小直径浮漂式密度计的设计.pdf

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1、行业应用与交流《自动化技术与应用》2011年第30卷第8期ndustrialApplicationsandCommunications小直径浮漂式密度计的设计宁丽娟1．赵发顺1。于王莹2(1．牡丹江电子仪器有限责任公司，黑龙江牡丹江157011；2．东北农业大学，黑龙江哈尔滨150090)摘要：本文应用阿基米德原理和虎可定律，设计了一种能在油田抽油机井油、套管环形空间起下、测试井下流体密度的小直径浮漂式密度计。该仪器体积小，性能稳定，操作方便，解决了抽油机井环空测试井下流体密度的难题。关键词：外径；浮漂；单芯电缆中图分类号：TP29文献标识码：B文章编号：10037241(2011)0

2、8007904DesignofSmallDiameterFloatingDensityMeterNINGLi-juanl，ZHAOFa-sun1，YUJun—ying2(1．MudanjiangElectronicInstrumentCo．，Ltd．，Mudanjiang157011China；2．NortheastAgriculturalUniversity，Harbin150090China)Abstract：AsmalldiameterdensitymeterisdesignedbyapplyingArchimedesandHook’slaw．Itisusedtomeasuret

3、hedensityoffluidintheringformoilpipesinoi1wells．Keywords：externaldiameter；floating；single—corecable1引言法是基于阿基米德定律、虎克定律和差动变压器原理，环空测井[我国的大部分油田都采用5套管(即在小直径高压的条件下，将井下流体密度变化的物理量内径为124ram)和2油管(最大内径为89mm)组合，最转换为变化的电压。大间隙只有35mm】技术是评价井下生产动态一个极有根据阿基米德原理和弹簧受力公式，设计采用浮力的工具。油田开采中的油井由自喷(用油嘴生产)转入漂的重力与流体的浮力的差作为对弹

4、簧的拉力，当浮机械采油(抽油机开采)阶段后，抽油机将地下各油层的漂全部浸在流体里的时候，浮漂所受到的力可以用下油气水混合液抽到地面，再进行油水分离，随着油层含式表示：油量的下降，如何提高抽油效率已成为各油田开采中稳F潭=P．g．v(1)产高产急待解决的重大课题。浮漂对弹簧的拉力公式F拉：CK．△H(2)国内没有能在油井环型空间测试密度的直径小于25mm弹簧所受力与浮漂的重力及浮力的关系式：的仪器，只有自喷井内起下的中38ram的压差式密度计。F拉F重一F浮(3)目前国外只有放射性小直径密度计(中25ram)。用将式(1)、(2)代入式(3)得：放射性测量密度的仪器，使用时需要有防护措施

5、，使用F重CkCkpgv+gv(一△H)P浮+gv(一△H)(4)也比较麻烦。式中：一△H一弹簧的缩回量。2系统设计原理这个弹簧的缩回量(一△H)，也是铁芯在差动变压器抽油机井油套管环型空间内的流体密度的测试方内的向上位移量，它与差动变压器次级输出电压成正比，这个电压经过放大、压频转换得到与电压成正比的频率，进而得出弹簧缩回量与频率的关系式：收稿日期：2011—04—02《自动化技术与应用》2011年第30卷第8期行业应用与交流ndustrialApplicationsandCOmmunicatiOns～△H=kf(5)将(5)式代入(4)得：CkCkPP浮4-gv(～△I4)P浮4-

6、gv’k·f(6)式(6)表明了小直径密度计测得的频率与被测密度的关系。●●n============U式中：p一被测流体密度值；p浮一浮漂的平均密度值；CK一弹簧常数；g一重力加速度仪表常数；v一浮漂的体积；k一仪表常数；小直径浮蠢式密度计f与密度有关的频率值；差动变压器由同心分布在线圈骨架上一初级线图2系统原理框图圈P，二个级线圈S1和S2组成，线圈组件内有一个可自由移动的杆装磁芯(铁芯)，当铁芯在线圈内移3硬件实现动时，改变了空间的磁场分布，从而改变了初次级线3．1信号获取圈之间的互感量，当初级线圈供给一定频率的交变电压时，次级线圈就产生了感应电动势，随着铁芯的位由于市场所售的差

7、动变压器(位移传感器)的尺寸、置不同，次级产生的感应电动势也不同，这样就将铁耐压及使用温度都不适合井下的环境，我们自己设计了芯的位移量(既密度的变化量)转变成了电压信号E输这套系统，为了保证仪器的稳定性，所有的设计、选用出如图i【l】。的材料、器件选用耐腐蚀、耐高温、高压的。因为要用浮漂的重力与流体的浮力的差产生对弹簧的拉力作为线性段测量。这就要使浮子的平均密度恰到好处。浮子的密度大，作用在弹簧的力太大，需要弹簧钢丝的直经也大，这是小直经所不允