專利名稱：全井眼渦輪流量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種渦輪流量儀，可適用于海上或陸地石油鉆井的井內(nèi)流體流量檢測。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)油田普遍使用的流量測量儀工作在150°C 175°C，但是渦輪流量測量儀機械結(jié)構(gòu)復雜，采用的渦輪普遍較重，由于加工工藝等原因?qū)е聹u輪重心偏移，沒有精確處于軸心上，渦輪轉(zhuǎn)動帶動磁鋼在線圈上產(chǎn)生電動勢，對這種小電壓信號電路處理不精確， 這樣導致I、渦輪轉(zhuǎn)動在線圈上產(chǎn)生的小信號有時檢測不到，導致流量儀量不準；2、渦輪起排量大；3、在測量大流量時，渦輪將做高速離心轉(zhuǎn)動，導致軸尖磨損嚴重，從而使流量測量誤差增大。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種全井眼渦輪流量儀，以解決現(xiàn)有技術(shù)機械結(jié)構(gòu)復雜、渦輪起排量大等技術(shù)問題。本實用新型的技術(shù)方案如下全井眼渦輪流量儀，包括套接于可自由轉(zhuǎn)動的中心軸上的磁鋼和固定安裝于中心軸上的渦輪；其特殊之處在于渦輪的外圍軸對稱設(shè)置有多條板簧和用以將板簧撐起的連桿組件，這些板簧的兩端均固定于渦輪所在軸線上；在渦輪的底部安裝有渦輪收縮罩，渦輪收縮罩在中心軸上的軸向移動能夠帶動渦輪葉片伸縮開閉；連桿組件的多支連桿一端與渦輪收縮罩連接，另一端與相對應的板簧固定連接，將多條板簧撐起形成對渦輪保護的梭形框架。上述渦輪轉(zhuǎn)動采用滾珠軸承結(jié)構(gòu)。上述渦輪的優(yōu)選方案是由四片中心對稱的可伸縮式鈦合金渦輪葉片組成。本實用新型渦輪起動排量較低，在儀器下井過程中，通過油管時，渦輪葉片自動收縮，進入套管后渦輪葉片又自動張開，不影響儀器的起下，能很好地實現(xiàn)對井下產(chǎn)液流量的測量；其部件機械結(jié)構(gòu)簡單，方便施工現(xiàn)場人員操作，解決了傳統(tǒng)技術(shù)中流量部件結(jié)構(gòu)復雜，集成度低，功耗高，現(xiàn)場施工不方便、故障率較高的問題。

圖I為本實用新型的機械結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的全井眼渦輪的示意圖。圖3為本實用新型的流量信號處理電路。
具體實施方式
渦輪流量儀是應用流體動量矩原理實現(xiàn)流量測量的。其直接獲取流量信號的核心部件是渦輪、磁鋼和霍爾原件。在流體動量矩的作用下，流體沖擊渦輪葉片并帶動其旋轉(zhuǎn)；此時安裝在渦輪軸上的磁鋼隨渦輪一起轉(zhuǎn)動，當磁鋼經(jīng)過其附近預定位置上的霍爾元件時，霍爾原件就會輸出與磁鋼轉(zhuǎn)速成比例的脈沖信號，該信號經(jīng)整形后送入單片機內(nèi)部定時計數(shù)器進行計數(shù)，以此來測量流體的流量。由于本實用新型要工作在高溫175°C下，對部件機械結(jié)構(gòu)和電路元器件都要求具有耐高溫、高壓、耐腐蝕性能。選材上采用鈦合金使儀器本身既堅固耐用又輕便，方便施工現(xiàn)場人員操作。在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用板簧結(jié)構(gòu)，首先要求板簧要有足夠的彈力，在儀器下井過程中，通過油管時，渦輪葉片自動收縮，進入套管后渦輪葉片又自動張開，不影響儀器的起下；其次板簧對渦輪葉片還具有保護作用，避免葉片在油管或套管碰撞而損壞葉片； 最后板簧對渦輪葉片還具有扶正器的作用，保證渦輪葉片在下井時的良好居中性能；還采用了滾珠軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計，阻力小、轉(zhuǎn)動靈活、測量精度高；磁鋼處于半密封狀態(tài)，可預防吸附鐵屑，具有更強的適應性，其機械結(jié)構(gòu)如圖I所示，圖中I是渦輪，2是渦輪收縮罩，3是連桿，4是板簧，5是軸承，6是磁鋼。板簧收縮可帶動連桿向上運動，同時連桿拉動渦輪收縮罩運動收縮渦輪。同時要求渦輪葉片也具有耐高溫、高壓、耐腐蝕、堅固耐用等性能，因此材料選用鈦合金，采用三維軟件設(shè)計，加工中心制造，這樣可以使四個葉片大小一致，保證葉片的靜平衡和動平衡，使渦輪在轉(zhuǎn)動時重心不會偏移；其次渦輪葉片的重量和軸心的重量保證一定的比例，使渦輪轉(zhuǎn)動慣量小，保證一定的起排量；最后渦輪葉片的圓周覆蓋率要盡量的大，同樣保證一定的起排量。渦輪葉片機械結(jié)構(gòu)如圖2所示。流量信號處理電路如圖3所示。在流體動量矩的作用下，流體沖擊金屬渦輪并使之轉(zhuǎn)動，渦輪軸上的磁鋼也隨之轉(zhuǎn)動，磁鋼產(chǎn)生磁場穿過霍爾元件，使霍爾元件不停的導通與截止，形成相位相差90°的四路方波信號(每轉(zhuǎn)I個脈沖)，經(jīng)整形，復合成每轉(zhuǎn)8個脈沖，再經(jīng)U4A在其上升沿形成每轉(zhuǎn)8個脈沖，經(jīng)U4B在其下降沿形成每轉(zhuǎn)8個脈沖，經(jīng)U3B 復合成每轉(zhuǎn)16個脈沖。U5A根據(jù)兩路相差90°方波信號判斷方向，當U5-Pinl輸出高電平為正轉(zhuǎn)，輸出低電平為反轉(zhuǎn)。本實用新型可用于海上和陸地井溫不高于175°C、壓力不大于SOMPa的測井任務， 該檢測部件可獲取井內(nèi)流體流量參數(shù)，還可根據(jù)測井任務與其它測井參數(shù)部分組合連接， 方便的進行其他合適的測井任務。最終解決了傳統(tǒng)渦輪流量儀起排量大、渦輪磨損嚴重、可靠性差、誤差較大、故障率較高不能在中、高產(chǎn)井下工作等問題。在儀器下井過程中，通過油管時，渦輪葉片自動收縮，進入套管后渦輪葉片又自動張開，不影響儀器的起下，能很好地實現(xiàn)對井下產(chǎn)液流量的測量。
權(quán)利要求1.全井眼渦輪流量儀，包括套接于可自由轉(zhuǎn)動的中心軸上的磁鋼和固定安裝于中心軸上的渦輪；其特征在于渦輪的外圍軸對稱設(shè)置有多條板簧和用以將板簧撐起的連桿組件，這些板簧的兩端均固定于渦輪所在軸線上；在渦輪的底部安裝有渦輪收縮罩，渦輪收縮罩在中心軸上的軸向移動能夠帶動渦輪葉片伸縮開閉；連桿組件的多支連桿一端與渦輪收縮罩連接，另一端與相對應的板簧固定連接，將多條板簧撐起形成對渦輪保護的梭形框架。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全井眼渦輪流量儀，其特征在于所述渦輪轉(zhuǎn)動采用滾珠軸承結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全井眼渦輪流量儀，其特征在于所述渦輪由四片中心對稱的可伸縮式鈦合金渦輪葉片組成。
專利摘要本實用新型提供一種全井眼渦輪流量儀，以解決現(xiàn)有技術(shù)機械結(jié)構(gòu)復雜、渦輪起排量大等技術(shù)問題。該全井眼渦輪流量儀的渦輪的外圍軸對稱設(shè)置有多條板簧和用以將板簧撐起的連桿組件，這些板簧的兩端均固定于渦輪所在軸線上；在渦輪的底部安裝有渦輪收縮罩，渦輪收縮罩在中心軸上的軸向移動能夠帶動渦輪葉片伸縮開閉；連桿組件的多支連桿一端與渦輪收縮罩連接，另一端與相對應的板簧固定連接，將多條板簧撐起形成對渦輪保護的梭形框架。本實用新型部件機械結(jié)構(gòu)簡單，方便施工現(xiàn)場人員操作，解決了傳統(tǒng)技術(shù)中流量部件結(jié)構(gòu)復雜，集成度低，功耗高，現(xiàn)場施工不方便、故障率較高的問題。
文檔編號G01F1/56GK202350839SQ20112047438
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者馮力天, 孫俊偉, 楊帆 申請人:西安思坦儀器股份有限公司