本發(fā)明涉及油田生產(chǎn)測井、注水井分層流量測試所用的超聲波流量計工作筒，也可作為測試分層配注井的電磁流量計工作筒。

背景技術(shù)：

國內(nèi)外油田廣泛應(yīng)用的超聲波流量計工作筒，主要包括通訊接頭固定座、線路板架、溫度壓力計座、密封接線柱、超聲波傳感器壓緊環(huán)、進(jìn)（出）液口及接線口壓蓋等零件，這些零件主要用于安裝通訊接頭、電路板、傳感器部件及導(dǎo)線布置，無集流、定位功能。

超聲波流量計標(biāo)定和測試時，工作筒均居中，水流同時經(jīng)過油管及流量計導(dǎo)流腔，經(jīng)軟件回放后根據(jù)儀器檢測到的相位差及刻度數(shù)據(jù)計算出水量。測試位置變化或死油等造成管柱縮徑后將嚴(yán)重影響測試結(jié)果。

因超聲波流量計工作筒無集流、定位功能，所以流量計在低流量區(qū)域分辨率差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種坐封式超聲波流量計工作筒，可消除測試管柱縮徑誤差，固定測試位置，實現(xiàn)流量集流式測試，提高儀器在低流量區(qū)域的分辨率，提高測試結(jié)果的重復(fù)度。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種坐封式超聲波流量計工作筒，包括電路工作筒、密封機(jī)構(gòu)、定位器；

所述電路工作筒，包括線路筒外殼，線路筒外殼內(nèi)固定線路板架，線路筒外殼的上端口內(nèi)固定通訊接頭固定座，通訊接頭固定連接在通訊接頭固定座上，線路筒外殼的底部內(nèi)置壓力計座，線路筒外殼的下端口固定密封接線短接，密封接線短接上固定密封接線柱；

所述密封機(jī)構(gòu)，包括密封筒、皮碗及支撐滑套，密封筒的上端口與密封接線短接螺紋連接；密封筒上設(shè)置接線口及過線槽，密封筒內(nèi)安裝上流量傳感器及下流量傳感器；密封筒外分別設(shè)置上橡膠密封接線柱及下橡膠密封接線柱；上流量傳感器及下流量傳感器的通訊線由接線口引入，上流量傳感器通訊線接于上橡膠密封接線柱，下流量傳感器通訊線經(jīng)過線槽接于下橡膠密封接線柱；在上流量傳感器及下流量傳感器之間的密封筒壁上還設(shè)置進(jìn)液口及出液口；其特征在于：所述密封筒的下端插入支撐滑套內(nèi)，并在支撐滑套上端口與密封筒之間套有皮碗，皮碗壓蓋壓緊皮碗，支撐滑套壁上固定密封筒限位擋銷；

所述定位器，包括定位主體、若干支撐爪、支撐爪鎖塊、鎖塊壓簧、凸輪、凸輪爪及錐形引鞋，所述定位主體與支撐滑套的下端螺紋連接，定位主體外壁上沿周向均布若干支撐爪槽；所述支撐爪，其上端利用連接銷軸與定位主體連接，并在支撐爪與定位主體壁之間設(shè)置彈簧，壓縮彈簧，支撐爪縮回至支撐爪槽內(nèi)；定位主體中心設(shè)置腔體，腔體內(nèi)從上至下固定有支撐爪鎖塊及凸輪，且對應(yīng)于凸輪的腔體壁上對稱設(shè)置凸輪孔，定位主體的下端螺紋連接錐形引鞋；

所述支撐爪鎖塊，其基體為帶有下底的圓筒，支撐爪鎖塊上端口設(shè)置支撐爪鎖定結(jié)構(gòu)，在支撐爪鎖塊兩側(cè)相對面分別設(shè)置縱向條形孔，支撐爪鎖塊利用貫穿兩縱向條形孔的鎖塊擋銷固定在定位主體上，且在鎖塊擋銷與支撐爪鎖塊的底部之間設(shè)置鎖塊壓簧，支撐爪鎖塊下底的下端面上設(shè)置凸輪卡槽；

所述凸輪，利用凸輪軸固定在定位主體上，距離凸輪軸距離最大的凸輪邊緣可卡在支撐爪鎖塊的凸輪卡槽內(nèi)并壓縮鎖塊壓簧；凸輪體上設(shè)置凸輪爪槽，凸輪爪槽兩側(cè)設(shè)置凸輪爪連接孔，兩連接孔的中心連線與凸輪軸平行，凸輪爪通過扭簧及銷釘固定安裝在凸輪爪槽內(nèi)，凸輪爪槽限制凸輪爪順時針轉(zhuǎn)動，允許凸輪爪逆時針轉(zhuǎn)動，凸輪爪的自由端從凸輪孔中伸出。

本發(fā)明的有益效果：

本申請的坐封式超聲波流量計工作筒中設(shè)計的定位器實現(xiàn)了儀器定位于配水器花籃處測試，消除了原有超聲波流量計因測停位置（此位置可能存在管柱縮徑）不易控制造成的流量測試誤差。設(shè)計的密封機(jī)構(gòu)具有集流作用，測試時水流全部通過超聲波流量計導(dǎo)流腔，因?qū)Я髑粰M截面積固定從而消除了管柱縮徑誤差；導(dǎo)流腔內(nèi)徑遠(yuǎn)小于油管內(nèi)徑，人為提高了水流速度、擴(kuò)展了檢測相位差、提高了超聲波流量計在低注入量井的測試準(zhǔn)確度和分辨率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明坐封式超聲波流量計工作筒的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是電路工作筒的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是密封機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是的定位器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5A是支撐爪的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5B是圖5A的俯視圖。

圖6A是支撐爪鎖塊的縱向剖視圖。

圖6B是支撐爪鎖塊的橫向剖視圖。

圖6C是圖6B中的A-A視圖。

圖7A是凸輪的主視圖。

圖7B是圖7A的A-A視圖。

圖7C是圖7A的俯視圖。

圖8A是凸輪爪的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8B是圖8A的俯視圖。

圖9是 坐封式超聲波流量計標(biāo)定曲線。

圖10 是非集流式超聲波流量計標(biāo)定曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

由圖1所示：一種坐封式超聲波流量計工作筒，包括電路工作筒I、密封機(jī)構(gòu)II、定位器III。

由圖2所示：所述電路工作筒I，包括線路筒外殼8，線路筒外殼8的上端設(shè)置線路筒密封盤根槽5，線路筒外殼8內(nèi)固定線路板架6，線路板架6的上端設(shè)置線路板架盤根槽4，線路板架6上還設(shè)置電路板固定螺孔7；線路筒外殼8的上端口內(nèi)固定通訊接頭固定座2，通訊接頭1通過緊固螺絲3連接在通訊接頭固定座2上，線路筒外殼8的底部內(nèi)置壓力計座10，線路筒外殼8的下端口固定密封接線短接11，線路板架6的下端與密封接線短接間設(shè)置防轉(zhuǎn)頂絲9，密封接線短接11上固定密封接線柱12。

由圖3所示：所述密封機(jī)構(gòu)II，包括密封筒13、皮碗23及支撐滑套24，密封筒13的上端口設(shè)置內(nèi)螺紋，與密封接線短接11的外螺紋固定連接；密封筒13上設(shè)置接線口15及過線槽19，密封筒13內(nèi)安裝上流量傳感器18A及下流量傳感器18B，并分別由傳感器壓緊環(huán)16固定；密封筒13外分別設(shè)置上橡膠密封接線柱17A及下橡膠密封接線柱17B；上流量傳感器18A及下流量傳感器18B的通訊線由接線口15引入，上流量傳感器通訊線接于上橡膠密封接線柱17A，并由接線口壓蓋螺絲14密封，下流量傳感器通訊線經(jīng)過線槽19接于下橡膠密封接線柱17B；在上流量傳感器18A及下流量傳感器18B之間的密封筒13上還設(shè)置進(jìn)液口20及出液口21；所述密封筒13的下端插入支撐滑套24內(nèi)，并在支撐滑套24上端口與密封筒之間套有皮碗23，皮碗壓蓋22壓緊皮碗23，支撐滑套24的壁上固定密封筒限位擋銷25，支撐滑套24下端設(shè)置內(nèi)螺紋。

由圖4所示：所述定位器III，包括定位主體26、兩個支撐爪30、支撐爪鎖塊31、鎖塊壓簧33、凸輪37、凸輪爪34及錐形引鞋39，所述定位主體26的上端與支撐滑套24的下端螺紋連接，定位主體26外壁上對稱設(shè)置兩支撐爪槽；結(jié)合圖5A、5B所示：所述支撐爪30，其上端利用連接銷軸28與定位主體連接，并在支撐爪30與定位主體壁之間設(shè)置彈簧29，壓縮彈簧29，支撐爪30縮回至支撐爪槽內(nèi)；定位主體26中心設(shè)置腔體，腔體內(nèi)從上至下固定有支撐爪鎖塊31及凸輪37，且對應(yīng)于凸輪37的腔體壁上對稱設(shè)置凸輪孔38，定位主體26的下端螺紋連接錐形引鞋39。

結(jié)合圖6A、6B、6C所示：所述支撐爪鎖塊31，其基體為帶有下底的圓筒，支撐爪鎖塊31上端口設(shè)置支撐爪鎖定結(jié)構(gòu)31-1，在支撐爪鎖塊31兩側(cè)相對面分別設(shè)置縱向條形孔31-2，支撐爪鎖塊31利用貫穿兩縱向條形孔31-2的鎖塊擋銷32固定在定位主體上，且在鎖塊擋銷32與支撐爪鎖塊31的底部之間設(shè)置鎖塊壓簧33，支撐爪鎖塊31下底的下端面上設(shè)置凸輪卡槽31-3。

結(jié)合圖7A、7B、7C、8A、8B所示：所述凸輪37，利用凸輪軸35固定在定位主體26上，距離凸輪軸距離最大的凸輪邊緣可卡在支撐爪鎖塊31的凸輪卡槽31-3內(nèi)并壓縮鎖塊壓簧33；凸輪體上設(shè)置凸輪爪槽37-1，凸輪爪槽37-1兩側(cè)設(shè)置凸輪爪連接孔37-2，兩連接孔37-2的中心連線與凸輪軸35平行，凸輪爪34通過扭簧36及銷釘固定安裝在凸輪爪槽37-1內(nèi)，凸輪爪34可以繞銷釘逆時針轉(zhuǎn)動一定角度，而凸輪爪槽37-1限制凸輪爪34順時針轉(zhuǎn)動，凸輪爪34的自由端從凸輪孔38中伸出。

儀器下井前，壓縮彈簧29，將支撐爪30壓至支撐爪槽內(nèi)，上推支撐爪鎖塊31底部，壓縮鎖塊壓簧33，支撐爪鎖塊31上端口鎖定支撐爪30，撥轉(zhuǎn)凸輪37使其距離凸輪軸距離最大的凸輪邊緣卡在支撐爪鎖塊31底部的凸輪卡槽處，鎖定凸輪37，支撐爪處于閉合狀態(tài)。

下放儀器時，因凸輪爪34凸出定位器主體26，且凸輪爪34能逆時針轉(zhuǎn)動一定角度，所以儀器可以順利通過各級配水器；儀器下至球座校深后上提，在通過最底端配水器時，因凸輪爪不能順時針轉(zhuǎn)動，且凸輪爪34處外徑大于配水器通徑，所以，凸輪爪外緣刮壁，受到向下的作用力，該作用力傳遞給凸輪，促使凸輪脫離支撐爪鎖塊31下底上的凸輪卡槽，凸輪37下轉(zhuǎn)，同時支撐爪鎖塊31在鎖塊壓簧33的反彈力作用下縮回，從而釋放被壓縮在支撐爪槽內(nèi)的支撐爪30。繼續(xù)下放儀器后支撐爪30沿配水器導(dǎo)向體移動，支撐爪30支撐在配水器花籃處實現(xiàn)定位功能。皮碗23在重力作用下處于壓縮狀態(tài)，此時皮碗23正好密封在配水器中心通道處形成集流。按相關(guān)要求測試分層注水量后上提至上一級配水器，下放定位后再測試分層注水量，直至完成所有測試層段。

下面對坐封式超聲波流量計與非集流式超聲波流量計進(jìn)行分辨率比對：

由圖9結(jié)合圖10所示：量程為200 m³/d時，坐封式超聲波流量計的分辨率為0.5533，而非集流超聲波流量計分辨率為2.1201?？梢娮馐匠暡髁坑嫷姆直媛蕿榉羌魇匠暡髁坑嫷?.83倍。

當(dāng)測量0～30 m³/d清水時坐封式超聲波流量計的相位差從5.35°～51.30°，非集流式超聲波流量計的相位差從27.86°～40.12°，可見坐封式超聲波流量計測試低流量的分辨能力遠(yuǎn)高于非集流式超聲波流量計。