專利名稱：用于在流動物中采集數(shù)據(jù)的葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于流動物中數(shù)據(jù)采集儀器上的葉輪和一種配備有這種葉輪、用于數(shù)據(jù)采集的儀器。
背景技術(shù)：
為了進(jìn)行維修操作，需要盡可能準(zhǔn)確地獲得關(guān)于井中，特別是碳?xì)浠衔锷a(chǎn)井中流動的多相流體的大量數(shù)據(jù)。例如，這些數(shù)據(jù)可能包括流體中不同相的性質(zhì)、流量和比例。在碳?xì)浠衔锷a(chǎn)井中，通常有一種由油、氣和水形成的三相流體。這些流體相具有不同的密度，它們以不同速度運動，它們以不同比例存在并且它們在不同位置進(jìn)入井中。取決于井是垂直、傾斜或水平的，流體中不同流體相的分布各不相同。因為不同流體相中密度的差異，這些相隨著井的傾斜度增加而逐漸分層。在傾斜井，或者甚至水平井的特別部分，幾個相可能以不同速度沿不同方向運動。在大致垂直的井中不同的相均勻混合。
需要的數(shù)據(jù)可以通過在井中放置一個儀器而獲得，例如符合專利申請F(tuán)R-A1-2 797295中所述的儀器。
該儀器在井的幾個部分包括測定局部流體速度的裝置。其中一個裝置安裝在儀器的主體中，其他裝置安裝在可以臂的形式伸展的機(jī)構(gòu)上。當(dāng)儀器插入水平或偏斜井中時，其主體靠在井的最底部，展開的機(jī)構(gòu)占據(jù)井的全部寬度。測定速度的裝置跨過井的全部寬度分布。
測定局部流體速度的裝置包括一個小葉輪，為此其旋轉(zhuǎn)軸線大致平行于井的縱軸。該葉輪與獲取關(guān)于其旋轉(zhuǎn)速度以及有可能的旋轉(zhuǎn)方向的信息的非接觸式傳感器協(xié)同工作。
在具有很小傾斜度甚至水平的井中，要測量的速度可能很低，例如為每秒幾厘米的等級，或者它們可能很高，例如為每秒幾米。很粘的原油可能以這種低速度運動，反之水和氣可能以這種高速度運動。
如果要使測量可靠，特別重要的是，葉輪應(yīng)該對于速度的全范圍敏感。比較起來，在垂直井中，相對均勻的混合物的速度為每秒幾十厘米至幾米的等級。多相流體處于大約150℃的溫度，其壓力為大約108Pa，并且可能具有很強(qiáng)的腐蝕性。它可能包含一些含硫磺、沙子或其它懸浮碎片的混合物。葉輪必須能夠經(jīng)受這些艱難的環(huán)境。
此時，葉輪由金屬或塑料材料通過機(jī)加工制成，成本相對很高。這些葉輪固定到至少一個磁鐵上。葉輪的旋轉(zhuǎn)引起磁場的周期變化，這可以通過一個或多個磁傳感器檢測。這種磁場的變化代表了葉輪的旋轉(zhuǎn)速度和方向。
公知的是，磁鐵可以靠近葉輪放置，但是必須防止它免受高度腐蝕性的多相流體的影響。因此由葉輪和磁鐵構(gòu)成的裝置變得復(fù)雜并且昂貴，這是因為必須為磁鐵提供一個保護(hù)腔。該裝置也變得體積龐大，其結(jié)果是改變流動。
考慮的另一個可能性是將磁鐵容納到葉輪的輪轂內(nèi)，但是當(dāng)葉輪加工時要形成殼體，并且一旦磁鐵到位，該殼體就必須封閉起來以至磁鐵得到完全的保護(hù)。該結(jié)構(gòu)也具有很高的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于在流動物中采集數(shù)據(jù)且不具有上述缺點的葉輪。
本發(fā)明的一個目的是提出一種特別容易制作并且廉價而高性能的葉輪。
本發(fā)明的另一個目的是提出一種葉輪，該葉輪輕質(zhì)且具有很低的慣性力，甚至以很低的流體速度啟動旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的另一個目的是提出一種葉輪，該葉輪經(jīng)受得住其所浸入的腐蝕性流體，即使該流體包含沙子或碎片。
本發(fā)明通過使用一種用于在流動物中采集數(shù)據(jù)的葉輪而達(dá)到這些目的，所述葉輪包括葉片和一個輪轂，其特征在于它由一種塑料材料構(gòu)成并且采用嵌入模制(insert moulded)，在其輪轂中內(nèi)置(trap)一個心軸和至少一個磁鐵。
該葉輪也包括一個容納磁鐵的嵌入件。
最好該嵌入件和心軸彼此固定。
該嵌入件可以繞心軸卷曲。
該心軸在該卷曲部分可以具有縮小的橫截面。
該葉輪優(yōu)選地包含至少一對位于心軸每一側(cè)并且彼此吸引的磁鐵。
塑料材料有利地為一種聚醚紫羅蘭酮類熱塑性樹脂。
優(yōu)選地，磁鐵基于釤鈷制作，心軸基于碳化鎢并且嵌入件基于鋁。
本發(fā)明也涉及一種流動物中的數(shù)據(jù)采集儀器，該儀器包括特征如上所述的至少一個葉輪。


參考附圖閱讀實施例的說明之后，可以更好地了解本發(fā)明，這些實施例僅僅出于說明的目的，而絕非限制性的，其中圖1A和1B示出根據(jù)本發(fā)明的一種葉輪的縱視圖和剖視圖；圖2示出一種用于在碳?xì)浠衔锞胁杉瘮?shù)據(jù)的儀器，該儀器包括根據(jù)本發(fā)明的葉輪。
下面所述不同圖中相同、相似或相當(dāng)?shù)牟考哂邢嗤母綀D標(biāo)記，以便于從一個圖到下一個圖進(jìn)行理解。
圖中所示各部件不一定以相同比例顯示，以使圖更清晰。
具體實施例方式
圖1A、1B中所示的葉輪具有葉片1，例如五個葉片，和一個輪轂2。五個葉片的數(shù)量并非限制性的，葉輪有可能具有更多的葉片1或者更少的葉片1。但是，該數(shù)量最好為奇數(shù)以獲得更均勻的旋轉(zhuǎn)，且葉輪支撐件不會一次遮住超過一個葉片。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，由塑料材料構(gòu)成的葉輪是嵌入模制的，在輪轂2中內(nèi)置(trap)一個心軸3和至少一個磁鐵4。磁鐵4容納在嵌入件5中，而嵌入件5也內(nèi)置在葉輪的輪轂2中。
在本文中，術(shù)語嵌入模制是指模制材料在其內(nèi)部包括至少一個“內(nèi)置體”。
通過繞心軸3、至少一個磁鐵4和嵌入件5嵌入模制葉輪，獲得特別緊湊的組件，該組件不僅廉價而且具有很高的性能。與機(jī)加工的傳統(tǒng)葉輪相比，制造成本可以降低大約10的因數(shù)。必須記住這些葉輪相對很小并且它們的直徑僅僅為幾厘米，用以應(yīng)用于大致水平的碳?xì)浠衔锞小４送?，通過模制很容易制造具有各種形狀的葉片1，而這對于通過機(jī)加工制作將很困難或者不可能。
優(yōu)選地，提供將嵌入件5和心軸3固定在一起的裝置6。這可以通過繞心軸3卷曲嵌入件5而實現(xiàn)。該卷曲標(biāo)記為附圖標(biāo)記6。心軸3于是在卷曲6處包括一個具有縮小橫截面的部分7。
優(yōu)選地，使用至少一對磁鐵4。成對的兩個磁鐵4放置在心軸3的每一側(cè)以至它們彼此吸引。一個磁鐵的北極靠近心軸3并且另一個磁鐵的南極將靠近心軸3。
通過在心軸3的相對兩側(cè)放置兩個磁鐵4，因為與葉輪本身的重量相比磁鐵的重量不可忽略，這樣就在葉輪旋轉(zhuǎn)時獲得指定的動態(tài)平衡。兩個磁鐵4為葉輪的每次旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生兩個檢測脈沖，這使得速度測量更準(zhǔn)確。
心軸3將有利地基于足夠堅固以至能夠經(jīng)受流動物中腐蝕性流體的碳化鎢制造。
嵌入件5將由金屬構(gòu)成，例如基于足夠易延展以至能夠卷曲并且沒有磁性的鋁。
磁鐵4可以有利地由釤鈷構(gòu)成?？梢允褂眠@種材料獲得磁鐵尺寸/磁能比率的最大值之一。
此外，釤鈷磁鐵對高溫具有很高的抵抗力，首先葉輪的熱塑性材料的注射溫度大約為400℃，其次井中的使用溫度大約為150℃。
因為它們內(nèi)置入葉輪的輪轂2中，所以它們會免受流動物中腐蝕性流體的腐蝕。
制造葉輪的材料最好為一種可以注射模制的熱塑性材料，并且選擇輕質(zhì)且高電阻的材料。例如，一種熱塑性樹脂，如聚醚紫羅蘭酮非常合適。該樹脂公知為名稱VICTREX PEEK 450GL30，這是I.C.I.(IMPERIALCHEMICAL INDUSTRIES)的注冊商標(biāo)。
這種葉輪可以輕易地安裝在其心軸3上，安裝在一種葉輪裝置的一個馬鐙形支撐件上，如與本申請同一天存檔的(deposited)、以本申請者名字提出的法國專利申請所述。
磁鐵4設(shè)計為激勵一種磁性運動傳感器(未示出)，該傳感器將獲得有關(guān)葉輪速度信息并且靠近它放置。該傳感器固定到支撐件上。帶有其支撐件的葉輪裝置示于圖2中，以附圖標(biāo)記31標(biāo)記，而支撐件和葉輪分別以附圖標(biāo)記10和11標(biāo)記。
圖2示意性示出專利申請F(tuán)R-A 2797295中所述類型的數(shù)據(jù)采集儀器30的一個實例。它包括幾個如上所述的葉輪11，各自安裝在一個葉輪裝置31上。儀器30下降到傾斜或大致水平的碳?xì)浠衔锞?2中。儀器30通過一根未示出的桿或電纜連接到地面。儀器30中采集的數(shù)據(jù)通過該電纜、桿或遙測技術(shù)傳送到地面。儀器30包括一個大致為圓柱形的主體33，其直徑小于井32的直徑。主體33固定到一個可延伸機(jī)構(gòu)34上?？裳由鞕C(jī)構(gòu)34包括兩個彼此鉸接并與主體33鉸接的臂35。主體33支撐在井32的底壁上。在延伸過程中，臂35為一個V形，位于包含井32縱向中心線的垂直平面內(nèi)。葉輪裝置31沿一個臂35非常均勻地分布。它們通過一個開口銷36固定到該臂上，例如所述開口銷穿過一個支撐孔10。另一個臂可以配備有同樣沿臂非常均勻分布的電子傳感器37和/或光學(xué)傳感器?？梢栽谥黧w33上放置一個葉輪裝置31和/或至少一個傳感器37。
盡管僅僅詳細(xì)描述并說明了本發(fā)明的一個實施例，但是可以理解，可以在不脫離本發(fā)明范圍的前提下進(jìn)行不同的變化和修改，特別是對葉輪的形狀。
碳?xì)浠衔锞械臄?shù)據(jù)采集已經(jīng)被用作一個應(yīng)用實例，但是很明顯，該葉輪可以用于其它領(lǐng)域，例如海水環(huán)境，或者甚至除油井以外的鉆井中。
權(quán)利要求
1.一種用于在流動物中采集數(shù)據(jù)的葉輪，包括葉片(1)和一個輪轂(2)，其特征在于，它由一種塑料材料構(gòu)成，并且通過在其輪轂(2)中內(nèi)置一個心軸(3)和至少一個磁鐵(4)而嵌入模制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉輪，其特征在于，它還內(nèi)置一個嵌入件(5)用以容納磁鐵(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的葉輪，其特征在于，嵌入件(5)和心軸(3)彼此固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉輪，其特征在于，嵌入件(5)繞心軸(3)卷曲。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的葉輪，其特征在于，心軸(3)的橫截面(7)在該卷曲部分(6)減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的葉輪，其特征在于，它包含至少一對位于心軸(3)每一側(cè)上并且彼此吸引的磁鐵(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的葉輪，其特征在于，塑料材料為一種聚醚紫羅蘭酮類熱塑性樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的葉輪，其特征在于，磁鐵(4)基于釤鈷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的葉輪，其特征在于，心軸(3)基于碳化鎢。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一項所述的葉輪，其特征在于，嵌入件(5)基于鋁。
11.一種在流動物中的數(shù)據(jù)采集儀器，其特征在于，它包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的葉輪(11)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在流動物中采集數(shù)據(jù)的葉輪。它包括葉片(1)和一個輪轂(2)。它由一種塑料材料構(gòu)成并且通過在其輪轂(2)中內(nèi)置一個心軸(3)和至少一個磁鐵(4)而嵌入模制。該葉輪特別應(yīng)用于碳?xì)浠衔锞械臄?shù)據(jù)采集。
文檔編號E21B47/10GK1695045SQ03817656
公開日2005年11月9日 申請日期2003年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月23日
發(fā)明者費比恩·森斯, 吉爾伯特·加蘭德, 讓-皮埃爾·奇扎克 申請人:施藍(lán)姆伯格海外股份有限公司