专利名称：全井眼涡轮流量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种涡轮流量仪，可适用于海上或陆地石油钻井的井内流体流量检测。
背景技术：
目前，国内油田普遍使用的流量测量仪工作在150°C 175°C，但是涡轮流量测量仪机械结构复杂，采用的涡轮普遍较重，由于加工工艺等原因导致涡轮重心偏移，没有精确处于轴心上，涡轮转动带动磁钢在线圈上产生电动势，对这种小电压信号电路处理不精确， 这样导致I、涡轮转动在线圈上产生的小信号有时检测不到，导致流量仪量不准；2、涡轮起排量大；3、在测量大流量时，涡轮将做高速离心转动，导致轴尖磨损严重，从而使流量测量误差增大。
实用新型内容本实用新型提供一种全井眼涡轮流量仪，以解决现有技术机械结构复杂、涡轮起排量大等技术问题。本实用新型的技术方案如下全井眼涡轮流量仪，包括套接于可自由转动的中心轴上的磁钢和固定安装于中心轴上的涡轮；其特殊之处在于涡轮的外围轴对称设置有多条板簧和用以将板簧撑起的连杆组件，这些板簧的两端均固定于涡轮所在轴线上；在涡轮的底部安装有涡轮收缩罩，涡轮收缩罩在中心轴上的轴向移动能够带动涡轮叶片伸缩开闭；连杆组件的多支连杆一端与涡轮收缩罩连接，另一端与相对应的板簧固定连接，将多条板簧撑起形成对涡轮保护的梭形框架。上述涡轮转动采用滚珠轴承结构。上述涡轮的优选方案是由四片中心对称的可伸缩式钛合金涡轮叶片组成。本实用新型涡轮起动排量较低，在仪器下井过程中，通过油管时，涡轮叶片自动收缩，进入套管后涡轮叶片又自动张开，不影响仪器的起下，能很好地实现对井下产液流量的测量；其部件机械结构简单，方便施工现场人员操作，解决了传统技术中流量部件结构复杂，集成度低，功耗高，现场施工不方便、故障率较高的问题。
图I为本实用新型的机械结构示意图。图2为本实用新型的全井眼涡轮的示意图。图3为本实用新型的流量信号处理电路。
具体实施方式
涡轮流量仪是应用流体动量矩原理实现流量测量的。其直接获取流量信号的核心部件是涡轮、磁钢和霍尔原件。在流体动量矩的作用下，流体冲击涡轮叶片并带动其旋转；此时安装在涡轮轴上的磁钢随涡轮一起转动，当磁钢经过其附近预定位置上的霍尔元件时，霍尔原件就会输出与磁钢转速成比例的脉冲信号，该信号经整形后送入单片机内部定时计数器进行计数，以此来测量流体的流量。由于本实用新型要工作在高温175°C下，对部件机械结构和电路元器件都要求具有耐高温、高压、耐腐蚀性能。选材上采用钛合金使仪器本身既坚固耐用又轻便，方便施工现场人员操作。在机械结构设计上采用板簧结构，首先要求板簧要有足够的弹力，在仪器下井过程中，通过油管时，涡轮叶片自动收缩，进入套管后涡轮叶片又自动张开，不影响仪器的起下；其次板簧对涡轮叶片还具有保护作用，避免叶片在油管或套管碰撞而损坏叶片； 最后板簧对涡轮叶片还具有扶正器的作用，保证涡轮叶片在下井时的良好居中性能；还采用了滚珠轴承结构设计，阻力小、转动灵活、测量精度高；磁钢处于半密封状态，可预防吸附铁屑，具有更强的适应性，其机械结构如图I所示，图中I是涡轮，2是涡轮收缩罩，3是连杆，4是板簧，5是轴承，6是磁钢。板簧收缩可带动连杆向上运动，同时连杆拉动涡轮收缩罩运动收缩涡轮。同时要求涡轮叶片也具有耐高温、高压、耐腐蚀、坚固耐用等性能，因此材料选用钛合金，采用三维软件设计，加工中心制造，这样可以使四个叶片大小一致，保证叶片的静平衡和动平衡，使涡轮在转动时重心不会偏移；其次涡轮叶片的重量和轴心的重量保证一定的比例，使涡轮转动惯量小，保证一定的起排量；最后涡轮叶片的圆周覆盖率要尽量的大，同样保证一定的起排量。涡轮叶片机械结构如图2所示。流量信号处理电路如图3所示。在流体动量矩的作用下，流体冲击金属涡轮并使之转动，涡轮轴上的磁钢也随之转动，磁钢产生磁场穿过霍尔元件，使霍尔元件不停的导通与截止，形成相位相差90°的四路方波信号(每转I个脉冲)，经整形，复合成每转8个脉冲，再经U4A在其上升沿形成每转8个脉冲，经U4B在其下降沿形成每转8个脉冲，经U3B 复合成每转16个脉冲。U5A根据两路相差90°方波信号判断方向，当U5-Pinl输出高电平为正转，输出低电平为反转。本实用新型可用于海上和陆地井温不高于175°C、压力不大于SOMPa的测井任务， 该检测部件可获取井内流体流量参数，还可根据测井任务与其它测井参数部分组合连接， 方便的进行其他合适的测井任务。最终解决了传统涡轮流量仪起排量大、涡轮磨损严重、可靠性差、误差较大、故障率较高不能在中、高产井下工作等问题。在仪器下井过程中，通过油管时，涡轮叶片自动收缩，进入套管后涡轮叶片又自动张开，不影响仪器的起下，能很好地实现对井下产液流量的测量。
权利要求1.全井眼涡轮流量仪，包括套接于可自由转动的中心轴上的磁钢和固定安装于中心轴上的涡轮；其特征在于涡轮的外围轴对称设置有多条板簧和用以将板簧撑起的连杆组件，这些板簧的两端均固定于涡轮所在轴线上；在涡轮的底部安装有涡轮收缩罩，涡轮收缩罩在中心轴上的轴向移动能够带动涡轮叶片伸缩开闭；连杆组件的多支连杆一端与涡轮收缩罩连接，另一端与相对应的板簧固定连接，将多条板簧撑起形成对涡轮保护的梭形框架。
2.根据权利要求I所述的全井眼涡轮流量仪，其特征在于所述涡轮转动采用滚珠轴承结构。
3.根据权利要求I所述的全井眼涡轮流量仪，其特征在于所述涡轮由四片中心对称的可伸缩式钛合金涡轮叶片组成。
专利摘要本实用新型提供一种全井眼涡轮流量仪，以解决现有技术机械结构复杂、涡轮起排量大等技术问题。该全井眼涡轮流量仪的涡轮的外围轴对称设置有多条板簧和用以将板簧撑起的连杆组件，这些板簧的两端均固定于涡轮所在轴线上；在涡轮的底部安装有涡轮收缩罩，涡轮收缩罩在中心轴上的轴向移动能够带动涡轮叶片伸缩开闭；连杆组件的多支连杆一端与涡轮收缩罩连接，另一端与相对应的板簧固定连接，将多条板簧撑起形成对涡轮保护的梭形框架。本实用新型部件机械结构简单，方便施工现场人员操作，解决了传统技术中流量部件结构复杂，集成度低，功耗高，现场施工不方便、故障率较高的问题。
文档编号G01F1/56GK202350839SQ20112047438
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者冯力天, 孙俊伟, 杨帆 申请人:西安思坦仪器股份有限公司