本實(shí)用新型涉及石油測試技術(shù)領(lǐng)域，具體的是一種杠桿式流量測量裝置。

背景技術(shù)：

流量計(jì)作為測量流體流量的專用設(shè)備已經(jīng)廣為人知。目前，在石油生產(chǎn)領(lǐng)域，用于測量油井產(chǎn)液量的儀器主要是渦輪流量計(jì)、浮子式流量計(jì)等，傳統(tǒng)的流量計(jì)流道比較狹窄，當(dāng)流體內(nèi)有雜質(zhì)、油井出砂或者井內(nèi)流體為稠油時(shí)，容易造成傳感器不工作而無法測量，這就需要一種新型的流量測量裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有的流量計(jì)在測量油井產(chǎn)液量時(shí)容易堵塞的問題，本實(shí)用新型提供了一種杠桿式流量測量裝置，該杠桿式流量測量裝置可以對(duì)油井各生產(chǎn)層進(jìn)行產(chǎn)液量的測量。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種杠桿式流量測量裝置，包括：

殼體，呈筒狀；

指示部件，呈桿狀或片狀，指示部件位于殼體內(nèi)，指示部件能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，指示部件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與殼體的中心線垂直，指示部件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線穿過殼體的內(nèi)腔，指示部件的一端到該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的距離大于指示部件的另一端到該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的距離；

驅(qū)動(dòng)單元，能夠驅(qū)動(dòng)指示部件以該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)；

扭矩檢測單元，能夠檢測出指示部件受到的扭矩；

角度檢測單元，能夠檢測出指示部件轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；

控制單元，驅(qū)動(dòng)單元、扭矩檢測單元和該角度檢測單元均與該控制單元電連接。

殼體的中心線沿豎直方向設(shè)置，殼體的下部設(shè)有進(jìn)液口，殼體的上部設(shè)有出液口，指示部件位于進(jìn)液口和出液口之間，殼體外套設(shè)有集流傘，集流傘位于出液口的下方，進(jìn)液口位于集流傘內(nèi)或集流傘的下方。

殼體內(nèi)含有轉(zhuǎn)軸，指示部件與轉(zhuǎn)軸連接固定，轉(zhuǎn)軸的軸線與該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合，驅(qū)動(dòng)單元通過扭矩檢測單元與轉(zhuǎn)軸連接固定，驅(qū)動(dòng)單元能夠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸自轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)軸的一端固定于殼體的內(nèi)壁表面，驅(qū)動(dòng)單元和扭矩檢測單元均設(shè)置殼體內(nèi)，驅(qū)動(dòng)單元為電機(jī)，該電機(jī)的外殼與殼體連接固定，該電機(jī)的輸出軸通過扭矩檢測單元與轉(zhuǎn)軸的另一端連接固定，扭矩檢測單元還能夠檢測出指示部件受到的力的方向。

該角度檢測單元能夠根據(jù)指示部件的一端或指示部件的另一端的位置變化檢測出指示部件轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。

殼體內(nèi)設(shè)有刻度盤，刻度盤呈弧形，該角度檢測單元嵌設(shè)于刻度盤內(nèi)，刻度盤的位置與指示部件的一端的位置相對(duì)應(yīng)。

刻度盤所對(duì)應(yīng)的圓心角為90°～120°，當(dāng)內(nèi)腔中的流體相對(duì)于殼體靜止時(shí)，指示部件與殼體的中心線垂直。

控制單元能夠控制該電機(jī)的輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，扭矩檢測單元能夠?qū)⒅甘静考艿降呐ぞ匕l(fā)送給控制單元，該角度檢測單元能夠?qū)⒅甘静考D(zhuǎn)動(dòng)的角度發(fā)送給控制單元。

本實(shí)用新型的有益效果是：該杠桿式流量測量裝置能夠根據(jù)井內(nèi)流體流量的大小，通過自適應(yīng)控制電路控制電機(jī)帶動(dòng)指示部件轉(zhuǎn)動(dòng)，并利用刻度盤內(nèi)的傳感器記錄指示部件偏離基準(zhǔn)面的角度變化情況，從而進(jìn)一步得到流體的流量大小。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。

圖1是本實(shí)用新型所述杠桿式流量測量裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中沿A-A方向的剖視圖。

圖3是驅(qū)動(dòng)單元與指示部件的連接示意圖。

1、殼體；2、內(nèi)腔；3、控制單元；4、第一電纜；5、第二電纜；6、出液口；7、刻度盤；8、指示部件；9、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；10、集流傘；11、進(jìn)液口；12、流體方向；13、轉(zhuǎn)軸；14、扭矩檢測單元；15、驅(qū)動(dòng)單元。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。

一種杠桿式流量測量裝置，包括：

殼體1，呈筒狀，殼體1的中心線沿豎直方向設(shè)置；

指示部件8，呈桿狀或片狀，指示部件8位于殼體1內(nèi)，指示部件8能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，指示部件8的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線沿水平方向設(shè)置，指示部件8與殼體1的中心線垂直，指示部件8的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線穿過殼體1的內(nèi)腔2，指示部件8的一端到該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的距離大于指示部件8的另一端到該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的距離；

驅(qū)動(dòng)單元15，能夠驅(qū)動(dòng)指示部件8以該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線為軸轉(zhuǎn)動(dòng)；

扭矩檢測單元14，能夠檢測出指示部件8受到的扭矩；

角度檢測單元，能夠檢測出指示部件8轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；

控制單元3，驅(qū)動(dòng)單元15、扭矩檢測單元14和該角度檢測單元均與該控制單元3電連接，如圖1所示。

在本實(shí)施例中，殼體1的中心線沿豎直方向設(shè)置，殼體1的下部設(shè)有進(jìn)液口11，殼體1的上部設(shè)有出液口6，指示部件8位于進(jìn)液口11和出液口6之間，進(jìn)液口11和出液口6均開設(shè)于殼體1的側(cè)壁上，殼體1外套設(shè)有集流傘10，集流傘10位于出液口6的下方，指示部件8位于集流傘10和出液口6之間，集流傘10的上下兩端均與殼體1連接固定，進(jìn)液口11位于集流傘10內(nèi)或集流傘10的下方，優(yōu)選進(jìn)液口11位于集流傘10內(nèi)，測量時(shí)流體在殼體1的內(nèi)腔2中從下向上流動(dòng)。集流傘10含有撐開和關(guān)閉狀態(tài)，集流傘10的初始狀態(tài)為關(guān)閉，該杠桿式流量測量裝置在需要使用時(shí)，首先將該杠桿式流量測量裝置下入至井筒內(nèi)的設(shè)定部位，然后使集流傘10處于撐開狀態(tài)，此時(shí)，集流傘10將封堵殼體1和井筒之間的環(huán)形空間，流體不能從殼體1和井筒之間再通過，迫使井內(nèi)流體全部通過進(jìn)液口11進(jìn)入該杠桿式流量測量裝置。即當(dāng)該杠桿式流量測量裝置通過電纜下放到固定層位時(shí)控制集流傘10打開，集流傘10起到封閉井筒，收集井內(nèi)流體的作用。

在本實(shí)施例中，殼體1內(nèi)含有轉(zhuǎn)軸13，指示部件8與轉(zhuǎn)軸13連接固定，轉(zhuǎn)軸13的軸線與該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合，即指示部件8以轉(zhuǎn)軸13的軸線為軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)單元15通過扭矩檢測單元14與轉(zhuǎn)軸13連接固定，驅(qū)動(dòng)單元15能夠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸13自轉(zhuǎn)，如圖2和圖3所示。轉(zhuǎn)軸13的一端固定于殼體1的內(nèi)壁表面，轉(zhuǎn)軸13、驅(qū)動(dòng)單元15和扭矩檢測單元14均設(shè)置殼體1的內(nèi)腔2中，驅(qū)動(dòng)單元15為電機(jī)，該電機(jī)的外殼與殼體1連接固定，該電機(jī)的輸出軸通過扭矩檢測單元14與轉(zhuǎn)軸13的另一端連接固定，扭矩檢測單元14還能夠檢測出指示部件8受到的力的方向。從而可以判斷出指示部件8的轉(zhuǎn)動(dòng)是源于自身重力的作用還是源于流體流動(dòng)的作用，如圖1所示，指示部件8為桿狀，可以成為指示桿或指示針，當(dāng)源于指示部件8自身重力的作用時(shí)，指示部件8將會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)源于流體流動(dòng)的作用時(shí)，指示部件8將會(huì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

在本實(shí)施例中，該角度檢測單元能夠根據(jù)指示部件8的一端或指示部件8的另一端的位置變化檢測出指示部件8轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。殼體1的內(nèi)腔2中設(shè)有刻度盤7，刻度盤7固定于殼體1的內(nèi)壁表面，刻度盤7呈弧形，刻度盤7的位置與指示部件8的一端的位置相對(duì)應(yīng)?？潭缺P7所對(duì)應(yīng)的圓心角為90°～120°，該角度檢測單元含有角度傳感器，該角度檢測單元的傳感器(即角度傳感器)嵌設(shè)于刻度盤7內(nèi)，當(dāng)內(nèi)腔2中的流體相對(duì)于殼體1靜止時(shí)，指示部件8與殼體1的中心線垂直。當(dāng)指示部件8呈豎直狀態(tài)時(shí)，指示部件8指向該杠桿式流量測量裝置的最大量程。指示部件8的一端可以設(shè)有磁鐵，該角度檢測單元的傳感器通過該磁鐵的磁場感知指示部件8的一端的位置。

在本實(shí)施例中，控制單元3能夠控制該電機(jī)的輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，扭矩檢測單元14能夠?qū)⒅甘静考?受到的扭矩發(fā)送給控制單元3，該角度檢測單元能夠?qū)⒅甘静考?轉(zhuǎn)動(dòng)的角度發(fā)送給控制單元3，控制單元3中儲(chǔ)存有設(shè)定的基準(zhǔn)扭矩。轉(zhuǎn)軸13、扭矩檢測單元14和驅(qū)動(dòng)單元15組成了旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)9。扭矩檢測單元14通過第一電纜4與控制單元3電連接，該角度檢測單元的傳感器通過第二電纜5與控制單元3電連接。

下面介紹一種杠桿式流量測量裝置的測量方法，該杠桿式流量測量裝置的測量方法采用了上述的杠桿式流量測量裝置，該杠桿式流量測量裝置的測量方法包括以下步驟：

步驟1、扭矩檢測單元14實(shí)時(shí)檢測指示部件8受到的扭矩，當(dāng)扭矩檢測單元14檢測到指示部件8由于受到被測流體作用而產(chǎn)生的當(dāng)前扭矩大于控制單元3中設(shè)定的基準(zhǔn)扭矩時(shí)，進(jìn)行下一步；

步驟2、控制單元3通過驅(qū)動(dòng)單元15使指示部件8轉(zhuǎn)動(dòng)，以減小當(dāng)前扭矩與該基準(zhǔn)扭矩之間的差值，直至當(dāng)前扭矩等于該基準(zhǔn)扭矩；

步驟3、根據(jù)指示部件8的轉(zhuǎn)動(dòng)角度隨時(shí)間的變化情況計(jì)算出流量。

在步驟2和步驟3之間還包括以下步驟：當(dāng)扭矩檢測單元14檢測到當(dāng)前扭矩偏離所述基準(zhǔn)扭矩時(shí)(如當(dāng)前扭矩大于或小于所述基準(zhǔn)扭矩時(shí))，控制單元3通過驅(qū)動(dòng)單元15使指示部件8轉(zhuǎn)動(dòng)，以減小當(dāng)前扭矩與該基準(zhǔn)扭矩之間的差值，直至當(dāng)前扭矩等于所述基準(zhǔn)扭矩。

在步驟3以前，扭矩檢測單元14實(shí)時(shí)的將檢測到的指示部件8受到的扭矩發(fā)送給控制單元3，該角度檢測單元實(shí)時(shí)的將檢測出指示部件8轉(zhuǎn)動(dòng)的角度發(fā)送給控制單元3。提前測量出殼體1過流面積，并建立起流速和指示部件8轉(zhuǎn)動(dòng)的角度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，控制單元3能夠記錄指示部件8的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，再根據(jù)指示部件8轉(zhuǎn)動(dòng)的角度計(jì)算出當(dāng)前的流速，控制單元3根據(jù)指示部件8的轉(zhuǎn)動(dòng)角度隨時(shí)間的變化情況計(jì)算出流量，如流量＝殼體1的過流面積×流速。

在本實(shí)用新型中，由于設(shè)定的基準(zhǔn)扭矩的不同，該杠桿式流量測量裝置的最大流量測量值可能不同，當(dāng)流量大于該杠桿式流量測量裝置的最大流量測量值時(shí)，該杠桿式流量測量裝置無法顯示具體的流量。

下面介紹該杠桿式流量測量裝置的工作過程：當(dāng)液體體積流量為零時(shí)，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)9上的扭矩傳感器14測得指示部件8兩端的扭矩為指示部件8自身重力差產(chǎn)生的扭矩，這一扭矩小于儀器測量電路中設(shè)定的基準(zhǔn)扭矩(且方向?yàn)槭怪甘静考?逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，如圖1所示)，此時(shí)，自適應(yīng)控制電路(控制單元3)控制電機(jī)帶動(dòng)指示部件8逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，直到轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)面(即指示部件8呈水平狀態(tài))，指示部件8的左端指向在刻度盤7上的讀數(shù)為零。當(dāng)井內(nèi)某一流量的流體經(jīng)集流傘10集流后，通過進(jìn)液口11進(jìn)入儀器的內(nèi)腔2，作用在指示部件8上的扭矩增大，當(dāng)這一扭矩大于設(shè)定的基準(zhǔn)扭矩時(shí)，自適應(yīng)電路(控制單元3)控制電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，直到旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)9上的扭矩傳感器14測得的扭矩等于控制單元3中儲(chǔ)存的基準(zhǔn)扭矩時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，指示部件8就停留在一個(gè)相應(yīng)的平衡位置上，通過刻度盤7和控制單元3記錄整個(gè)測量過程指示部件8偏離角度變化情況。當(dāng)井內(nèi)流量繼續(xù)增大時(shí)，自適應(yīng)電路控制電機(jī)繼續(xù)向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到達(dá)到新的平衡位置時(shí)(即旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)9上的扭矩傳感器14測得的扭矩等于控制單元3中儲(chǔ)存的基準(zhǔn)扭矩時(shí))電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)井內(nèi)流量減小時(shí)，作用在指示部件8上的扭矩小于基準(zhǔn)扭矩，自適應(yīng)電路控制電機(jī)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到達(dá)到設(shè)定值時(shí)(即旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)9上的扭矩傳感器14測得的扭矩等于控制單元3中儲(chǔ)存的基準(zhǔn)扭矩時(shí))電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。如此下去，隨著油井產(chǎn)出流量變化，作用在指示部件8上的扭矩也產(chǎn)生相應(yīng)變化，通過自適應(yīng)電路控制的電機(jī)也隨之圍繞著設(shè)定的基準(zhǔn)扭矩值轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過刻度盤7和控制單元3記錄整個(gè)測量過程中指示部件8偏離基準(zhǔn)面的角度變化情況，并通過電纜將數(shù)據(jù)傳至地面監(jiān)控系統(tǒng)或控制單元3自己運(yùn)算，由此可以反映出油井的產(chǎn)液量。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，不能以其限定實(shí)用新型實(shí)施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本實(shí)用新型專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本實(shí)用新型中的技術(shù)特征與技術(shù)特征之間、技術(shù)特征與技術(shù)方案之間、技術(shù)方案與技術(shù)方案之間均可以自由組合使用。