凸輪集流式稠油產液剖面直讀測試儀的制作方法與工藝

本發明涉及一種井用的監測裝置，特別涉及一種石油工業開發過程中稠油產液剖面測試裝置。

背景技術：
石油工業開發過程中產液剖面測井是生產測井的一項重要內容，主要監測油井投產后各產層產出狀況、含水高低、是否需要進行措施改造以及各類油層開發效果，從而為油田實施卡堵水、調整注采方案等方面提供可靠的依據。稠油生產井產液剖面測試技術主要監測生產層段內的溫度、壓力、產液流量和含水率及井深等參數。目前溫度、壓力測試技術比較成熟，而含水率測試方法普遍采用電容方式進行，基本解決低粘度情況下的測試要求，而制約稠油產液剖面測試技術的流量關鍵參數測量還沒有很好的解決。目前現場應用中，適用于油田產液流量測試技術中，一般采用非集流方式和全集流方式的渦輪流量測試方法。非集流方式，測試流量誤差較大，慢慢淘汰；而大多數全集流方式采用集流傘機構，由電機帶動，在井下開合。這種設計存在很多缺陷：a、電機結構復雜，必須有傳動桿或者其他的裝置帶動滑塊做往復運動，電機容易卡澀；b、井下工況比較惡劣，在集流傘反復開合的情況下傘衣容易被井筒掛破；c、傘狀物即使完全收縮，一般也大于測量裝置的外徑，下井困難；d、集流傘開合時，所需的張力比較大（~2kgf/cm2），而電機本身功率受到井下工作條件的限制；e、集流傘為全井眼集流方式，但是傘衣和井筒之間的滲漏不可避免，使測量誤差加大。

技術實現要素：
本發明的目的旨在解決目前產液剖面測試中流量測量存在的問題，提供一種能夠改善現有技術缺點且設計合理的新型產液剖面測試裝置。本發明的目的可通過如下技術方案來實現：該稠油產液剖面直讀測試儀，包括外殼、傳感器和集流裝置，所述的集流裝置為凸輪集流裝置。所述的集流裝置為凸輪集流裝置的作用是利用凸輪與其他部件相配合構成的裝置易于對局部空間實現開和關狀態的特性，使外殼與井筒壁之間的環形空間實現分隔或連通，從而實現對井筒內流體的集流作用。通過微電機和減速器直接驅動凸輪做簡單的旋轉運動，不需要運動方式之間的轉換，具有驅動方式比較簡單，結構合理，性能可靠，驅動所需的力量較小等優點。本發明的目的還可以通過如下技術方案開實現：所述的凸輪集流裝置與井筒之間留有關閉間隙，所述的外殼內的集流流量G1與井筒內的總流量G之間的關系式為G=G1/K，且分流系數K＜1。所述的凸輪集流裝置與井筒之間留有關閉間隙是指當所述的凸輪集流裝置中對所述的外殼與井筒壁之間的環形空間起開關作用的部件對所述的環形空間完成關閉操作后，在該部件與所述的環形空間之間存在的不能使所述的環形空間完全隔斷的間隙。所述的關閉間隙的作用是通過這種結構設計，實現分流式測量方法的應用，并實現通過凸輪集流裝置對分流流量份額調整的功能。所述的外殼內的集流流量G1與井筒內的總流量G之間滿足關系式為G=G1/K且分流系數K＜1的作用是通過這種關系，根據實驗結果標定分流系數后，從而能夠計算出井筒內的流體總流量G。這種結構的集流流量測量方式可以通過對集流裝置與井筒之間的關閉間隙的調整，能夠滿足不同井層井況的集流測量要求。所述的凸輪集流裝置包括輪軸支架、凸輪、葉片、凸輪轉軸，所述的輪軸支架與所述的外殼固定連接，所述的凸輪固定于所述的凸輪轉軸上，所述的凸輪轉軸與所述的輪軸支架相連接，所述的外殼上設有縫隙，所述的葉片與所述的外殼軸連接，所述的葉片上設有與所述的凸輪實現接觸的機構。所述的凸輪集流裝置的輪軸支架、凸輪和凸輪轉軸的作用是共同構成驅動所述的葉片改變狀態的裝置。所述的葉片的作用是在所述的凸輪的作用下能夠伸出和回縮，從而實現對外殼與井筒壁之間環形空間的分隔或使其連通。所述的外殼上設置縫隙的作用是在所述的外殼上實現對所述的葉片初始狀態的安裝定位。所述的葉片與所述的外殼軸連接的作用是使所述的葉片能夠相對于所述外殼作轉運，以實現所述的葉片的伸出和回復兩種狀態。所述的葉片上設有與所述的凸輪實現接觸的機構的作用是通過該機構與所述的凸輪相互作用，能夠使所述的葉片實現伸出。這種結構的集流裝置在所述的葉片伸出后通過與井筒壁的相互作用還可以起到扶正的作用，使本發明可以不需要設置專門的扶正機構，從而使本發明相比同類裝置簡化了結構。所述的凸輪為兩個，所述的葉片為兩層，每層兩個葉片，層與層之間葉片角度相差90°。設置所述的兩個凸輪和兩層葉片的作用并使層與層之間葉片角度相差90°是通過所述的兩個凸輪分別對所述的兩層葉片的驅動作用，在葉片伸出后使所述的外殼與井筒之的環形空間內能夠形成最大的葉片分隔面，使盡量的多流體從集流通道內流過，從而實現最大集流效果。布置兩層所述的葉片，還可以根據現場實際需要增減葉片，從而實現不同集流系數的調整。所述的葉片與所述的外殼之間設有扭簧，所述的扭簧與所述的葉片共軸。所述的扭簧的作用是使所述的葉片產生回復初始狀態的力。所述的扭簧與所述的葉片共軸的結構設計的作用是使所述的扭簧與所述的葉片和所述的外殼在所述的外殼轉軸處實現連接。這種連接方式具有連接可靠、不會發生脫落現象、開合自由和安裝使用方便的優點。設有與所述的凸輪轉軸相連接的減速器，所述的減速器與電機相連接，所述的外殼上設有電機支架。設置所述的減速器、電機、電機支架的作用是構成本發明裝置的動力機構，通過驅動所述的凸輪轉軸帶動所述的凸輪轉動。所述的傳感器包括溫度傳感器、電容傳感器、渦輪傳感器，在所述的外殼內設有與所述的傳感器相連接的數據采集電路，并設有與所述的數據采集電路相連接的數據轉換接口。所述的溫度傳感器作用是測量井內的溫度。所述的電容傳感器作用是測量流體的含水率。所述的渦輪傳感器是測量流體的流量。所述的數據采集電路和數據轉換接口的作用是對所述的傳感器的電信號進行采集后，通過數據轉換接口將監測信號經由測試電纜傳輸到地面信號處理系統。所述的外殼下端設有孔，所述的外殼內自其下端開始依次設有溫度傳感器、電容傳感器、數據采集電路、數據轉換接口、渦輪傳感器、凸輪集流裝置和電機及減速器，所述的外殼包括金屬絕熱瓶、渦輪傳感器套管和連接管，所述的金屬絕熱瓶與所述的渦輪傳感器套管相連接，所述的渦輪傳感器套管與所述的連接管相連接，所述的連接管與所述的電機支架相連接，所述的溫度傳感器、電容傳感器、數據采集電路、數據轉換接口設置于所述的金屬絕熱瓶內。所述的外殼下端的孔是流體進入所述的外殼內的入口。所述的外殼內自其下端開始依次設置溫度傳感器、電容傳感器、數據采集電路、數據轉換接口、渦輪傳感器、凸輪集流裝置和電機及減速器的作用是可以在流體由所述的孔進入并流經所述的外殼時完成相關數據的測量和實現集流控制，以實現結構的簡化和合理性的目的。所述的金屬絕熱瓶的作用是起到隔熱保溫和保護所述的傳感器等部件的作用。所述的葉片為合金鋼材質。這種葉片具有堅固耐用的優點。所述的外殼底部設有導向頭。所述的導向頭的作用是對測量裝置進入井筒起引導作用，方便測量裝置入井。本發明的有益效果：由于使用了所述的凸輪集流裝置等構成部件，不存在集流傘需要把軸向運動轉換成徑向運動使結構大為簡化，并形成了連接方式可靠、開合自由的集流裝置，減少了井筒及流體雜質給測量和裝置各個部件工作產生的不良影響，提高了測量數據的準確性；通過調整所述的凸輪集流裝置與井筒之間的關閉間隙大小，易于實現對分流系數的調整，從而使本發明能滿足更多的井層井況的測量要求；而且根據實際需要可以做成集流扶正兩用型，使結構進一步簡化。所以，本發明具有結構合理簡化、安裝使用方便可靠、適用范圍大和測量數據準確等優點。附圖說明圖1為本發明實施例的使用狀態的結構示意圖；圖2為本發明實施例的A-A’剖示圖；圖3為本發明實施例的凸輪結構示意圖；圖4為本發明實施例的輪軸支架結構示意圖；圖5為本發明實施例的葉片結構示意圖；圖6為本發明實施例的分流原理圖。圖中1、導向頭，2、金屬絕熱瓶，3、溫度傳感器，4、電容傳感器，5、數據采集電路，6、數據轉換接口，7、渦輪傳感器，8、渦輪傳感器套管，9、輪軸支架，10、連接管，11、凸輪，12、葉片，13、凸輪轉軸，14、電機支架，15、電機及減速器，16、井筒壁，17、轉軸，90、軸孔，91、支架體，110、軸孔，111、凸輪體，120、軸孔支架體，121、接觸的機構，122、外立面，G、井筒內的總流量，G1、集流流量，G2、非集流流量。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。該凸輪集流式稠油產液剖面直讀測試儀，包括導向頭1、外殼、傳感器和凸輪集流裝置，所述的凸輪集流裝置與井筒之間留有關閉間隙，所述的外殼內的集流流量G1與井筒內的總流量G之間的關系式為G=G1/K，且分流系數K＜1，所述的凸輪集流裝置包括輪軸支架9、凸輪11、葉片12、凸輪轉軸13，所述的輪軸支架9與所述的外殼固定連接，所述的凸輪11固定于所述的凸輪轉軸13上，所述的凸輪轉軸13與所述的輪軸支架9相連接，所述的外殼上設有縫隙，所述的葉片12與所述的外殼通過轉軸17連接，所述的葉片12上設有與所述的凸輪11實現接觸的機構121，所述的凸輪11為兩個，所述的葉片12為兩層，每層兩個葉片12，層與層之間葉片角度相差90°，所述的葉片12之間完全互不遮蓋，所述的葉片12與所述的外殼之間設有扭簧，所述的扭簧與所述的葉片12共轉軸17，設有與所述的凸輪轉軸13相連接的電機及減速器15，所述的外殼上設有電機支架14，所述的外殼下端設有孔，所述的外殼內自其下端開始依次設有溫度傳感器3、電容傳感器4、數據采集電路5、數據轉換接口6、渦輪傳感器7、凸輪集流裝置和電機及減速器15，所述的外殼包括金屬絕熱瓶2、渦輪傳感器套管8和連接管10，所述的導向頭1通過螺紋連接在金屬絕熱瓶2上，所述的金屬絕熱瓶2與所述的渦輪傳感器套管8相連接，所述的渦輪傳感器套管8與所述的連接管10相連接，所述的連接管10與所述的電機支架14相連接，所述的溫度傳感器3、電容傳感器4、數據采集電路5、數據轉換接口6設置于所述的金屬絕熱瓶內2；所述的葉片為合金鋼材質并設有軸孔120，其與井筒壁相對應的外立面122為與弧形；所述的凸輪11包括軸孔110和凸輪體111；所述的輪軸支架包括軸孔90和支架體91；所述的凸輪轉軸13與所述的葉片12通過定位螺絲緊固。使用方法及工作原理：本發明的凸輪集流式稠油產液剖面直讀測試儀進入井筒預定位置后，通過電機驅動凸輪11工作，從而使葉片12張開收縮，調整定位。首先凸輪轉軸13在電機驅動下，轉過一定角度，從而使葉片12達到最大開度，此時進入集流狀態，使大部分流體從集流通道內通過，進而驅動渦輪傳感器工作；葉片12開度只有兩種狀態，全開和全關狀態，由凸輪轉軸13旋轉角度決定，葉片12打開利用凸輪轉軸13推力，葉片12上裝有扭簧，當凸輪轉軸13轉過一個周期后，裝有扭簧的葉片12依靠扭簧的作用自動回轉到初始狀態；兩只凸輪11占集流通道面積的20%，保證盡量多流體從集流通道內流過，葉片12和扭簧共軸，它們在外殼上的轉軸17處連接發生作用，連接方式可靠，不會發生脫落現象，開合自由；并且可根據渦輪傳感器7啟動流量來調節進入集流通道的實際流量，調節方便（增加或者減少葉片12）；葉片12還可以兼起到扶正的作用；各個部件的工作均不受被測介質里雜質（沙粒或者其他固體顆粒）的影響，不會出現卡澀現象。其次，在該測試儀定位后，溫度傳感器3測量溫度，電容傳感器4測量含水率，另外渦輪傳感器7測量流量，測得的信號傳輸給數據采集電路5并通過數據轉換接口6將監測信號通過測試電纜傳輸到地面信號處理系統進行解調和換算，從而實時得到井下產液的溫度、壓力、流量和含水率信號。另外，井筒內的總流量G等于流經渦輪傳感器7的集流流量G1和未進入集流通道的非集流流量G2之和，并通過G=G1/K獲得G的值。