CN1890582A - 通过井管的实时井下无线测量仪表 - Google Patents
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Abstract
一种遥测系统，具有：管道；SCADA盒，声学耦合到管道上；及插入在管道中的测量仪表，该测量仪表具有：声波发生器；耦合器，机械连接到声波发生器上，其中耦合器与管道是可接合的和可脱开的，其中耦合器当与管道接合时，限定在声波发生器与管道之间的声波传送路径；及信号控制器，与声波发生器通信。一种用来把在井孔中的信息从井下位置通信到地面的方法，该方法具有如下步骤：把井下测量仪表伸到在井孔内的管道中，其中井下测量仪表包括声波发生器；把井下测量仪表设置在管道中；及在井下测量仪表与管道之间通信声波信号。
Description
技术领域
本发明涉及油田通信和遥测系统。更具体地说，本发明涉及一种通过生产井管的声波无线通信系统。
背景技术
随着用于钻探、完井、生产、油气增强及储层管理的新工艺的开发，要求与温度、压力、及流量监视和井下装置控制有关的技术的进步。储层开发系统必须经常监视以保证最大产量。例如，对于砾石填充的生产系统，孔眼随时间堵塞，从而不保持最佳流量。为了恢复油井的产量，至今通常的做法是，把生产井管的整个长度拉出套管，以清理堵塞的井管孔眼，或者更换井管段，及然后把生产井管重新安装在套管内。这种任务费力、耗时并且昂贵。因而，为了保证更高效的生产和防止堵塞或阻塞，已经开发了井下监视器和控制系统。类似的问题产生于人工提升优化、储层压力监视等等。
在某些系统中，地面控制器硬连线到把信息传送到地面的井下传感器上。例如，缆线式生产测试工具(wire line production loggingtools)用来使用缆线式地面单元提供关于压力、温度、流量、γ射线及脉冲中子的井下数据。数据由地面计算机设备处理，并且然后把控制信号沿同一缆线或另外缆线传送回，以操纵井下系统的操作配置。
其它井下控制系统使用具有微处理机控制器、机电控制装置及传感器的远程计算机控制系统。微处理机控制器仅在通过来自外部源，如地面发射机，的致动信号的接收而致动时才传送控制信号。
井下控制系统通过无线和硬连线传送介质与地面控制系统对接。无线声波信号沿诸如生产套管或盘管之类的井管钻具组传送。声波传送也通过套管流、电线、滑线(slick line)、及井周围的地下土壤、井管流体和环形流体进行。声波发射机和接收机是熟知的。
声波井下控制系统要求在换能器与传送介质之间的固体机械连接。因而，声波井下控制系统永久地安装到井下设备中，以能够实现在声波发射机与声波传送介质之间的良好通信。
一种用来监视在生产井中的钻孔周围的形态的已知系统包括在具有至少两个钻孔的生产井中永久布置在井下的形态估计传感器，其中钻孔的至少一个是分支钻孔，检测形态参数的传感器通常不在该钻孔内。声波控制在井下被启动，而不用来自地面或来自其它外部源的启动控制信号。该系统具有井下传感器、井下机电装置、及井下计算机化控制电子设备，由此控制电子设备基于来自井下传感器的输入自动地控制机电装置。
该系统具有监视诸如压力、温度、流量、气体流入量等之类的各种实际井下状态参数的传感器。该系统也被预编程以确定实际状态参数是否落在可接收或最佳范围内。当实际环境状态落在可接收和最佳范围以外时，系统被预编程以操作滑动套筒、隔离装置、阀、可变闸门、穿入器、穿孔阀(perf valve)或气举工具。系统具有远程电源，并且独立于来自地面的任何控制而独立地操作。因而，改变系统操作参数的唯一方式是从井孔拔出带有并入的控制系统的整个生产设备、全部系统、或钻探设备，重新配置控制系统，及把整个设备重新插回井孔中。
永久井下系统只可以通过把整个井下设备拨出井孔而被修改、重新配置或维护。如上提到的那样，把生产井管的整个长度拨出套管而维护并且重新安装井下控制系统费力、耗时及昂贵。而且，一旦永久井下控制系统安装在井孔中，控制系统就被固定，并且在生产系统在井孔中的整个时间期间只有从一个位置操作。在某些用途中，希望在各种位置和在相对于整体生产系统的寿命的较短时间段内操作控制系统。
发明内容
本发明的第一方面在于一种通过井管系统，该通过井管系统使用电子设备、传感器及声波发生器，以获得用于通过井管传送到地面的通信的生产和信息数据。
根据本发明的一个方面，提供有一种用来通过管道把声波信号传送到接收机的测量仪表(gauge)，该测量仪表具有：声波发生器；耦合器，机械连接到声波发生器上，其中耦合器与管道是可接合的和可脱开的，其中耦合器当与管道接合时，限定了在声波发生器与管道之间的声波传送路径；及信号控制器，与声波发生器通信，其中仪表可插入到管道的内径中。
根据本发明的另一个方面，提供有一种地面系统，该地面系统具有：管道；SCADA盒，声学耦合到管道上；及插入在管道中的测量仪表，该测量仪表具有：声波发生器；耦合器，机械连接到声波发生器上，其中耦合器与管道是可接合的和可脱开的，其中耦合器当与管道接合时，限定在声波发生器与管道之间的声波传送路径；及信号控制器，与声波发生器通信。
根据本发明的又一个方面，提供有一种用来把在井孔中的信息从井下位置通信到地面的方法，该方法包括步骤：把井下测量仪表伸到在井孔内的管道中，其中井下测量仪表包括声波发生器；把井下测量仪表设置在管道中；及在井下测量仪表与管道之间通信声波信号。
本发明的目的、特征、及优点对于阅读随后的优选实施例描述的本领域技术人员将是显而易见的。
附图说明
通过参照附图阅读非限制性实施例的如下描述可更好地理解本发明，在附图中，几张图的每一张的类似部分用相同附图标记标识，并且附图按如下简要地描述：
图1是有无线基本系统安装在其中的井孔的模断面图。
图2是一种井下测量仪表的分解、立体图，其中套筒从主体拆除。
图3是有套筒装配到主体上的井下测量仪表的横断面、侧视图，其中三段是相同的：上部段、中部段、及下部段。
图4是在图3中表示的井下测量仪表的上部段的放大、横断面、侧视图。
图5是在图3中表示的井下测量仪表的中部段的放大、横断面、侧视图。
图6是在图3中表示的井下测量仪表的下部段的放大、横断面、侧视图。
然而，要注意，附图仅表明本发明的典型实施例，并因此不要认为限制其范围，因为本发明可以容许其它同样有效的实施例。
具体实施方式
参照图1，表示矿产井的横断面侧视图。本发明的无线井孔数字数据通信和检测系统(无线遥测系统10)使用压应力波通过生产管道6通信，以把数字数据从井孔1内传送到地面9。该系统包括无线传送硬件；声波发生器；用于数据获得、处理及功率管理的微处理器系统；压力和温度测量仪表；蓄电池组单元；及用于地面数据获得和处理的地面接收机/发射机盒7。基本系统、地面模块及通信的描述公开在专利申请10/381,766中，该专利申请通过参考包括在这里。地面接收机/发射机盒7可使用SCADA软件操作。声波以使与流体耦合和井管螺纹有关的损失最小的压缩模式沿生产管道6传播到地面9。在地面9处使用加速度仪或水听器探测数据。使用地面数据处理单元处理该数据。然后在与地面系统对接的个人计算机8中显示和存储该信息。
具体地说，井孔1延伸到大地地面9下面。套管2安装在井孔1中，并且从地面9向下延伸到井孔1中。井口3固定到在地面9以上的套管1上。井口3以典型方式装有防喷器4。流送管线5从井口3延伸，用来从井抽取生产流体。生产管道6从井口3、向下穿过套管2及进入井孔1的最下部分中延伸。
本发明的无线遥测系统10如图所示安装在井孔1中。具体地说，接收机/发射机盒7附加到井口3上，用来接收通过井口的声波传送。接收机/发射机盒7经任何传送装置与计算机8通信。例如，这些装置可以由电缆、电线、红外线、LED、微波、声波、或任何其它传送介质连接。
无线遥测系统10也包括井下测量仪表20，该测量仪表20安装在生产管道6的内径中。在测量仪表20与接收机/发射机盒7之间的通信由任何无线传送方法实现，包括：声波、声学应力波、光学的、光电的、电的、机电力、电磁力(“EMF”)、这些的任意组合、或任何其它传送介质。无线数据通信可以是单向的或双向的。
在声波遥测装置用来传送通信信号的场合，使用不受泵噪声或在系统中的其它噪声影响的振动频率。在一个实施例中，压电晶片用来产生声波信号。可选择地，磁阻材料可以用来产生声波信号。接收机/发射机盒7也可以包括接收从井下测量仪表20通过生产管道6向上传送的声波信号的无线收发机。无线收发机可以包括数据接收机和数据无线收发机，它们可以具有在数据传送技术领域的技术人员已知的类型。
依据井孔1的深度，一个或多个转发器(在图中未表示)可以以各种间隔定位在井下测量仪表20与接收机/发射机盒7之间。在本发明的一个实施例中，井下测量仪表20具有不带转发器的、以7位每秒传送的8,500英尺的传送范围。
无线遥测系统10可以用来使用无线通信而监视井下生产压力和温度。系统也可以提供把生产管道6用作用于数据传送的介质的、用于数字数据从井下到地面的可靠传送系统。而且，系统可以以较低成本安装，因为消除了从井中拨出井管的需要，例如，工具可以通过井管的内部下降在井孔中。系统也提供实时通信，该实时通信允许操作人员通过监视井下数据保持油气生产的完全控制。依据本发明的实施例，可以使用缆索、滑线或盘管从井孔取回工具。对于本发明的系统不要求电缆、夹具、馈通连接器及井口穿入器。
参照图2，表示使套筒21从主体22拆除的井下测量仪表20的立体图。主体22包含传感器、电子设备、及声波信号发生器。它也由用来把井下测量仪表20设置在生产管道6中的各种元件组成，从而声波信号可以从井下测量仪表20通信到生产管道6。套筒21滑动地安装到主体22的外部上，并且由剪力安全销38、39、58、59连接。剪力安全销58与槽25配对，剪力安全销59与槽26配对，剪力安全销38与槽27配对，及剪力安全销39与槽28配对，如下面更充分描述的那样。主体22具有两组滑道(slip)，上部滑道36和下部滑道56。当套筒21组装在主体22上时，上部和下部滑道36和56通过上部和下部窗口23和24露出。
参照图3，井下测量仪表20的横断面侧视图表示出套筒21与主体22装配在一起。井下测量仪表20在这里参照三段描述，这三段包括：上部段30、中部段40、及下部段50。
参照图4，表示井下测量仪表20的上部段30的放大、横断面、侧视图。上部段30具有上部子部件(sub)31，多个元件附加到该上部子部件31上。钓颈(fishing neck)32附加到上部子部件31的上端部上。在钓颈32下面，上部锥35组装到上部子部件31上。锥锁定螺母34在上部锥35后面拧到上部子部件31上。上端盖33滑动地附加到上部子部件31上在锥锁定螺母34与钓颈32之间。上部子部件31足够长，以允许上端盖33在轴向方向上在钓颈32与锥锁定螺母34之间滑动。套筒21附加到上端盖33上。上部滑道36设置在上部连接器环37中，其中上部连接器环37滑动地安装在上部子部件31上。如在图2中表示的那样，剪力安全销38与槽27配对，以把上部连接器环37连接到套筒21上。如图4中所示，当套筒21与主体22装配时，上部滑道36通过在套筒21中的上部窗口23露出。
参照图5，表明井下测量仪表20的中部段40的放大横断面侧视图。上部子部件31的底部部分延伸到中部段40的顶部中，并且下部子部件51的上部部分延伸到中部段40的底部中。上部子部件31和下部子部件51在结构上由隔离管41彼此连接。隔离管41与上部子部件31和下部子部件51配对，从而在子部件之间传送压缩力。具体地说，隔离管41的端部是渐缩的，从而隔离管41在内径处比在外径处长。隔离管41的渐缩端部分别与在上部子部件31和下部子部件51中的轴肩45和46配对。轴肩45和46向隔离管41倾斜，从而当隔离管41在上部子部件31与下部子部件51之间被压缩时，隔离管41的端部由轴肩45和46保持。套筒21表示成绕其它元件的外部同心地装配。
压电晶体42定位在隔离管41中，与上部子部件31的底部表面直接接触。锁定毂43抵靠压电晶体42的下端，并且锁定或拧到隔离管41中。因而，压电晶体42在上部子部件31与锁定毂43之间被可靠地挤压。因为压电晶体42在上部子部件31与锁定毂43之间被压缩，所以来自压电晶体42的声波信号有效传送到上部子部件31和隔离管41。密封件44定位在上部子部件31与隔离管41之间。类似地，密封件44定位在下部子部件51与隔离管41之间，从而隔离管41的内部与流体隔离。
下部连接器环57绕下部子部件51同心地定位。下部子部件51具有用来接合下部连接器环57的两个轴肩。下部连接器环57具有径向向内延伸以接合下部子部件51的轴肩的凸缘，从而下部连接器环57的上端部接合在下部子部件51上的轴肩之一，并且凸缘接合下部子部件51的另一个轴肩。在下部子部件51上的轴肩在向上、轴向方向上通过下部连接器环57限制运动。
参照图6，表示井下测量仪表20的下部段50的放大横断面侧视图。下部滑道56保持在下部连接器环57中在下部子部件51的相对侧上。下部锥55绕在下部连接器环57和下部滑道56下面的下部子部件51同心地定位。如在图2中表示的那样，下部滑道56由套筒21通过下部窗口24露出。而且，剪力安全销58从下部锥55穿过槽25延伸，以把下部锥55连接到套筒21上。剪力安全销59从下部连接器环57穿过槽26延伸，以把下部连接器环57连接到套筒21上。
再参照图6，下部段50也包括弹簧座52，该弹簧座52定位在下部锥55下面。棘轮弹簧53同心地驻留在弹簧座52的内部凹口中。棘轮弹簧53偏置成从弹簧座52径向向外膨胀。而且，棘轮弹簧53在其外表面上具有齿，以与在套筒21的内表面上的齿相啮合。当套筒21相对于弹簧座52在向上、轴向方向上被运动时，棘轮弹簧53跳过在套筒21上的齿。然而，棘轮弹簧53啮合该齿以防止套筒21相对于弹簧座52在向下、轴向方向上运动。
下部段50也具有电子模块54，该电子模块54定位在弹簧座52下面。交叉工具60附加到电子模块54的底部上。下部子部件51具有空心扩孔器61，该空心扩孔器61沿整个纵向轴线延伸。空心扩孔器61能够使电气导体从电子模块54和交叉工具60穿过下部子部件51上达压电晶体42。因而，来自电子模块54的命令信号通过下部子部件51通信到压电晶体42。交叉工具60也包含蓄电池、变压器、及数据获得模块。在可选择实施例中，电子模块54可以布置在与滑道段分离的外壳中。电子模块54包括微处理器电路、模数转换部分及声波发生器驱动器。
井下测量仪表20伸到在设置工具(未表示)，如E4设置工具或液压设置工具上的生产管道6中。在伸入位置中，上部子部件31从上端盖33延伸，并且上部滑道36和下部滑道56保持在套筒21的窗口23和24内。当井下测量仪表20到达在生产管道6中的希望位置时，操作人员通过操纵设置工具(未表示)而设置井下测量仪表20。设置工具向下推动钓颈32，并且向上推动上端盖33，从而上部子部件31、隔离管41、及下部子部件51相对于套筒21向下运动。这种相对运动使上部滑道36骑在上部锥35上并且使下部滑道56骑在下部锥55上。由此，滑道36和56由锥35和55径向向外推动，以使滑道36和56与生产管道6的内径接合。槽25、26、27及28的长度被精确地限定，以保证在上部和下部子部件31和51在之间被压缩时，上部和下部滑道36和56接合生产管道6。
具体地说，槽28和26足够长以允许套筒21在纵向方向上自由地运动以设置滑道。因而，剪力安全销39和59延伸到滑道28和26中以通过套筒21限制旋转运动，但不限制轴向运动。槽27比槽25短，从而上部滑道36设置在下部滑道56之前。具体地说，由于套筒21相对于主体22向上运动，所以剪力安全销38首先由槽27接合以举升上部连接器环37。在上部滑道已经开始在上部锥35上径向膨胀之后，剪力安全销58由槽25接合以举升下部锥55和设置下部滑道56。而且，当下部锥55相对于下部连接器环57和下部滑道56向上滑动时，下部锥55通过下部连接器环57把向上力施加在下部子部件31上。如以上提到的那样，下部连接器环57接合在下部子部件51上的轴肩。这个向上力进一步压缩在上部和下部子部件31和51之间的隔离管41，以保证由压电晶体42产生的声波有效地通过子部件31和51传导到滑道36和56，并且进入生产管道6中。
井下测量仪表20由棘轮弹簧53锁定在“设置”构造中。由于套筒21相对于弹簧座52向上运动，所以棘轮弹簧53跳过在套筒21的内侧上的齿。因而，当井下测量仪表20完全设置在生产管道6中时，棘轮弹簧53接合在套筒21的内侧上的齿，以把井下测量仪表20保持在“设置”构造中。
井下测量仪表20可以具有用于多重功能的两组滑道。它们用来通过把工具贴着生产管道6固定而把工具保持到位。上部滑道36防止测量仪表向下运动，而下部滑道56防止测量仪表向上运动。滑道的第二功能是把来自工具的声波信号耦合到生产管道6上。滑道贴着测量仪表施加显著量的力以把测量仪表保持到位。在本发明的一个实施例中，力由在位于测量仪表内、当设置工具拉动测量仪表的上端盖33而推动钓颈32时被压缩的弹簧产生。布置在套筒中的止动螺钉由允许滑道从工具释放的设置力剪切。在本发明的可选择例中，使用单组上部滑道而没有下部滑道，或者使用单组下部滑道而没有上部滑道。
在本发明的某些实施例中，井下测量仪表20的外径比生产管道6的内径足够小，以便即使在安装井下测量仪表20之后也允许生产流体穿过生产管道6流动。对于在2-7/8英寸与3-1/2英寸之间的生产管道尺寸，井下测量仪表20的外径可以是约2.08英寸。在本发明的一个实施例中，测量仪表是约12英尺长。
井下测量仪表20可以包括传感器29。如图5中所示，传感器29可以布置在下部连接器环57中。可选择地，传感器29可以配置在井孔1中的预定位置处。例如传感器29可以嵌在生产管道6中，或者可以由绳索连接到井下测量仪表20上。而且，可以由井下测量仪表20控制的多个无线工具、传感器、及测量仪表可以配置在生产管道6中。井下测量仪表20可以通过已知的各种数据传送技术与这些装置通信。具体地说，每个工具、传感器、及测量仪表可以具有唯一的数据地址，用于经单一通道或宽带传送的通信。而且，主/副数据通信可以用来与各个地址工具、传感器、及测量仪表通信。可选择地，在广播传送方案中，不同的数据传送频率可以用来与各个工具、传感器、及测量仪表通信。
工具、传感器、及测量仪表可以用来监视井孔1的物理特性、周围形态、及通过生产管道6的流体。物理特性包括温度、压力及流量。传感器可以包括监视油、水、或气体的纤维光学传感器。也可以使用能够监视化学能、机械能、电能或热能的可选择传感器。而且，传感器也可以监视压力、温度、流量、流体类型、电阻率、横井(cross-well)传音性、横井地震、打孔深度、流体特性、测井数据、及振动。传感器本身可以是磁阻传感器、压电传感器、石英传感器、纤维光学传感器、在蓝宝石上由硅构造的传感器、或任何已知的其它传感器。可以使用蓝宝石压力测量仪表。可以使用能够对于5,000psi测量仪表以1.2psi的压力测量仪表分辨率(可选择的0.3psi分辨率)监视在0与15,000psi之间的压力的压力测量仪表。对于温度传感器，温度补偿可以装入工具中。
电子模块54可以包括从传感器和测量仪表得到数据的数据获得工具。它也可以包括易失或非易失存储器，该存储器存储从传感器或测量仪表收集的数据，或者处理待传送的数据。存储器也可以用来缓冲用于传送协议的数据。在一个实施例中，提供500千字节的随机存取存储器。
本发明的一个实施例能够使用井下测量仪表对于生产管道的机械耦合通过井管配置和可恢复能力降低安装成本。本发明的实施例使用宽带传送技术，该宽带传送技术不受井管的声阻抗的影响，即系统在大多数井条件下都将适当地操作，而不必调谐传送系统。传送系统不受泵噪声的影响。
井下测量仪表的一个实施例利用在休眠模式期间要求小于100微安的电流消耗的极低功率电子设备。这对于30安培-小时蓄电池组把蓄电池寿命期望延长到3年。可以使用高效率声功率发生器技术，该技术对于每隔2分钟的传送把蓄电池组的寿命延长到2年。具体地说，减小从井下到地面传送的位数量的高效率通信编码使蓄电池功率使用最小。高速数据速率也可以用来提供每隔4秒的数据点更新。蓄电池组可以利用对于表面处置安全的固体锂技术。蓄电池组的描述公开在通过参考包括在这里的专利申请10/381,766中。
在本发明的某些实施例中，所有元件，包括电气元件，能够在-20与125摄氏度之间的温度下操作。这些实施例也可以能够承受10,000psi的外部压力。井下测量仪表可以在井孔中操作，对于单个蓄电池组传送数据3年。
通过使滑道与管道脱开可从井孔收回井下测量仪表。位于井下测量仪表的顶部上的钓颈可锁定到在绳缆、滑线或电线上的收回工具上，允许地面单元拨出工具。当位于工具的下部段上的剪力安全螺钉断裂时，可以释放滑道。
本发明的井下测量仪表设置在2-7/8英寸的井管中，在地面下面500英尺的位置处。井管充满水，并且在系统中没有其它噪声。在井下测量仪表设置在井管中之后，井下测量仪表监视温度和压力，并且通过井管用声波把结果传送到地面。测量仪表在约48分钟内每隔30秒更新温度和压力数据。系统使用嵌有XP-IO(版本75099TH100)的XP-IO个人计算机程序(版本85556TA250)。地面系统和个人计算机获得和处理从井孔工具接收的数据。贯穿整个试验，井下测量仪表传送86.6度F的温度。对于最初的十四分钟和最后的二十分钟，井下测量仪表传送124.55psi的压力。在十四与二十八分钟之间，井下测量仪表传送123.45psi的压力。
尽管在附图和以上描述中详细说明和描述了本发明，但该说明和描述要认为在文字方面是说明性的而不是限制性的，要理解，仅表示和描述了优选实施例，并且进入本发明的精神内的所有变更和修改都希望被保护。
Claims (10)
1.一种用来通过管道把声波信号传送到接收机的测量仪表，该测量仪表包括：
声波发生器；
耦合器，机械连接到声波发生器上，其中耦合器与管道是可接合的和可脱开的，其中耦合器当与管道接合时，限定了在声波发生器与管道之间的声波传送路径；及
信号控制器，与声波发生器通信，其中仪表可插入到管道的内径中。
2.根据权利要求1所述的测量仪表，其中，声波发生器包括压电晶体。
3.根据权利要求1所述的测量仪表，其中，声波发生器包括压电晶片。
4.根据权利要求1所述的测量仪表，其中，声波发生器包括磁阻材料。
5.根据权利要求1-4任一项所述的测量仪表，其中，耦合器包括：
滑道，包括生产管道接合表面；和
楔形件，包括与滑道滑动接触的锥形表面，由此当楔形件相对于滑道滑动时，强迫滑道与生产管道接合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的测量仪表，其中，耦合器包括：
子部件，沿测量仪表的纵向中心轴线延伸；
锥，同心地附加到子部件上；
连接器环，滑动地安装到子部件上；及
至少一个滑道，安装在连接器环的凹口中，
其中锥和连接器环的相对运动使锥在径向向外方向上推动至少一个滑道。
7.根据权利要求1-5任一项所述的测量仪表，其中，耦合器包括：
第一组滑道，定位在声波发生器的一个端部处；
第二组滑道，定位在声波发生器的相对端部处；及
设置机构，机械地连接到第一和第二组滑道上，其中当设置机构设置滑道时，设置机构把声波发生器与第一和第二组滑道声学耦合。
8.根据权利要求1-5任一项所述的测量仪表，其中，耦合器包括：
上部子部件，沿测量仪表的纵向中心轴线延伸；
上部锥，同心地附加到上部子部件上；
上部连接器环，滑动地安装到上部子部件上；
至少一个上部滑道，安装在上部连接器环的凹口中，
下部子部件，沿测量仪表的纵向中心轴线延伸；
下部锥，滑动地安装到下部子部件上；
下部连接器环，附加到下部子部件上；
至少一个下部滑道，安装在下部连接器环的凹口中，
外部套筒，与下部锥机械连通，
其中，在上部子部件与外部套筒之间的相对运动使至少一个上部滑道和至少一个下部滑道径向向外运动，并且使上部子部件和下部子部件向彼此推动。
9.根据权利要求1-5任一项所述的测量仪表，其中，耦合器包括：
第一组滑道，机械地连接到声波发生器上；
第二组滑道，机械地连接到声波发生器上；及
设置机构，机械地连接到第一和第二组滑道上，其中设置机构在它设置第二组滑道之前，设置第一组滑道。
10.根据权利要求1-5任一项所述的测量仪表，其中，耦合器包括：
上部子部件；
保持装置，连接到上部子部件上，它保持声波发生器与上部子部件相接触；
下部子部件，与保持装置相接触；及
外部套筒，机械地连接到下部子部件上，其中上部子部件、保持装置及下部子部件定位在外部套筒内，其中外部套筒和上部子部件的相对运动压缩在上部与下部子部件之间的声波发生器。
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