CN107101680A - 微流量计量系统以及微流量系统计量流量的方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种微流量计量系统以及微流量系统计量流量的方法，所述系统包括:毛细管，用于提供流体的流动场所；加压装置，用于驱动所述流体在所述毛细管中流动；光电传感装置，用于检测所述流体的前端界面是否到达所述毛细管的预设位置，并在所述前端界面到达所述预设位置时，输出前端界面到达信号；处理装置，用于接收所述前端界面到达信号，并根据所述前端界面到达信号、所述预设位置以及所述毛细管的尺寸，获取所述流体的流量。本申请实施例可以实现提高微流量测量精度的同时兼顾成本。

Description

微流量计量系统以及微流量系统计量流量的方法

技术领域

本申请涉及油气勘探开发技术领域，尤其是涉及一种微流量计量系统以及微流量系统计量流量的方法。

背景技术

油气勘探开发时，测定储层中流体的流动能力对布置井网，计算井距至关重要。现有技术中，通常使用人工计量法以及电子天平法等来测量流体流动情况。但在致密储层中，微米孔喉和纳米孔喉占比较高，流体流动空间较小，流体流动能力较弱，上述普通的流体计算法已经不再适用。

针对这一问题，先后又出现了针对微流量测量的毛细管计量法和激光计量法。但毛细管计量法测量精度较低。激光计量法虽然测量精度高但是造价高。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种微流量计量系统以及微流量计量系统计量流量的方法，以实现提高微流量测量精度的同时兼顾成本。

为达到上述目的，本申请第一方面实施例提供了一种微流量计量系统，所述系统包括：

毛细管，用于提供流体的流动场所；

加压装置，用于驱动所述流体在所述毛细管中流动；

光电传感装置，用于检测所述流体的前端界面是否到达所述毛细管的预设位置，并在所述前端界面到达所述预设位置时，输出前端界面到达信号；

处理装置，用于接收所述前端界面到达信号，并根据所述前端界面到达信号、所述预设位置以及所述毛细管的尺寸，获取所述流体的流量。

由上述本申请第一方面实施例可知，本申请实施例所提供的微流量计量系统包括了毛细管、加压装置、光电传感装置以及处理装置。其中，光电传感装置用来检测流体前端界面是否到达毛细管的预设位置，并在所述前端界面到达所述预设位置时，输出前端界面到达信号。处理装置用来根据所述前端界面到达信号、所述预设位置以及所述毛细管的尺寸，获取所述流体的流量。本实施例中，使用光电传感装置检测流体的前端界面，具有灵敏度高、反应快的优点，因此检测结果准确性较高。

为达上述目的，本申请第二方面实施例还提供了一种微流量计量系统计量流量的方法，所述方法包括：

在向毛细管中注入流体后，将光电传感装置设于所述毛细管的第一位置处；

控制加压装置驱动所述毛细管中的流体流动；

当所述光电传感装置检测到所述流体的前端界面到达所述第一位置处时，获取所述光电传感装置输出的第一前端界面到达信号；

将所述光电传感装置设于所述毛细管的第二位置处，当所述光电传感装置检测到所述流体的界面到达所述第二位置处时，获取所述光电传感装置输出的第二前端界面到达信号；

根据所述第一前端界面到达信号、所述第一位置、第一前端界面到达信号、所述毛细管的尺寸和所述第二位置，确定所述流体的流速。

由上述本申请第二方面实施例可知，本申请通过设于毛细管的预设位置处的光电传感装置检测毛细管中流体的前端界面是否到达所述预设位置处，并在所述前端界面到达预设位置处时，发送前端界面到达信号。再根据前端界面到达信号、预设位置以及毛细管的尺寸得到流量。本实施例中，使用光电传感装置检测流体的前端界面，具有灵敏度高、反应快的优点，因此检测结果准确性较高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，构成本申请实施例的一部分，并不构成对本申请实施例的限定。在附图中：

图1为本申请实施例的一种微流量计量系统示意图；

图2为本申请实施例的微流量计量系统计量流量的方法流程示意图；

图3为本申请实施例的另一种微流量计量系统示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请实施例的示意性实施例及其说明用于解释本申请实施例，但并不作为对本申请实施例的限定。

下面结合附图，对本申请实施例的具体实施方式作进一步的详细说明。

参考图1所示，本申请实施例所提供的一种微流量计量系统，可以包括以下几个部分。所述微流量计量系统可用来测量微米及纳米级微小孔喉中的液体流量。所述微流量计量系统的测量结果准确性较高，并且造价低。

毛细管101，用于提供流体的流动场所。

在本实施例中，所述毛细管101可以为直径为微米级或者纳米级的玻璃管。所述毛细管101可以用来模拟致密储层中的微小孔喉，从而评价所述致密储层中流体的流动能力。在本实施例中，为了得到毛细管101中的流量，所述毛细管101的尺寸可以是预先已知的。所述尺寸可以包括：直径或半径等。

加压装置102，用于驱动所述流体在所述毛细管101中流动。

在本实施例中，所述加压装置102为所述毛细管101中的流体流动提供动力。通常使用中，将所述加压装置102与所述毛细管101的一端相连接。并将所述毛细管101中与所述加压装置102相连接的一端称为毛细管101的入口。实验过程中，从入口向所述毛细管101中注入一定流体之后，所述流体就可以在所述压力装置102的压力作用下向前移动。

光电传感装置103，用于检测所述流体的前端界面是否到达所述毛细管101的预设位置，并在所述前端界面到达所述预设位置时，输出前端界面到达信号。

在本实施例中，所述光电传感装置103可以包括光电传感器。所述光电传感器可以是采用光电元件作为检测元件的传感器。所述光电传感器首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。所述预设位置通常大于一个，并且所述预设位置之间的距离可以是已知的。例如，所述预设位置可以包括2个，并且这两个预设位置之间距离已知为10mm。当被测流体的前端界面到达所述毛细管101的预设位置时，所述光电传感器103就会检测到所述前端界面，从而产生相应前端界面到达信号。所述前端界面到达信号可以是具有特定特征的电信号。例如，在本申请的一个具体实施例中，在前端界面没有达到之前，所述光电传感装置103一直输出相对稳定的电信号，当前端界面到达预设位置处时，电信号就会发生改变，此时光电传感装置103就会输出的电信号就会发生改变，这个电信号发生改变的时刻所对应的时间就是前端界面达到预设位置的时间。

在本申请的一个实施例中，所述光电传感装置103可以为槽型光电传感器。所述槽型光电传感器的凹槽与所述毛细管相配合，用来检测所述毛细管中的流体前端界面。

处理装置104，用于接收所述前端界面到达信号，并根据所述前端界面到达信号、所述预设位置以及所述毛细管的尺寸，获取所述流体的流量。

在本实施例中，所述处理装置104可以包括具有数据接收与处理功能的处理器。所述处理装置104在接收到前端界面到达信号时，就会自动记录此时时间。所述毛细管101的尺寸可以包括：所述毛细管101的直径或半径等。在本实施例中，预设位置不止一个，并且已知各个预设位置之间的距离，这样就可以根据所述前端界面达到各个预设位置的时间以及毛细管101的半径，计算得到毛细管101中流体的流量。具体的，若预设位置为两个，就根据毛细管101的半径、两个预设位置之间的距离以及分别到达两个预设位置的时间，得到所述流体的流量。当然，在本申请的另一些实施例中，预设位置的数量可以大于2个，此时可以首先根据两两相邻的预设位置，求取各段内的流量，再求取各段内的流量的平均值。

由上述本申请实施例可知，本申请实施例所提供的微流量计量系统包括了毛细管101、加压装置102、光电传感装置103以及处理装置104。其中，光电传感装置103用来检测流体前端界面是否到达毛细管的预设位置，并在所述前端界面到达所述预设位置时，输出前端界面到达信号。处理装置104用来根据所述前端界面到达信号、所述预设位置以及所述毛细管的尺寸，获取所述流体的流量。本实施例中，使用光电传感装置检测流体的前端界面，具有灵敏度高、反应快的优点，因此检测结果准确性较高。

在本申请的另一个实施例中，不同预设位置之间的距离未知，此时就需要增加测量装置测量预设位置的具体位置信息。具体的，在本实施例中，一种微流量计量系统除了图1中所包括的各个部分之外，还可以包括以下部分。

测量装置105，用于获取所述预设位置的位置信息。

所述测量装置105可以包括具有测量长度功能的一类工具。例如，直尺，数字游标卡尺等。在本实施例中，所述预设位置的数量通常大于一个。所述位置信息可以包括各个预设位置所对应的刻度或者相邻两个预设位置之间的距离等。

数据采集装置106，用于在接收到所述光电传感装置103输出的前端界面到达信号时，获取所述位置信息，并输出所述位置信息。

在本实施例中，所述前端界面到达信号触发所述数据采集装置106获取测量装置105所测量到的位置信息，并发送所述位置信息。具体的，在本申请的一个实施例中，预设位置包括两处，分别是位置一和位置二。当数据采集装置接收到所述前端界面位置一的到达信号时，数据采集装置获取数字游标卡尺所测量的位置1的具体刻度信息，并发送所述位置1的具体刻度信息。同理，所述数据采集装置获取位置2的具体刻度信息，并发送所述位置2的具体刻度信息。

在本实施例中，所述处理装置104功能就会有一定的调整，具体用于接收所述位置信息，并根据所述位置信息到达时间、所述位置信息和所述毛细管的尺寸，获取所述流体的流量。

在本实施例中，处理装置104一接收到所述位置信息，就会自动记录下所述位置信息到达时间。再结合所述位置信息和所述毛细管的半径，就可以得到所述流体的流量。

由上述实施例可知，由于事先未知预设位置的具体位置信息，就需要通过测量装置105去测量预设位置的具体位置信息，并通过数据采集装置106获取测量的结果。本实施例中，由于光电传感装置103检测界面灵敏度高、反应快，因此检测结果准确性较高。同时，由于数据采集装置106自动获取位置信息，避免人为误差，从而进一步提高了测量结果准确性。

在本申请的一个实施例中，一种微流量计量系统除了上述各个实施例所述的各个部分之外，还可以包括：显示装置，用于显示所述位置信息、所述位置信息到达时间、所述流量和/或操作提示。在本实施例中，所述显示装置可以不止一个。在本申请的一种实施方式中所述显示装置可以直接从处理装置104中获取所述位置信息、所述位置信息到达时间和所述流量。当然在另一些实施方式中，所述显示装置可以直接从数据采集装置106中获取所述位置信息，此时所述位置信息到达时间可以通过所述显示装置内设的计时设备实现。具体的，所述计时设备记录下所述显示装置接收到位置信息的时间，记为所述位置信息到达时间。所述显示设备可以实时显示微流量计量系统所测量的结果，使实验过程直观清晰。所述操作提示可以包括：调整光电传感装置位置等。在本申请的一个具体实施例中，由于预设位置的数目不止一个，在检测到流体前端界面达到第一个预设位置后，就需要调整光电传感器的位置，此时所述显示装置可以显示“调整光电传感装置位置”的字样。所述显示装置的数目可以不止一个。

在本申请的一个实施例中，一种微流量计量系统还包括存储装置，用于存储所述位置信息、所述位置信息到达时间以及所述流量。所述存储装置可以与处理装置104相连接，自动保存处理装置104接收到的所述位置信息、所述位置信息以及计算得到的所述流量。

在本申请的一个实施例中，所述一种微流量计量系统还包括：

机械传动装置，与所述光电传感装置103相连接，用于调整所述光电传感装置103的位置。

动力装置，用于向所述机械传动装置提供调整所述光电传感装置103位置所需要的动力。

在本实施例中，由于计算毛细管中流体的流量需要获取毛细管中前端界面至少到达两个预设位置处的时间。因此，需要改变用来检测毛细管中前端界面是否到达预设位置处的装置的位置，即需要改变光电传感装置103的位置。在本实施例中，改变光电传感装置的位置通过了机械传动装置以及动力装置自动实现。所述机械传动装置可以包括：链条、皮带以及齿轮等。所述动力装置可以包括供电装置或风力装置等。

在本申请的另一个实施例中，所述一种微流量计量系统还包括用于起保护屏蔽作用的壳体。所述壳体既可以用来放置所述一种微流量计量系统的各个装置，又可以隔绝外界干扰，如温度以及压力等，提供一个相对封闭的测试环境。在本申请的一个具体实施例中，所述壳体包括：透明有机玻璃罩壳。使用透明有机玻璃罩壳可以直观显示整个测试过程并且有机玻璃可以抗有机类液体的腐蚀。

在本申请的一个实施例中，所述一种微流量计量系统还包括：支架，用于固定所述毛细管。在本申请的另一个实施例中，所述一种微流量计量系统还可以包括：基座，用于放置所述壳体。

如图2所示，本申请实施例提供了一种使用微流量系统计量流量的方法，所述方法可以包括以下几个步骤。该方法可以基于上述实施例所提供的微流量计量系统来计量流体的流量。

S201，在向毛细管中注入流体后，将光电传感装置设于所述毛细管的第一位置处。

在本实施例中，所述第一位置可以是所述流体将会流经的位置。所述第一位置的选择可以是实现设定好的，也可以是实验过程中，随机确定的。

S202，控制加压装置驱动所述毛细管中的流体流动。

在本实施例中，加压装置与所述毛细管的一端相连接，用于提供流体在毛细管中流动的动力。

S203，当所述光电传感装置检测到所述流体的前端界面到达所述第一位置处时，获取所述光电传感装置输出的第一前端界面到达信号。

在本实施例中，所述第一前端界面到达信号的描述可以参考之前实施例中前端界面到达信号的描述，重复之处不再赘述。

S204，将所述光电传感装置设于所述毛细管的第二位置处，当所述光电传感装置检测到所述流体的界面到达所述第二位置处时，获取所述光电传感装置输出的第二前端界面到达信号。

在本实施例中，所述第二位置应是在所述第一位置的基础上，顺着流体的流动方向确定的一个位置。换句话说，流体先流经所述第一位置，再流经所述第二位置。所述第一位置和第二位置可以预先知道也可以通过测量工具获得。当然在本申请的其他一些实施例中，还可以设定第三位置、第四位置等等。

S205，根据所述第一前端界面到达信号、所述第一位置、第一前端界面到达信号、所述毛细管的尺寸和所述第二位置，确定所述流体的流速。

在本实施例中，将所述第一前端界面到达信号所对应的时间、所述第一位置、所述第二前端界面到达信号所对应的时间、所述第二位置以及所述毛细管的半径，代入以下公式，计算得到所述流速。

Q＝((L₂-L₁)πR²)/(T₂-T₁)

式中，L₁表示第一位置；L₂表示第二位置；T₁表示第一前端界面到达信号所对应的时间；T₂表示第二前端界面到达信号所对应的时间；R表示毛细管的半径。

由上述实施例可知，本实施例基于上述实施例所提供的微流量计量系统来计量流体的流量。光电传感装置检测界面灵敏度高、反应快的优点，因此检测结果准确性较高。

如图3所示，为本申请的一个具体实施例，图3中1表示触摸屏及操作系统；2表示数字游标卡尺显示屏；3表示数字游标卡尺；4表示卡尺支架，5表示毛细管支架；6表示毛细管；7表示槽型光电传感器；8表示数据采集器；9表示处理装置；10表示透明有机玻璃罩壳；11表示加压装置。

测量过程中，数字游标卡尺3的游标与槽型光电传感器7固定连接，则数字游标卡尺3的游标在移动过程中与槽型光电传感器7之间就没有相对运动。测量时，先将所述数字游标卡尺3的游标设在离所述毛细管的入口不远处的第一测量点处，并保证此时流体界面还未达到所述第一测量点处。当槽型光电传感器7检测到所述流体前端界面时，数据采集器8就会自动获取此时游标卡尺的读数，并发送给触摸屏及操作系统1和处理装置9。触摸屏及操作系统1以及处理装置9内设的计时装置在接收到数据采集器8发送的游标卡尺度数的同时，就会各自记录到达时间。触摸屏及操作系统1可以将记录的到达时间以及游标卡尺度数显示出来，同时所述触目屏还可以显示类似“移动光电传感器”的操作提示。此时，顺着流体流动方向移动所述游标卡尺3的游标使其超过流体前端界面到达第二测量点。当槽型光电传感器7再次检测到所述流体界面时，数据采集器8就会自动获取此时游标卡尺的读数，并发送给触摸屏及操作系统1和处理装置9。触摸屏及操作系统1以及处理装置9内设的计时装置在接收到数据采集器8发送的游标卡尺度数的同时，就会再次各自记录到达时间。重复以上过程就可以得到流体流动过程中界面位置与时间关系，从而可以根据以下公式计算得到流体流量。

Q＝((L₂-L₁)πR²)/(T₂-T₁)

式中，L₁表示第一的测量点位置；L₂表示第二的测量点位置；T₁表示到达第一测量点时间；T₂表示到达第二测量点时间；R表示所述毛细管的半径。

以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种微流量计量系统，其特征在于，所述系统包括：

毛细管，用于提供流体的流动场所；

加压装置，用于驱动所述流体在所述毛细管中流动；

光电传感装置，用于检测所述流体的前端界面是否到达所述毛细管的预设位置，并在所述前端界面到达所述预设位置时，输出前端界面到达信号；

处理装置，用于接收所述前端界面到达信号，并根据所述前端界面到达信号、所述预设位置以及所述毛细管的尺寸，获取所述流体的流量。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

测量装置，用于获取所述预设位置的位置信息；

数据采集装置，用于在接收到所述光电传感装置输出的前端界面到达信号时，获取所述位置信息，并输出所述位置信息；

对应的，所述处理装置，用于接收所述位置信息，并根据所述位置信息到达时间、所述位置信息和所述毛细管的尺寸，获取所述流体的流量。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

显示装置，用于显示所述位置信息、所述位置信息到达时间、所述流量和/或操作提示。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

存储装置，用于存储所述位置信息、所述位置信息到达时间以及所述流量。

5.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

机械传动装置，与所述光电传感装置相连接，用于调整所述光电传感装置的位置；

动力装置，用于向所述机械传动装置提供调整所述光电传感装置位置所需要的动力。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光电传感装置包括：槽型光电传感器，所述槽型光电传感器的凹槽与所述毛细管相配合。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括保护壳体。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述壳体包括：透明有机玻璃罩壳。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：支架，用于固定所述毛细管。

10.一种使用权利要求1所述的微流量计量系统计量流量的方法，其特征在于，所述方法包括：

在向毛细管中注入流体后，将光电传感装置设于所述毛细管的第一位置处；

控制加压装置驱动所述毛细管中的流体流动；

当所述光电传感装置检测到所述流体的前端界面到达所述第一位置处时，获取所述光电传感装置输出的第一前端界面到达信号；

将所述光电传感装置设于所述毛细管的第二位置处，当所述光电传感装置检测到所述流体的界面到达所述第二位置处时，获取所述光电传感装置输出的第二前端界面到达信号；

根据所述第一前端界面到达信号、所述第一位置、第一前端界面到达信号、所述毛细管的尺寸和所述第二位置，确定所述流体的流速。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一前端界面到达信号、所述第一位置、第二前端界面到达信号、所述毛细管的尺寸和所述第二位置，确定所述流体的流速，具体包括：

将所述第一前端界面到达信号所对应的时间、所述第一位置、所述第二前端界面到达信号所对应的时间、所述第二位置以及所述毛细管的半径，代入以下公式，计算得到所述流速；

Q＝((L₂-L₁)πR²)/(T₂-T₁)

式中，L₁表示第一位置；L₂表示第二位置；T₁表示第一前端界面到达信号所对应的时间；T₂表示第二前端界面到达信号所对应的时间；R表示毛细管的半径。