CN106640038B - 坐封式超声波流量计工作筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种坐封式超声波流量计工作筒，解决了超声波流量计工作筒无集流、定位功能，导致流量计在低流量区域分辨率差的问题。具体包括电路工作筒、密封机构、定位器；其中定位器的设计实现了仪器定位于配水器花篮处测试，消除了原有超声波流量计因测停位置不易控制造成的流量测试误差。密封机构的设计具有集流作用，测试时水流全部通过流量计导流腔，因导流腔横截面积固定从而消除了管柱缩径误差；导流腔内径远小于油管内径，人为提高了水流速度、扩展了检测相位差、提高了超声波流量计在低注入量井的测试准确度和分辨率。

Description

坐封式超声波流量计工作筒

技术领域

本发明涉及油田生产测井、注水井分层流量测试所用的超声波流量计工作筒，也可作为测试分层配注井的电磁流量计工作筒。

背景技术

国内外油田广泛应用的超声波流量计工作筒，主要包括通讯接头固定座、线路板架、温度压力计座、密封接线柱、超声波传感器压紧环、进（出）液口及接线口压盖等零件，这些零件主要用于安装通讯接头、电路板、传感器部件及导线布置，无集流、定位功能。

超声波流量计标定和测试时，工作筒均居中，水流同时经过油管及流量计导流腔，经软件回放后根据仪器检测到的相位差及刻度数据计算出水量。测试位置变化或死油等造成管柱缩径后将严重影响测试结果。

因超声波流量计工作筒无集流、定位功能，所以流量计在低流量区域分辨率差。

发明内容

本发明目的是提供一种坐封式超声波流量计工作筒，可消除测试管柱缩径误差，固定测试位置，实现流量集流式测试，提高仪器在低流量区域的分辨率，提高测试结果的重复度。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种坐封式超声波流量计工作筒，包括电路工作筒、密封机构、定位器；

所述电路工作筒，包括线路筒外壳，线路筒外壳内固定线路板架，线路筒外壳的上端口内固定通讯接头固定座，通讯接头固定连接在通讯接头固定座上，线路筒外壳的底部内置压力计座，线路筒外壳的下端口固定密封接线短接，密封接线短接上固定密封接线柱；

所述密封机构，包括密封筒、皮碗及支撑滑套，密封筒的上端口与密封接线短接螺纹连接；密封筒上设置接线口及过线槽，密封筒内安装上流量传感器及下流量传感器；密封筒外分别设置上橡胶密封接线柱及下橡胶密封接线柱；上流量传感器及下流量传感器的通讯线由接线口引入，上流量传感器通讯线接于上橡胶密封接线柱，下流量传感器通讯线经过线槽接于下橡胶密封接线柱；在上流量传感器及下流量传感器之间的密封筒壁上还设置进液口及出液口；其特征在于：所述密封筒的下端插入支撑滑套内，并在支撑滑套上端口与密封筒之间套有皮碗，皮碗压盖压紧皮碗，支撑滑套壁上固定密封筒限位挡销；

所述定位器，包括定位主体、若干支撑爪、支撑爪锁块、锁块压簧、凸轮、凸轮爪及锥形引鞋，所述定位主体与支撑滑套的下端螺纹连接，定位主体外壁上沿周向均布若干支撑爪槽；所述支撑爪，其上端利用连接销轴与定位主体连接，并在支撑爪与定位主体壁之间设置弹簧，压缩弹簧，支撑爪缩回至支撑爪槽内；定位主体中心设置腔体，腔体内从上至下固定有支撑爪锁块及凸轮，且对应于凸轮的腔体壁上对称设置凸轮孔，定位主体的下端螺纹连接锥形引鞋；

所述支撑爪锁块，其基体为带有下底的圆筒，支撑爪锁块上端口设置支撑爪锁定结构，在支撑爪锁块两侧相对面分别设置纵向条形孔，支撑爪锁块利用贯穿两纵向条形孔的锁块挡销固定在定位主体上，且在锁块挡销与支撑爪锁块的底部之间设置锁块压簧，支撑爪锁块下底的下端面上设置凸轮卡槽；

所述凸轮，利用凸轮轴固定在定位主体上，距离凸轮轴距离最大的凸轮边缘可卡在支撑爪锁块的凸轮卡槽内并压缩锁块压簧；凸轮体上设置凸轮爪槽，凸轮爪槽两侧设置凸轮爪连接孔，两连接孔的中心连线与凸轮轴平行，凸轮爪通过扭簧及销钉固定安装在凸轮爪槽内，凸轮爪槽限制凸轮爪顺时针转动，允许凸轮爪逆时针转动，凸轮爪的自由端从凸轮孔中伸出。

本发明的有益效果：

本申请的坐封式超声波流量计工作筒中设计的定位器实现了仪器定位于配水器花篮处测试，消除了原有超声波流量计因测停位置（此位置可能存在管柱缩径）不易控制造成的流量测试误差。设计的密封机构具有集流作用，测试时水流全部通过超声波流量计导流腔，因导流腔横截面积固定从而消除了管柱缩径误差；导流腔内径远小于油管内径，人为提高了水流速度、扩展了检测相位差、提高了超声波流量计在低注入量井的测试准确度和分辨率。

附图说明

图1是本发明坐封式超声波流量计工作筒的结构示意图。

图2是电路工作筒的结构示意图。

图3是密封机构的结构示意图。

图4是的定位器结构示意图。

图5A是支撑爪的结构示意图。

图5B是图5A的俯视图。

图6A是支撑爪锁块的纵向剖视图。

图6B是支撑爪锁块的横向剖视图。

图6C是图6B中的A-A视图。

图7A是凸轮的主视图。

图7B是图7A的A-A视图。

图7C是图7A的俯视图。

图8A是凸轮爪的结构示意图。

图8B是图8A的俯视图。

图9是 坐封式超声波流量计标定曲线。

图10 是非集流式超声波流量计标定曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

由图1所示：一种坐封式超声波流量计工作筒，包括电路工作筒I、密封机构II、定位器III。

由图2所示：所述电路工作筒I，包括线路筒外壳8，线路筒外壳8的上端设置线路筒密封盘根槽5，线路筒外壳8内固定线路板架6，线路板架6的上端设置线路板架盘根槽4，线路板架6上还设置电路板固定螺孔7；线路筒外壳8的上端口内固定通讯接头固定座2，通讯接头1通过紧固螺丝3连接在通讯接头固定座2上，线路筒外壳8的底部内置压力计座10，线路筒外壳8的下端口固定密封接线短接11，线路板架6的下端与密封接线短接间设置防转顶丝9，密封接线短接11上固定密封接线柱12。

由图3所示：所述密封机构II，包括密封筒13、皮碗23及支撑滑套24，密封筒13的上端口设置内螺纹，与密封接线短接11的外螺纹固定连接；密封筒13上设置接线口15及过线槽19，密封筒13内安装上流量传感器18A及下流量传感器18B，并分别由传感器压紧环16固定；密封筒13外分别设置上橡胶密封接线柱17A及下橡胶密封接线柱17B；上流量传感器18A及下流量传感器18B的通讯线由接线口15引入，上流量传感器通讯线接于上橡胶密封接线柱17A，并由接线口压盖螺丝14密封，下流量传感器通讯线经过线槽19接于下橡胶密封接线柱17B；在上流量传感器18A及下流量传感器18B之间的密封筒13上还设置进液口20及出液口21；所述密封筒13的下端插入支撑滑套24内，并在支撑滑套24上端口与密封筒之间套有皮碗23，皮碗压盖22压紧皮碗23，支撑滑套24的壁上固定密封筒限位挡销25，支撑滑套24下端设置内螺纹。

由图4所示：所述定位器III，包括定位主体26、两个支撑爪30、支撑爪锁块31、锁块压簧33、凸轮37、凸轮爪34及锥形引鞋39，所述定位主体26的上端与支撑滑套24的下端螺纹连接，定位主体26外壁上对称设置两支撑爪槽；结合图5A、5B所示：所述支撑爪30，其上端利用连接销轴28与定位主体连接，并在支撑爪30与定位主体壁之间设置弹簧29，压缩弹簧29，支撑爪30缩回至支撑爪槽内；定位主体26中心设置腔体，腔体内从上至下固定有支撑爪锁块31及凸轮37，且对应于凸轮37的腔体壁上对称设置凸轮孔38，定位主体26的下端螺纹连接锥形引鞋39。

结合图6A、6B、6C所示：所述支撑爪锁块31，其基体为带有下底的圆筒，支撑爪锁块31上端口设置支撑爪锁定结构31-1，在支撑爪锁块31两侧相对面分别设置纵向条形孔31-2，支撑爪锁块31利用贯穿两纵向条形孔31-2的锁块挡销32固定在定位主体上，且在锁块挡销32与支撑爪锁块31的底部之间设置锁块压簧33，支撑爪锁块31下底的下端面上设置凸轮卡槽31-3。

结合图7A、7B、7C、8A、8B所示：所述凸轮37，利用凸轮轴35固定在定位主体26上，距离凸轮轴距离最大的凸轮边缘可卡在支撑爪锁块31的凸轮卡槽31-3内并压缩锁块压簧33；凸轮体上设置凸轮爪槽37-1，凸轮爪槽37-1两侧设置凸轮爪连接孔37-2，两连接孔37-2的中心连线与凸轮轴35平行，凸轮爪34通过扭簧36及销钉固定安装在凸轮爪槽37-1内，凸轮爪34可以绕销钉逆时针转动一定角度，而凸轮爪槽37-1限制凸轮爪34顺时针转动，凸轮爪34的自由端从凸轮孔38中伸出。

仪器下井前，压缩弹簧29，将支撑爪30压至支撑爪槽内，上推支撑爪锁块31底部，压缩锁块压簧33，支撑爪锁块31上端口锁定支撑爪30，拨转凸轮37使其距离凸轮轴距离最大的凸轮边缘卡在支撑爪锁块31底部的凸轮卡槽处，锁定凸轮37，支撑爪处于闭合状态。

下放仪器时，因凸轮爪34凸出定位器主体26，且凸轮爪34能逆时针转动一定角度，所以仪器可以顺利通过各级配水器；仪器下至球座校深后上提，在通过最底端配水器时，因凸轮爪不能顺时针转动，且凸轮爪34处外径大于配水器通径，所以，凸轮爪外缘刮壁，受到向下的作用力，该作用力传递给凸轮，促使凸轮脱离支撑爪锁块31下底上的凸轮卡槽，凸轮37下转，同时支撑爪锁块31在锁块压簧33的反弹力作用下缩回，从而释放被压缩在支撑爪槽内的支撑爪30。继续下放仪器后支撑爪30沿配水器导向体移动，支撑爪30支撑在配水器花篮处实现定位功能。皮碗23在重力作用下处于压缩状态，此时皮碗23正好密封在配水器中心通道处形成集流。按相关要求测试分层注水量后上提至上一级配水器，下放定位后再测试分层注水量，直至完成所有测试层段。

下面对坐封式超声波流量计与非集流式超声波流量计进行分辨率比对：

由图9结合图10所示：量程为200 m³/d时，坐封式超声波流量计的分辨率为0.5533，而非集流超声波流量计分辨率为2.1201。可见坐封式超声波流量计的分辨率为非集流式超声波流量计的3.83倍。

当测量0～30 m³/d清水时坐封式超声波流量计的相位差从5.35°～51.30°，非集流式超声波流量计的相位差从27.86°～40.12°，可见坐封式超声波流量计测试低流量的分辨能力远高于非集流式超声波流量计。

Claims (1)

1.一种坐封式超声波流量计工作筒，包括电路工作筒、密封机构、定位器；

所述电路工作筒，包括线路筒外壳，线路筒外壳内固定线路板架，线路筒外壳的上端口内固定通讯接头固定座，通讯接头固定连接在通讯接头固定座上，线路筒外壳的底部内置压力计座，线路筒外壳的下端口固定密封接线短接，密封接线短接上固定密封接线柱；

所述密封机构，包括密封筒、皮碗及支撑滑套，密封筒的上端口与密封接线短接螺纹连接；密封筒上设置接线口及过线槽，密封筒内安装上流量传感器及下流量传感器；密封筒外分别设置上橡胶密封接线柱及下橡胶密封接线柱；上流量传感器及下流量传感器的通讯线由接线口引入，上流量传感器通讯线接于上橡胶密封接线柱，下流量传感器通讯线经过线槽接于下橡胶密封接线柱；在上流量传感器及下流量传感器之间的密封筒壁上还设置进液口及出液口；

其特征在于：所述密封筒的下端插入支撑滑套内，并在支撑滑套上端口与密封筒之间套有皮碗，皮碗压盖压紧皮碗，支撑滑套壁上固定密封筒限位挡销；

所述定位器，包括定位主体、若干支撑爪、支撑爪锁块、锁块压簧、凸轮、凸轮爪及锥形引鞋，所述定位主体与支撑滑套的下端螺纹连接，定位主体外壁上沿周向均布若干支撑爪槽；所述支撑爪，其上端利用连接销轴与定位主体连接，并在支撑爪与定位主体壁之间设置弹簧，压缩所述弹簧，支撑爪缩回至支撑爪槽内；定位主体中心设置腔体，腔体内从上至下固定有支撑爪锁块及凸轮，且对应于凸轮的腔体壁上对称设置凸轮孔，定位主体的下端螺纹连接锥形引鞋；

所述支撑爪锁块，其基体为带有下底的圆筒，支撑爪锁块上端口设置支撑爪锁定结构，在支撑爪锁块两侧相对面分别设置纵向条形孔，支撑爪锁块利用贯穿两纵向条形孔的锁块挡销固定在定位主体上，且在锁块挡销与支撑爪锁块的底部之间设置锁块压簧，支撑爪锁块下底的下端面上设置凸轮卡槽；

所述凸轮，利用凸轮轴固定在定位主体上，距离凸轮轴距离最大的凸轮边缘可卡在支撑爪锁块的凸轮卡槽内并压缩锁块压簧；凸轮体上设置凸轮爪槽，凸轮爪槽两侧设置凸轮爪连接孔，两连接孔的中心连线与凸轮轴平行，凸轮爪通过扭簧及销钉固定安装在凸轮爪槽内，凸轮爪槽限制凸轮爪顺时针转动，允许凸轮爪逆时针转动，凸轮爪的自由端从凸轮孔中伸出。