一种可溶性金属压裂球的检测工具的制作方法

本实用新型属于油气田井下工具压裂技术领域，具体涉及一种可溶性金属压裂球的检测工具。

背景技术：

在油气田压裂技术领域，可溶性金属压裂球成为分层分段压裂技术的重要零部件，可溶性金属压裂球可以在含有电解质的水中溶解，不溶于油类介质，溶解速度与其使用温度和应用的结构特点有关，比重在1.82g/cm³-2.70g/cm³，最大的工作温度为150℃，适用于油井和气井。现今已经成功应用于油套管的压力测试、完井工具施工坐封以及压裂滑套隔离球等领域中。

可溶性金属压裂球应用技术采用了目前非常规油气藏开采的最前沿成果，突破了材料加工和工程实际应用的一系列技术门槛。目前已经成功地研制出适合于石油施工作业中使用的可溶性压裂球，经过地面和井下的试验和检测，可以满足石油工程技术需要。为扩展应用领域，对材料进行了不同的工艺处理，可以研究制造出满足不同施工需求的压裂球。现有的压裂球加工完成后通过人工进行检测，检测效率低，压裂球的尺寸稳定性差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种可溶性金属压裂球的检测工具，解决现有技术存在的检测效率低，压裂球尺寸稳定性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型的一种可溶性金属压裂球的检测工具包括球支撑架、检测支架、测距仪、驱动机构、数据分析模块和显示屏；

所述检测支架为一体设置的水平台和弧形架，多个测距仪均匀分布在所述检测支架的弧形架上，所述球支撑架位于在所述检测支架的水平台的上方，所述驱动机构和所述检测支架的下端面中心位置连接，驱动所述检测支架旋转，每个所述测距仪和数据分析模块连接，所述数据分析模块和所述显示屏连接。

所述测距仪包括激光发射装置和激光测距传感器，所述激光发射装置发射激光到待检测压裂球表面后返回被激光测距传感器接收。

所述驱动机构包括伞齿轮A、伞齿轮B和摇柄轴，所述伞齿轮A和伞齿轮B啮合，所述伞齿轮A的输出轴和所述检测支架的水平台固定连接，所述伞齿轮B的输入轴和摇柄轴固定连接。

所述测距仪的数量取值为5-9个，测距仪指向待检测压裂球的球心，相邻两个测距仪之间的夹角β相等，上端和下端的两个测距与竖直方向的夹角α的取值范围为：15°≤α≤20°。

相邻两个测距仪之间的夹角β与上端和下端的两个测距与竖直方向的夹角α之间的关系为：α＝90°-(n-1)β/2。

所述球支撑架和轴线和所述检测支架的旋转轴线重合，所述球支架的弧形架的中心位于所述检测支架的旋转轴线上，并和待检测压裂球球心重合。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的一种可溶性金属压裂球的检测工具通过多个测距仪绕待检测压裂球采集数据，将采集到的数据反馈到数据分析模块，数据分析模块将分析得到的结果在显示屏上显示，显示出金属压裂球的几何尺寸数值；该检测工具能够准确的检验出可溶性金属压裂球的球径尺寸，精度可以达到0.01mm，降低人工检测的误差几率，提高了检测效率，为金属压裂球的批量化检测提供了可靠的质量控制工具。增加了可溶金属压裂球的质量的稳定性，从而保证了油气田井下压裂过程中安全稳定的压裂施工，提高了石油井下压裂施工工艺的准确性，降低压裂过程中失误率。本实用新型充分利用了现有的设备，降低了研发、生产成本，具有结构紧凑、可靠性强、满足井下复杂作业、提高采油效率等优点。

附图说明

图1为本实用新型的一种可溶性金属压裂球的检测工具原理图；

图2为本实用新型的一种可溶性金属压裂球的检测工具测距仪运动轨迹图；

其中：1、球支撑架，2、检测支架，3、驱动机构，301、伞齿轮A，302、伞齿轮B，303、摇柄轴，4、测距仪，5、待检测压裂球。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

参见附图1和附图2，本实用新型的一种可溶性金属压裂球的检测工具包括 球支撑架1、检测支架2、测距仪4、驱动机构3、数据分析模块和显示屏；

所述检测支架2为一体设置的水平台和弧形架，多个测距仪4均匀分布在所述检测支架2的弧形架上，所述球支撑架1位于在所述检测支架2的水平台的上方独立设置，所述驱动机构3和所述检测支架2的下端面中心位置连接，驱动所述检测支架2旋转，每个所述测距仪4和数据分析模块连接，所述数据分析模块和所述显示屏连接。

所述测距仪4包括激光发射装置和激光测距传感器，所述激光发射装置发射激光到待检测压裂球5表面后返回被激光测距传感器接收。

所述驱动机构3包括伞齿轮A301、伞齿轮B302和摇柄轴303，所述伞齿轮A301和伞齿轮B302啮合，所述伞齿轮A301的输出轴和所述检测支架2的水平台固定连接，所述伞齿轮B302的输入轴和摇柄轴303固定连接。

所述测距仪4的数量取值为5-9个，测距仪4指向待检测压裂球5的球心，相邻两个测距仪4之间的夹角β相等，上端和下端的两个测距与竖直方向的夹角α的取值范围为：15°≤α≤20°。

相邻两个测距仪4之间的夹角β与上端和下端的两个测距与竖直方向的夹角α之间的关系为：α＝90°-(n-1)β/2。

所述球支撑架1和轴线和所述检测支架2的旋转轴线重合，所述球支架的弧形架的中心位于所述检测支架2的旋转轴线上，并和待检测压裂球5球心重合。

本实用新型具体工作过程为：

将标准样球放置在支撑架上，将测距仪4固定在检测支架2上，确定相邻两个测距仪4之间的夹角β相等，α和β关系为：α＝90°-(n-1)β/2，α为上下两个测距传感器中心线与球纵向轴线夹角；n为测距传感器个数；β为测距传感器之间的夹角，然后调节好oa₂、ob₂、oc₂、od₂、oe₂相等，使得a₂b₂c₂d₂e₂五个点在以o点的圆弧上；

仪器校准之后将样球取下，将待检测压裂球5放置在球支撑架1上；

利用激光测距原理检测金属压裂球的球面，将测距传感器固定在检测支架2上，使得探头均匀分布在一个球面上，当测距仪4通电工作时，利用激光发射 装置发射激光光束，通过测距传感器接收返回激光光束，测量光束发射到返回之间的时间间隔来计算距离，公式如下：

L₁＝ct/2，

其中：L₁为激光发射器到被测物之间实际距离；

c为激光传播速度；

t为激光探头发射激光到接收激光的时间间隔；

通过数据分析模块进行数据分析，并进行模拟量与数字量之间转换，经过编辑程序进行对应测量计算，被测球半径为R为：

R＝L-L₁，

其中：L为球心O到激光探头距离，即oa₂、ob₂、oc₂、od₂、oe₂，

L₁为激光探头到球表面距离；

旋转摇柄轴303，通过轴端的伞齿轮配合将传动扭矩传递到检测支架2，使得绕金属压裂球纵向对称轴旋转一周，最后通过以太网进行数据传输，连接显示屏，从而显示测量数据，测出金属压裂球的实际几何尺寸数值。