进一步计算近红外吸收式光纤传感器高低电平突变位置；根据突变处位置确定累积仓腔体（3-5）中气相的累积高度，进而计算气相在腔体的气流量，从而实现对页岩气水平井气液分层流条件下的气流量、气含率的有效测量；

S5、基于多个可控旋转式累积仓（3）中轴向近红外吸收式光纤探测系统的响应值，获取累积式模块化参数测井仪气流量参数和气含率参数的均值；

S6、测量结束后进行下一次测量。