CN101555788A - 双检测探头测调仪及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种双检测探头测调仪及其检测方法，所述的双检测探头测调仪包括电源接线端子、机电执行模块和投放导向模块，还包括控制检测模块与次级检测模块，控制检测模块设置在机电执行模块上方，而次级检测模块设置在机电执行模块的下方，上述的控制检测模块内设有控制电路和上级检测探头，上级检测探头与控制电连接，控制电路又电连接到上述的电源接线端子，上述的次级检测模块内设有次级检测探头，次级检测探头与控制检测模块的控制电路之间电连接。上级检测探头可测量从上一作业层流入的注水总量，下级检测探头可测量流入到下层的注水分量，将上述的注水总量减去上述的注水分量，得到注入到该作业层的实际注水量，测量更加准确。

Description

双检测探头测调仪及其检测方法

技术领域

本发明涉及石油开采领域，特别涉及测调仪的结构和检测方法。

背景技术

目前，在国内外石油生产领域，注水开采是一种极为重要的开采方式，而有关分层注水的控制与测量有这一技术的关键，以往和现在的测试手段和仪器设备都存在测控精度低、作业操作控制困难等不足，具体来说：

1.现有的测调仪只有一个检测探头，并采用递减法测量和计算各层的注水流量，因此，不可避免地存在较大的误差。

2.现有的测调仪的流量计不能采用其他原理的流量计进行替换，适应性不高。

3.现有的测调仪的微型电机扭矩输出通过双万向连轴器转换到输出对接部件，存在机构复杂、故障率高、扭矩损失大的问题；而且双万向连轴器的轴间角死区容易导致堵转卡夹等故障；采用这种结构还不具备双向360度旋转功能，只能单向调节堵塞器。

4.现有的测调仪的弹出臂机构不能调节伸出角度，导致对接困难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种双检测探头测调仪及其检测方法，提高测量精度，增强环境适应性，并提高弹出臂机构的传动效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：

一种双检测探头测调仪，其包括：电源接线端子、机电执行模块和投放导向模块，其特征在于：还包括控制检测模块与次级检测模块，上述的控制检测模块设置在机电执行模块上方，而上述的次级检测模块设置在机电执行模块的下方，上述的控制检测模块内设有控制电路和上级检测探头，上述的上级检测探头与控制电连接，控制电路又电连接到上述的电源接线端子，上述的次级检测模块内设有次级检测探头，上述的次级检测探头与控制检测模块的控制电路之间电连接。

其中：上述的上级检测探头以及次级检测探头是电磁测量探头、超声波测量探头或者是涡街技术测量探头。

其中：上述的控制检测模块上端与上述的电源接线端子之间是通过螺纹连接，控制检测模块下端通过螺纹连接上述控制检测模块，控制检测模块下端通过螺纹连接上述机电执行模块，机电执行模块下端通过螺纹连接上述次级检测模块，次级检测模块下端连接上述投放导向模块。

其中：次级检测模块下端通过螺纹连接一个配重体，配重体下端通过螺纹连接上述投放导向模块。

其中：上述的机电执行模块包括主管体与弹出臂机构，上述的主管体上端与上述的控制检测模块的下端连接；上述的弹出臂机构包括摆动轴、摆出臂、撑直轴和摆出立框，上述的摆出臂铰接在上述的主管体上并绕摆动轴旋转摆动，上述的摆出框铰接在上述的摆出臂的下端并绕撑直轴转动，在上述的摆出臂与主管体之间设有弹性机构，在上述的摆出立框与摆出臂之间也设有弹性机构，使摆出臂与摆出框能够摆动并保持在预定位置和预定角度；一个微型电机设置在上述的摆出臂内，微型电机的转动通过一个微型单万向联轴器与摆出立框内的一根传动输出轴联结，传动输出轴并把转动传输到摆出立框的下端的输出对接嘴，上述微型电机接收上述控制检测模块内的控制电路的控制信号而旋转。

其中：在上述的弹出臂机构的摆出立框内还设有缠绕收放机构，上述的缠绕收放机构包括软钢丝绳、啮合轴套、复位弹簧、微型离合器、啮合齿座以及顶开滑套，上述的啮合轴套与复位弹簧均套设在上述的传动输出轴上，且上述的复位弹簧将啮合轴套往下顶推，上述的啮合齿座设在啮合轴套下方，与啮合轴套之间设有可以相互传动的啮合齿，上述的啮合齿座还固结有微型离合器，并通过上述微型离合器与传动输出轴连动，上述的顶开滑套套设在上述啮合齿座外侧，一端与上述啮合轴套抵接，另一端延伸到摆出立框下端开口处，上述的软钢丝绳一端固结在啮合轴套上，另一端固结在主管体上。

其中：上述的软钢丝绳是通过一个单向轴承与主管体连接，单向轴承上还设有一个弹性装置，在常态下将单向轴承推抵在锁死状态。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：

一种双检测探头测调仪的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)投放测调仪系统到井下，依靠投放导向模块与管壁内的导向槽配合，使机电执行模块与井下堵塞器对接；

(2)通过上述的上级检测探头测量从上一作业层流入的注水总量，通过上述的下级检测探头测量流入到下层的注水分量；

(3)依靠上述的控制电路以及地面电脑终端，根据上述的上级检测探头以及下级检测探头测量的数据，将上述的注水总量减去上述的注水分量，得到注入到该作业层的实际注水量；

(4)上述的控制电路和地面电脑终端将计算得到的实际注水量与期望注水量作比较；若实际注水量不符合要求，则发送控制信号给上述的机电执行模块，以调节上述的井下堵塞器的开口大小，并回到上述步骤(2)；若实际注水量符合要求，则结束该层测调作业。

其中：上述的双检测探头测调仪的机电执行模块包括主管体、弹出臂机构和缠绕收放机构，在步骤(4)之后还可以包含下述步骤：

(5)先通过上述的缠绕收放机构将弹出臂机构收回，然后进行下一层注水量的测量与调节。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：

1.控制检测模块是对机电执行模块等发出控制指令同时检测作业层注水流量并采集相应的流量以及相关的压力等实时数据，不同以往测水系统的检测及采集数据方式，本发明是采用双电磁探头检测流经该作业层流量以及流经该作业层注水堵塞器之后的注水流量等参量，然后以二者数据差作为最终的数据予以采集并处理的模式，因此可以精确的调控、采集处理每单一作业层的注水数据，这是注水检测及数据采集模式的革新性变化。

2.由于电源接线端子、控制检测模块、机电执行模块、投放导向模块以及配配重体都可做为一个独立组成单元与测试仪主体脱离，尤其作为本发明关键机构之一的控制检测模块可以采用不同的测量原理实现测量，本发明可以实现分别采用电磁测量、超声波测量、涡街技术测量等，多模式或复合模式进行测量并反馈至控制，可以实现测量精度的比较和修正、提高，测量数据采集途径、方式更为丰富，输出模式更加灵活多样、科学合理。同时也有利于各部件的故障顺利排除和维护。

3机电执行模块是测调仪与注水井下不同深度层固定注流量的堵塞器实现对接调控的执行机构，本发明实现了单万向联轴器传递驱动对接部件的摆出和收回所需的运动，可以避免对接与调控的互相干扰，更确保了调控驱动的灵活方便。

4投放导向定位机构与机电执行机构的输出对接部件间的距离科学合理地缩短，仪器系统较目前市场上应用的相关产品机构简化缩小。从而便于导向定位更好地为输出对接的顺利实现服务。同时也有利于克服因注水管变形、内壁结垢等原因造成的导向定位与对接的困难。

5.缠绕收放机构的可调节，此机构可以根据生产作业现场实际需要调解探出对接部件的弹出角度，使测调仪的适应性更强。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的整体示意图；

图2是本发明的电源接线端子与控制检测模块的结构示意图；

图3是本发明的机电执行模块结构示意图；

图4是本发明弹出臂机构的结构示意图；

图5是本发明的摆出立框及其内部的缠绕收放机构的结构示意图；

图6是本发明的软钢丝绳与主管体的连接结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明的一个较佳实施例的整体示意图，在本实施例中，上述的双检测探头测调仪是通过井下电缆与地面电脑处理终端连接使用，其包括：电源接线端子1、控制检测模块2、机电执行模块3、次级检测模块4、投放导向模块6以及配重体5，其中：

上述的电源接线端子1用来连通地面电源、输出终端和测调仪系统；

结合图2所示，上述的控制检测模块2上端与上述的电源接线端子1之间是通过螺纹7连接，其中间是连通电路的接插件端子21，下端以螺纹7结构(其中有为微型电机供电的电线通过)和机电执行模块3连接；上述的控制检测模块2内设有控制电路和上级检测探头(电磁测量探头、超声波测量探头或者是涡街技术测量探头)，上述的上级检测探头与控制电路连接，控制电路又连接到上述的电源接线端子1；

如图3所示，上述的机电执行模块3包括主管体31、弹出臂机构32和缠绕收放机构34等，其中：

上述的主管体31上端与上述的控制检测模块2的下端螺纹7连接；

如图3所示，上述的弹出臂机构32包括摆动轴321、摆出臂322、微型电机323、摆出弹簧324、摆出立框325、撑直弹簧326和撑直轴327等，上述的摆出臂322铰接在上述的主管体31上并绕摆动轴321旋转摆动，上述的摆出框铰接在上述的摆出臂322的下端并绕撑直轴327转动，在上述的摆出臂322与主管体31之间，以及在上述的摆出立框325与摆出臂322之间均设有弹性机构，使摆出臂322与摆出框能够摆动并保持在预定位置和预定角度，在本实施例中，所述摆出臂322在摆出弹簧324的作用下摆出并带动摆出立框325等到达工作位置，同时在撑直弹簧326的辅助作用下确保摆出臂322和摆出立框325的空间相对位置，以利于和堵塞器的对接。

如图4所示，上述的微型电机323设置在上述的摆出臂322内，微型电机323的转动通过一个微型单万向联轴器328与摆出立框325内的一根传动输出轴329联结，并把转动传输到摆出立框325的下端的输出对接嘴330，上述微型电机323接收控制电路的控制信号，调节井下堵塞器的开口大小，从而调节注水量；

如图5所示，上述的缠绕收放机构34一体设在上述的弹出臂机构32的摆出立框325内，包括软钢丝绳341、啮合轴套342、复位弹簧343、微型离合器344、啮合齿座345以及顶开滑套346，上述的啮合轴套342与复位弹簧343均套设在上述的传动输出轴329上，且上述的复位弹簧343将啮合轴套342往下顶推，上述的啮合齿座345设在啮合轴套342下方，与啮合轴套342之间设有可以相互传动的啮合齿，上述的啮合齿座345还固结有微型离合器344，并通过上述微型离合器344与传动输出轴329连动，上述的顶开滑套346套设在上述啮合齿座345外侧，一端与上述啮合轴套342抵接，另一端延伸到摆出立框325下端开口处，上述的软钢丝绳341一端固结在啮合轴套342上，另一端固结在主管体31上。

在作业开始时，测调仪与堵塞器对接后，在测调仪系统重力影响下，堵塞器推抵上述顶开滑套346，连动上述的啮合轴套342压缩上述复位弹簧343，而啮合齿座345则随测调仪整体下行，从而与啮合轴套342脱开，传动输出轴329的正反转动360度都不影响软钢丝绳341的长短，而是调节堵塞器的开口大小。测水作业后，把测调仪系统上提，复位弹簧343推动啮合轴套342与固结在微型离合器344上的啮合齿座345啮合，此时给微型电机323发出收回指令，软钢丝绳341将随着传动输出轴329的转动而缠绕起来，并拉动上述的摆出立框325回收于主管体31。

如图6所示，上述的软钢丝绳341是通过一个单向轴承347与主管体31连接，单向轴承347上还设有一个弹性装置348(如弹簧)，在常态下将单向轴承347推抵在锁死状态。如此，在地面上，用力压缩弹性装置348，使单向轴承347处于可转动状态，则能够通过手动微调单向轴承347对软钢丝绳341的长短进行调节，即调整摆出立框325的弹出角度以利于在水管变形等情况下的对接。

如图1所示，上述的次级检测模块4上端通过螺纹(附图中省略)连接上述的机电执行模块3，下端通过螺纹(附图中省略)连接上述的配重体5(也可以采用其它连接方式，例如将次级检测模块4与配重体5设为一体结构)；上述的次级检测模块4内设有次级检测探头，上述的次级检测探头与上述的控制检测模块2的控制电路设有电线连接；

上述的投放导向模块6上端与配重体5下端通过螺纹7连接，其具体结构采用现有技术，在此不予赘述。

采用上述结构，测调仪可以方便且精确地测量各深度位置的注水量，具体过程如下：

(1)投放测调仪系统到井下以后导向爪进入管壁内的导向槽，在测调仪系统重力和导向槽的强制旋转导向机构作用下，测调仪随之旋转，使其弹出机构弹出方向在井下堵塞器的上方；

(2)弹出臂机构32的摆出立框325的对接嘴与井下堵塞器对接；

(3)通过上述的上级检测探头测量流从上一作业层流入的注水总量；通过上述的下级检测探头测量流入到下层的注水分量；

(4)上述的控制电路和地面电脑终端根据上述的上级检测探头以及下级检测探头测量的数据，将上述的注水总量减去上述的注水分量，得到注入到该作业层的实际注水量；这是迄今为止国内外最为精确的电动配水测控方法；

(5)上述的控制电路和地面电脑终端将计算得到的实际注水量与期望注水量作比较，若实际注水量不符合要求，则发送控制信号给上述的微型电机323，以调节上述的井下堵塞器的开口大小，然后回到上述步骤(3)；若实际注水量符合要求，则继续下述步骤；

(6)将测调仪上提，进行上一层注水量的测量与调节；或者，先通过上述的缠绕收放机构34将弹出臂机构32收回，然后进行下一层注水量的测量与调节。

本发明由于采用上述结构，不仅使得测量精度大大提高以外，还具有其它优点，总结如下：

1.控制检测模块是对机电执行模块等发出控制指令同时检测作业层注水流量并采集相应的流量以及相关的压力等实时数据，不同以往测水系统的检测及采集数据方式，本发明是采用双电磁探头检测流经该作业层流量以及流经该作业层注水堵塞器之后的注水流量等参量，然后以二者数据差作为最终的数据予以采集并处理的模式，因此可以精确的调控、采集处理每单一作业层的注水数据，这是注水检测及数据采集模式的革新性变化。

2.由于电源接线端子1、控制检测模块2、机电执行模块3、投放导向模块6以及配配重体都可做为一个独立组成单元与测试仪主体脱离，尤其作为本发明关键机构之一的控制检测模块2可以采用不同的测量原理实现测量，本发明可以实现分别采用电磁测量、超声波测量、涡街技术测量等，多模式或复合模式进行测量并反馈至控制，可以实现测量精度的比较和修正、提高，测量数据采集途径、方式更为丰富，输出模式更加灵活多样、科学合理。同时也有利于各部件的故障顺利排除和维护。

3机电执行模块3是测调仪与注水井下不同深度层固定注流量的堵塞器实现对接调控的执行机构，本发明实现了单万向联轴器传递驱动对接部件的摆出和收回所需的运动，可以避免对接与调控的互相干扰，更确保了调控驱动的灵活方便。

4投放导向定位机构与机电执行机构的输出对接部件间的距离科学合理地缩短，仪器系统较目前市场上应用的相关产品机构简化缩小。从而便于导向定位更好地为输出对接的顺利实现服务。同时也有利于克服因注水管变形、内壁结垢等原因造成的导向定位与对接的困难。

5.缠绕收放机构34的可调节，此机构可以根据生产作业现场实际需要调解探出对接部件的弹出角度，使测调仪的适应性更强。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双检测探头测调仪，其包括：电源接线端子、机电执行模块和投放导向模块，其特征在于：还包括控制检测模块与次级检测模块，上述的控制检测模块设置在机电执行模块上方，而上述的次级检测模块设置在机电执行模块的下方，上述的控制检测模块内设有控制电路和上级检测探头，上述的上级检测探头与控制电连接，控制电路又电连接到上述的电源接线端子，上述的次级检测模块内设有次级检测探头，上述的次级检测探头与控制检测模块的控制电路之间电连接。

2、根据权利要求1上述的双检测探头测调仪，其特征在于：上述的上级检测探头以及次级检测探头是电磁测量探头、超声波测量探头或者是涡街技术测量探头。

3、根据权利要求1上述的双检测探头测调仪，其特征在于：上述的控制检测模块上端与上述的电源接线端子之间是通过螺纹连接，控制检测模块下端通过螺纹连接上述控制检测模块，控制检测模块下端通过螺纹连接上述机电执行模块，机电执行模块下端通过螺纹连接上述次级检测模块，次级检测模块下端连接上述投放导向模块。

4、根据权利要求3上述的双检测探头测调仪，其特征在于：次级检测模块下端通过螺纹连接一个配重体，配重体下端通过螺纹连接上述投放导向模块。

5、根据权利要求1上述的双检测探头测调仪，其特征在于：上述的机电执行模块包括主管体与弹出臂机构，上述的主管体上端与上述的控制检测模块的下端连接；上述的弹出臂机构包括摆动轴、摆出臂、撑直轴和摆出立框，上述的摆出臂铰接在上述的主管体上并绕摆动轴旋转摆动，上述的摆出框铰接在上述的摆出臂的下端并绕撑直轴转动，在上述的摆出臂与主管体之间设有弹性机构，在上述的摆出立框与摆出臂之间也设有弹性机构，使摆出臂与摆出框能够摆动并保持在预定位置和预定角度；

一个微型电机设置在上述的摆出臂内，微型电机的转动通过一个微型单万向联轴器与摆出立框内的一根传动输出轴联结，传动输出轴并把转动传输到摆出立框的下端的输出对接嘴，上述微型电机接收上述控制检测模块内的控制电路的控制信号而旋转。

6、根据权利要求5上述的双检测探头测调仪，其特征在于：在上述的弹出臂机构的摆出立框内还设有缠绕收放机构，上述的缠绕收放机构包括软钢丝绳、啮合轴套、复位弹簧、微型离合器、啮合齿座以及顶开滑套，上述的啮合轴套与复位弹簧均套设在上述的传动输出轴上，且上述的复位弹簧将啮合轴套往下顶推，上述的啮合齿座设在啮合轴套下方，与啮合轴套之间设有可以相互传动的啮合齿，上述的啮合齿座还固结有微型离合器，并通过上述微型离合器与传动输出轴连动，上述的顶开滑套套设在上述啮合齿座外侧，一端与上述啮合轴套抵接，另一端延伸到摆出立框下端开口处，上述的软钢丝绳一端固结在啮合轴套上，另一端固结在主管体上。

7、根据权利要求6上述的双检测探头测调仪，其特征在于：上述的软钢丝绳是通过一个单向轴承与主管体连接，单向轴承上还设有一个弹性装置，在常态下将单向轴承推抵在锁死状态。

8、一种双检测探头测调仪的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)投放测调仪系统到井下，依靠投放导向模块与管壁内的导向槽配合，使机电执行模块与井下堵塞器对接；

(2)通过上述的上级检测探头测量从上一作业层流入的注水总量，通过上述的下级检测探头测量流入到下层的注水分量；

(3)依靠上述的控制电路以及地面电脑终端，根据上述的上级检测探头以及下级检测探头测量的数据，将上述的注水总量减去上述的注水分量，得到注入到该作业层的实际注水量；

(4)上述的控制电路和地面电脑终端将计算得到的实际注水量与期望注水量作比较；若实际注水量不符合要求，则发送控制信号给上述的机电执行模块，以调节上述的井下堵塞器的开口大小，并回到上述步骤(2)；若实际注水量符合要求，则结束该层测调作业。

9、根据权利要求8上述的双检测探头测调仪的检测方法，其特征在于，上述的双检测探头测调仪的机电执行模块包括主管体、弹出臂机构和缠绕收放机构，在步骤(4)之后还可以包含下述步骤：

(5)先通过上述的缠绕收放机构将弹出臂机构收回，然后进行下一层注水量的测量与调节。

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