雙檢測探頭測調儀及其檢測方法

專利名稱：雙檢測探頭測調儀及其檢測方法
技術領域：
本發明涉及石油開采領域，特別涉及測調儀的結構和檢測方法。
背景技術：
目前，在國內外石油生產領域，注水開采是一種極為重要的開采方式,
而
有關分層注水的控制與測量有這一技術的關鍵，以往和現在的測試手段和儀器
設備都存在測控精度低、作業操作控制困難等不足，具體來說
1. 現有的測調儀只有一個檢測探頭，并釆用遞減法測量和計算各層的注水流 量，因此，不可避免地存在較大的誤差。
2. 現有的測調儀的流量計不能采用其他原理的流量計進行替換，適應性不
^w卩月ix的^c^！ w;fAi取咒將rffi通ii從力isj遷押^ri^3哭^頓— 件，存在機構復雜、故障率高、扭矩損失大的問題；而且雙萬向連軸器的軸間 角死區容易導致堵轉卡夾等故障；采用這種結構還不具備雙向360度旋轉功能， 只能單向調節堵塞器。
4.現有的測調儀的彈出臂機構不能調節伸出角度，導致對接困難。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種雙檢測探頭測調儀及 其檢測方法，提高測量精度，增強環境適應性，并提高彈出臂機構的傳動效率。 為實現上述目的，本發明采用的技術方案包括
一種雙檢測探頭測調儀，其包括電源接線端子、機電執行模塊和投放導 向模塊，其特征在于還包括控制檢測模塊與次級檢測模塊，上述的控制檢測 模塊設置在機電執行模塊上方，而上述的次級檢測模塊設置在機電執行模塊的 下方，上述的控制檢測模塊內設有控制電路和上級檢測探頭，上述的上級檢測 探頭與控制電連接，控制電路又電連接到上述的電源接線端子，上述的次級檢測模塊內設有次級檢測探頭，上述的次級檢測探頭與控制檢測模塊的控制電路 之間電連接。
其中上述的上級檢測探頭以及次級檢測探頭是電磁測量探頭、超聲波測量 探頭或者是渦街技術測量探頭。
其中上述的控制檢測模塊上端與上述的電源接線端子之間是通過螺紋連 接，控制檢測模塊下端通過螺紋連接上述控制檢測模塊，控制檢測模塊下端通過 螺紋連接上述機電執行模塊，機電執行模塊下端通過螺紋連接上述次級檢測模 塊，次級檢測模塊下端連接上述投放導向模塊。
其中次級檢測模塊下端通過螺紋連接一個配重體，配重體下端通過螺紋連 接上述投放導向模塊。
其中上述的機電執行模塊包括主管體與彈出臂機構，上述的主管體上端與 上述的控制檢測模塊的下端連接；上述的彈出臂機構包括擺動軸、擺出臂、撐直 軸和擺出立框，上述的擺出臂鉸接在上述的主管體上并繞擺動軸旋轉擺動，上述 的擺出框鉸接在上述的擺出臂的下端并繞撐直軸轉動，在上述的擺出臂與主管體 之間設有彈性機構，在上述的擺出立框與擺出臂之間也設有彈性機構，使擺出臂 與擺出框能夠擺動并保持在預定位置和預定角度； 一個微型電々幾設置在上述的擺 出臂內，微型電機的轉動通過一個微型單萬向聯軸器與擺出立框內的一根傳動輸 出軸聯結，傳動輸出軸并把轉動傳輸到擺出立框的下端的輸出對接嘴，上述微型 電機接收上述控制檢測模塊內的控制電路的控制信號而旋轉。
其中在上述的彈出臂機構的擺出立框內還設有纏繞收放機構，上述的纏 繞收放機構包括軟鋼絲繩、嚙合軸套、復位彈簧、微型離合器、嚙合齒座以及 頂開滑套，上述的嚙合軸套與復位彈簧均套設在上述的傳動輸出軸上，且上述 的復位彈簧將嚙合軸套往下頂推，上述的嚙合齒座設在嚙合軸套下方，與嚙合 軸套之間設有可以相互傳動的嚙合齒，上述的嚙合齒座還固結有微型離合器， 并通過上述微型離合器與傳動輸出軸連動，上述的頂開滑套套設在上述嚙合齒 座外側， 一端與上述嚙合軸套^J氐接，另一端延伸到擺出立框下端開口處，上述 的軟鋼絲繩一端固結在嚙合軸套上，另一端固結在主管體上。
其中上述的軟鋼絲繩是通過一個單向軸承與主管體連4秦，單向軸承上還 設有一個彈性裝置，在常態下將單向軸承推抵在鎖死狀態。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案還包括
一種雙檢測探頭測調儀的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟(1) 投放測調儀系統到井下，依靠投放導向模塊與管壁內的導向槽配合，
使機電執行模塊與井下堵塞器對接；
(2) 通過上述的上級檢測探頭測量從上一作業層流入的注水總量，通過上 述的下級檢測探頭測量流入到下層的注水分量；
(3) 依靠上述的控制電路以及地面電腦終端，根據上述的上級檢測探頭以 及下級檢測探頭測量的數據，將上述的注水總量減去上述的注水分量，得到注 入到該作業層的實際注水量；
(4) 上述的控制電路和地面電腦終端將計算得到的實際注水量與期望注水 量作比較；若實際注水量不符合要求，則發送控制信號給上述的機電執行模塊， 以調節上述的井下堵塞器的開口大小，并回到上述步驟(2);若實際注水量符 合要求，則結束該層測調作業。
其中上述的雙檢測探頭測調儀的機電執行模塊包括主管體、彈出臂機構 和纏繞收放機構，在步驟(4)之后還可以包含下述步驟
(5) 先通過上述的纏繞收;^文機構將彈出臂機構收回，然后進行下一層注水 量的測量與調節。
與現有技術相比較，本發明具有的有益效果是
1.控制檢測模塊是對機電執行模塊等發出控制指令同時檢測作業層注水流 量并采集相應的流量以及相關的壓力等實時數據，不同以往測水系統的檢測及 采集數據方式，本發明是采用雙電磁探頭檢測流經該作業層流量以及流經該作 業層注水堵塞器之后的注水流量等參量，然后以二者數據差作為最終的數據予 以采集并處理的模式，因此可以精確的調控、釆集處理每單一作業層的注水數 據，這是注水檢測及數據釆集^f莫式的革新性變化。
2油于電源接線端子、控制檢測模塊、機電執行模塊、投放導向模塊以及配 配重體都可做為一個獨立組成單元與測試4義主體脫離，尤其作為本發明關鍵機 構之一的控制檢測模塊可以采用不同的測量原理實現測量，本發明可以實現分 別采用電磁測量、超聲波測量、渦街技術測量等，多模式或復合模式進行測量 并反饋至控制，可以實現測量精度的比較和修正、提高，測量數據采集途徑、
方式更為豐富，輸出模式更加靈活多樣、科學合理。同時也有利于各部件的故 障順利排除和維護。
3機電執行模塊是測調儀與注水井下不同深度層固定注流量的堵塞器實現 對接調控的執行機構，本發明實現了單萬向聯軸器傳遞驅動對接部件的擺出和收回所需的運動，可以避免對"J妻與調控的互相干擾，更確保了調控驅動的靈活 方便。
4投i文導向定位機構與機電執行機構的輸出對接部件間的3巨離科學合理地 縮短，儀器系統較目前市場上應用的相關產品機構簡化縮小。從而便于導向定 位更好地為輸出對接的順利實現服務。同時也有利于克服因注水管變形、內壁 結垢等原因造成的導向定位與對接的困難。
5.纏繞收放機構的可調節，此機構可以根據生產作業現場實際需要調解探 出對接部件的彈出角度，使測調儀的適應性更強。


圖1是本發明較佳實施例的整體示意圖2是本發明的電源接線端子與控制檢測模塊的結構示意圖3是本發明的機電執行模塊結構示意圖4是本發明彈出臂機構的結構示意圖5是本發明的擺出立框及其內部的纏繞收放機構的結構示意圖； 圖6是本發明的軟鋼絲繩與主管體的連接結構示意圖。
具體實施例方式
如圖l所示，是本發明的一個較佳實施例的整體示意圖，在本實施例中， 上述的雙檢測探頭測調儀是通過井下電纜與地面電腦處理終端連接使用，其包 括電源接線端子l、控制檢測模塊2、機電執行模塊3、次級檢測模塊4、投 放導向模塊6以及配重體5，其中
上述的電源接線端子1用來連通地面電源、輸出終端和測調儀系統；
結合圖2所示，上述的控制檢測模塊2上端與上述的電源接線端子l之間 是通過螺紋7連接，其中間是連通電路的接插件端子21,下端以螺紋7結構(其 中有為微型電機供電的電線通過)和機電執行模塊3連接；上述的控制檢測模 塊2內設有控制電路和上級檢測探頭(電磁測量探頭、超聲波測量探頭或者是 渦街技術測量探頭)，上述的上級檢測探頭與控制電路連接，控制電路又連接 到上述的電源接線端子1;
如圖3所示，上述的機電執行模塊3包括主管體31、彈出臂機構32和纏繞 收放機構34等，其中上述的主管體31上端與上述的控制檢測模塊2的下端螺紋7連接； 如圖3所示，上述的彈出臂機構32包括擺動軸321、擺出臂322、微型電 機323、擺出彈簧324、擺出立框325、撐直彈簧326和撐直軸327等，上述的 擺出臂322鉸接在上述的主管體31上并繞擺動軸321旋轉擺動，上述的擺出框 鉸接在上述的擺出臂322的下端并繞撐直軸327轉動，在上述的擺出臂322與 主管體31之間，以及在上述的擺出立框325與擺出臂322之間均設有彈性機構， 使擺出臂322與擺出框能夠擺動并保持在預定位置和預定角度，在本實施例中， 所述擺出臂322在擺出彈簧324的作用下擺出并帶動擺出立框325等到達工作 位置，同時在撐直彈簧326的輔助作用下確保擺出臂322和擺出立框325的空 間相對位置，以利于和堵塞器的對接。
如圖4所示，上述的微型電機323設置在上述的擺出臂322內，微型電機 323的轉動通過一個微型單萬向聯軸器328與擺出立框325內的一根傳動輸出軸 329聯結，并把轉動傳輸到擺出立框325的下端的輸出對接嘴330,上述微型電 機323接收控制電路的控制信號，調節井下堵塞器的開口大小，從而調節注水 量；
如圖5所示，上述的纏繞收放機構34 —體設在上述的彈出臂機構32的擺 出立框325內，包括軟鋼絲繩341、嚙合軸套342、復位彈簧343、微型離合器 344、嚙合齒座345以及頂開滑套346，上述的嚙合軸套342與復位彈簧343均 套設在上述的傳動輸出軸329上，且上述的復位彈簧343將嚙合軸套342往下 頂推，上述的嚙合齒座345設在嚙合軸套342下方，與嚙合軸套342之間設有 可以相互傳動的嚙合齒，上述的嚙合齒座345還固結有微型離合器344,并通過 上述微型離合器344與傳動輸出軸329連動，上述的頂開滑套346套設在上述 嚙合齒座345外側， 一端與上述嚙合軸套342抵接，另一端延伸到擺出立框325 下端開口處，上述的軟鋼絲繩341—端固結在嚙合軸套342上，另一端固結在 主管體31上。
在作業開始時，測調儀與堵塞器對接后，在測調儀系統重力影響下，堵塞 器推抵上述頂開滑套346,連動上述的嚙合軸套342壓縮上述復位彈簧343，而 嚙合齒座345則隨測調儀整體下4亍，從而與嚙合軸套342脫開，傳動輸出軸329 的正反轉動360度都不影響軟鋼絲繩341的長短，而是調節堵塞器的開口大小。 測水作業后，把測調儀系統上提，復位彈簧343推動嚙合軸套342與固結在微 型離合器344上的嚙合齒座345嚙合，此時給微型電機323發出收回指令，軟鋼絲繩341將隨著傳動輸出軸329的轉動而纏繞起來，并拉動上述的擺出立框 325回收于主管體31。
如圖6所示，上述的軟鋼絲繩341是通過一個單向軸承347與主管體31連 接，單向軸承347上還設有一個彈性裝置348 (如彈簧)，在常態下將單向軸承 347推抵在鎖死狀態。如此，在地面上，用力壓縮彈性裝置348，使單向軸承347 處于可轉動狀態，則能夠通過手動微調單向軸承347對軟鋼絲繩341的長短進 行調節，即調整擺出立框325的彈出角度以利于在水管變形等情況下的對接。
如圖l所示，上述的次級檢測模塊4上端通過螺紋(附圖中省略)連接上 述的機電執行模塊3，下端通過螺紋(附圖中省略)連接上述的配重體5 (也可 以采用其它連接方式，例如將次級檢測模塊4與配重體5設為一體結構)；上 述的次級檢測模塊4內設有次級檢測探頭，上述的次級檢測探頭與上述的控制 檢測模塊2的控制電路設有電線連接；
上述的投放導向模塊6上端與配重體5下端通過螺紋7連接，其具體結構 采用現有技術，在此不予贅述。
采用上述結構，測調儀可以方便且精確地測量各深度位置的注水量，具體 過程如下
(1 )投放測調儀系統到井下以后導向爪進入管壁內的導向槽，在測調儀系 統重力和導向槽的強制旋轉導向機構作用下，測調儀隨之旋轉，使其彈出機構 彈出方向在井下堵塞器的上方；
(2 )彈出臂機構32的擺出立框325的對接嘴與井下堵塞器對接；
(3)通過上述的上級檢測探頭測量流從上一作業層流入的注水總量；通過 上述的下級檢測探頭測量流入到下層的注水分量；
(4 )上述的控制電路和地面電腦終端根據上述的上級檢測探頭以及下級檢 測探頭測量的數據，將上述的注水總量減去上述的注水分量，得到注入到該作 業層的實際注水量；這是迄今為止國內外最為精確的電動配水測控方法；
(5) 上述的控制電路和地面電腦終端將計算得到的實際注水量與期望注水 量作比較，若實際注水量不符合要求，則發送控制信號給上述的微型電機323, 以調節上述的井下堵塞器的開口大小，然后回到上述步驟(3);若實際注水量 符合要求，則繼續下述步驟；
(6) 將測調儀上提，進行上一層注水量的測量與調節；或者，先通過上述 的纏繞收放機構34將彈出臂機構32收回，然后進行下一層注水量的測量與調節。
本發明由于采用上述結構，不僅使得測量精度大大提高以外，還具有其它
優點，總結如下
1. 控制檢測模塊是對機電執行模塊等發出控制指令同時檢測作業層注水流 量并采集相應的流量以及相關的壓力等實時數據，不同以往測水系統的檢測及 采集數據方式，本發明是采用雙電磁探頭;f企測流經該作業層流量以及流經該作 業層注水堵塞器之后的注水流量等參量，然后以二者數據差作為最終的數據予 以采集并處理的模式，因此可以精確的調控、采集處理每單一作業層的注水數 據，這是注水檢測及數據采集模式的革新性變化。
2. 由于電源接線端子1、控制檢測模塊2、機電執行模塊3、投放導向模塊6 以及配配重體都可做為一個獨立組成單元與測試4義主體脫離，尤其作為本發明 關鍵機構之一的控制檢測模塊2可以采用不同的測量原理實現測量，本發明可 以實現分別采用電磁測量、超聲波測量、渦街技術測量等，多模式或復合模式 進行測量并反饋至控制，可以實現測量精度的比較和修正、提高，測量數據采 集途徑、方式更為豐富，輸出模式更加靈活多樣、科學合理。同時也有利于各 部件的故障順利排除和維護。
3機電執行模塊3是測調儀與注水井下不同深度層固定注流量的堵塞器實現 對接調控的執行機構，本發明實現了單萬向聯軸器傳遞驅動對接部件的擺出和 收回所需的運動，可以避免對接與調控的互相干擾，更確保了調控驅動的靈活 方便。
4投》文導向定位機構與機電執行機構的輸出對接部件間的距離科學合理地 縮短，儀器系統較目前市場上應用的相關產品機構簡化縮小。/人而便于導向定 位更好地為輸出對接的順利實現服務。同時也有利于克服因注水管變形、內壁 結垢等原因造成的導向定位與對接的困難。
5.纏繞收放機構34的可調節，此機構可以根據生產作業現場實際需要調 解探出對接部件的彈出角度，使測調儀的適應性更強。
以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人 員理解，在不脫離權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、 變化或等效，但都將落入本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種雙檢測探頭測調儀，其包括電源接線端子、機電執行模塊和投放導向模塊，其特征在于還包括控制檢測模塊與次級檢測模塊，上述的控制檢測模塊設置在機電執行模塊上方，而上述的次級檢測模塊設置在機電執行模塊的下方，上述的控制檢測模塊內設有控制電路和上級檢測探頭，上述的上級檢測探頭與控制電連接，控制電路又電連接到上述的電源接線端子，上述的次級檢測模塊內設有次級檢測探頭，上述的次級檢測探頭與控制檢測模塊的控制電路之間電連接。
2、 才艮據權利要求1上述的雙檢測探頭測調儀，其特征在于上述的上級檢 測探頭以及次級檢測探頭是電磁測量探頭、超聲波測量探頭或者是渦街技術測量 探頭。
3、 根據權利要求1上述的雙檢測探頭測調儀，其特征在于上述的控制檢 測模塊上端與上述的電源接線端子之間是通過螺紋連接，控制檢測模塊下端通過 螺紋連接上述控制檢測模塊，控制檢測模塊下端通過螺紋連接上述機電執行模 塊，機電執行模塊下端通過螺紋連接上述次級檢測模塊，次級檢測模塊下端連接 上述投放導向模塊。
4、 根據權利要求3上述的雙檢測探頭測調儀，其特征在于次級檢測模塊 下端通過螺紋連接一個配重體，配重體下端通過螺紋連接上述投放導向模塊。
5、 根據權利要求1上述的雙檢測探頭測調儀，其特征在于上述的機電執 行模塊包括主管體與彈出臂機構，上述的主管體上端與上述的控制檢測模塊的下 端連接；上述的彈出臂機構包括擺動軸、擺出臂、撐直軸和擺出立框，上述的擺 出臂鉸接在上述的主管體上并繞擺動軸旋轉擺動，上述的擺出框鉸接在上述的擺 出臂的下端并繞撐直軸轉動，在上述的擺出臂與主管體之間設有彈性機構，在上 述的擺出立框與擺出臂之間也設有彈性機構，使擺出臂與擺出框能夠擺動并保持 在預定位置和預定角度；一個微型電機設置在上述的擺出臂內，微型電機的轉動通過一個微型單萬 向聯軸器與擺出立框內的一根傳動輸出軸聯結，傳動輸出軸并把轉動傳輸到擺 出立框的下端的輸出對接嘴，上述微型電機接收上述控制檢測模塊內的控制電 路的控制信號而旋轉。
6、 根據權利要求5上述的雙檢測探頭測調儀，其特征在于在上述的彈出臂機構的擺出立框內還設有纏繞收放機構，上述的纏繞收放機構包括軟鋼絲繩、 嚙合軸套、復位彈簧、微型離合器、嚙合齒座以及頂開滑套，上述的嚙合軸套 與復位彈簧均套設在上述的傳動輸出軸上，且上述的復位彈簧將嚙合軸套往下 頂推，上述的嚙合齒座設在嚙合軸套下方，與嚙合軸套之間設有可以相互傳動 的嚙合齒，上述的嚙合齒座還固結有微型離合器，并通過上述微型離合器與傳 動輸出軸連動，上述的頂開滑套套設在上述嚙合齒座外側， 一端與上述嚙合軸 套抵接，另一端延伸到擺出立框下端開口處，上述的軟鋼絲繩一端固結在嚙合 軸套上，另一端固結在主管體上。
7、 根據權利要求6上述的雙檢測探頭測調儀，其特征在于上述的軟鋼絲 繩是通過一個單向軸承與主管體連接，單向軸承上還設有一個彈性裝置，在常 態下將單向軸承推抵在鎖死狀態。
8、 一種雙檢測探頭測調儀的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟(1) 投放測調儀系統到井下，依靠投放導向模塊與管壁內的導向槽配合， 使機電執行模塊與井下堵塞器對接；(2) 通過上述的上級檢測探頭測量從上一作業層流入的注水總量，通過上 述的下級檢測探頭測量流入到下層的注水分量；(3) 依靠上述的控制電路以及地面電腦終端，根據上述的上級檢測探頭以 及下級檢測探頭測量的數據，將上述的注水總量減去上述的注水分量，得到注 入到該作業層的實際注水量；(4 )上迷的控制電路和地面電腦終端將計算得到的實際注水量與期望注水 量作比較；若實際注水量不符合要求，則發送控制信號給上述的機電執行模塊， 以調節上述的井下堵塞器的開口大小，并回到上述步驟(2);若實際注水量符 合要求，則結束該層測調作業。
9、 根據權利要求8上述的雙檢測探頭測調儀的檢測方法，其特征在于，上 述的雙檢測探頭測調儀的機電執行模塊包括主管體、彈出臂機構和纏繞收放機 構，在步驟(4)之后還可以包含下述步驟(5)先通過上述的纏繞收;^丈機構將彈出臂機構收回，然后進行下一層注水 量的測量與調節。
全文摘要
本發明是一種雙檢測探頭測調儀及其檢測方法，所述的雙檢測探頭測調儀包括電源接線端子、機電執行模塊和投放導向模塊，還包括控制檢測模塊與次級檢測模塊，控制檢測模塊設置在機電執行模塊上方，而次級檢測模塊設置在機電執行模塊的下方，上述的控制檢測模塊內設有控制電路和上級檢測探頭，上級檢測探頭與控制電連接，控制電路又電連接到上述的電源接線端子，上述的次級檢測模塊內設有次級檢測探頭，次級檢測探頭與控制檢測模塊的控制電路之間電連接。上級檢測探頭可測量從上一作業層流入的注水總量，下級檢測探頭可測量流入到下層的注水分量，將上述的注水總量減去上述的注水分量，得到注入到該作業層的實際注水量，測量更加準確。
文檔編號E21B43/20GK101555788SQ20081009068
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月9日 優先權日2008年4月9日
發明者吳鳳祥 申請人:吳鳳祥