高精度液面检测仪的制作方法

1.本发明涉及钻井过程中动液面检测技术领域，尤其是涉及一种高精度液面检测仪。


背景技术：

2.动液面是抽油井在正常生产时，油管和套管环形空间有一个液面，这个液面就叫动液面。动液面可以用从井口算起的深度表示其位置，也可用从油层中部算起的高度表示其位置。在油井开采过程中，产量和综合效率的最大化是最终目标，而地层的供液能力是制约实现这一目标的根本因素。油井的动液面也是反映地层供液能力的一个重要指标，是油田确定合理沉没度、制定合理工作制度的重要依据。通过对动液面的分析，确定泵深、计算井底流压；根据动液面变化，判断油井的工作制度与地层能量的匹配情况。所以对动液面进行检测也是一个至关重要的工作。当检测到动液面出现较大的波动时，我们也能尽快实施相应的措施来保证抽油工作的正常进行。
3.传统的动液面检测技术存在一定的不足之处，要不就是由于诸多因素影响导致测试结果的准确度不够要不就是反馈不够及时以至于无法对出现的问题快速的做出应对措施。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种可兼顾高精度和反馈及时要求的高精度液面检测仪。
5.本发明公布了一种高精度液面检测仪，包括：可沿上下方向移动的声呐探测仪，声呐探测仪安装平台，可沿某中心轴旋转一定角度的转向系统，固定系统，所述声呐探测仪位于所述声呐探测仪安装平台一侧，所述声呐探测仪可上下方向的移动，便于探测；转向系统，所述转向系统安装固定在所述固定系统一端，通过齿轮齿条配合实现转向；固定系统，所述固定系统一端通过螺纹连接安装在表管外侧；氮气气源，所述氮气气源通过软管和声呐探测仪连接在一起；控制器，所述控制器用于控制所述声呐探测仪和所述丝杠平台的移动；计算机，所述计算机分别与所述控制器和所述声呐探测仪相连以分别向所述控制器发出控制指令以及数据采集。
6.根据本发明的高精度液面检测仪，通过设置两个特有的丝杠系统，上下移动丝杠系统和前后移动上下系统，可以根据实际所需在工作状态和非工作状态两者之间灵活切换，同时满足了随时要求套管密封和动液面随时监测的要求，解决了这两个难以兼顾的难题，从而更好地获取油管和套管的环形空间内的动液面的高度情况，从而更好地掌握地层供液能力、泵深、井底流压以及管件是否出现测漏等问题，大幅度的提高工作效率和节省了时间、费用。
7.另外，根据本发明的高精度液面检测仪，还可以具有如下附加技术特征：
8.用于发射声波和接受回波信号的声呐探测仪，所述声呐探测仪可沿上下方向移
动；
9.用于切换工作状态和非工作状态的转向系统；
10.用于将高精度液面检测仪固定在套管外侧的固定系统；
11.控制器，所述控制器用于控制所述声呐探测仪的移动和所述转向系统的转向；
12.计算机，所述计算机分别与所述控制器和所述声呐探测仪相连以分别向所述控制器发出控制指令及图像数据采集。
13.具体的，所述高精度液面检测仪包括：上下移动丝杠系统，所述上下移动丝杠系统用于协助声呐探测仪进行上下方向的移动，所述上下移动丝杠系统与所述控制器相连以可被控制沿上下方向移动；声呐探测仪安装平台，所述声呐探测仪和所述上下移动丝杠系统安装在所述声呐探测仪安装平台的两侧。
14.具体的，所述上下移动丝杠系统还包括：第一底座，所述第一底座上形成有两个第一导轨，所述两个第一导轨彼此间隔开；第一移动平台，所述第一移动平台的底部设有两个彼此间隔开的第一导轨槽，所述两个第一导轨分别一一对应地配合在所述两个第一导轨槽内。
15.所述高精度液面检测仪，还包括：前后移动丝杠系统，所述前后移动丝杠系统与所述控制器相连以被控制沿前后移动。
16.具体的，所述前后移动丝杠系统包括：第二底座，所述第二底座上形成有两个第二导轨，所述两个第二导轨彼此间隔开；第二移动平台，所述第二移动平台的底部设有两个彼此间隔开的第二导轨槽，所述两个第二导轨分别一一对应地配合在所述两个第二导轨槽内；齿条，所述齿条通过螺纹连接安装在所述第二移动平台的一侧。
17.具体的，所述转向系统包括：丝杠安装座，所述丝杠安装座为一块非对称t形板，上端通过螺纹与所述上下移动丝杠系统连接；齿轮座板，所述齿轮座板中间开有圆孔，圆孔四周均布四个沉头孔，两侧通过螺纹固定在所述固定系统上，连接板，所述连接板一端通过螺纹与所述丝杠安装座连接，一端通过螺纹与转台板连接；转台板，所述转台板一端通过螺纹与所述连接板连接，另一端通过螺纹连接在齿轮座板上部；轴承座，所述轴承座为中空圆柱，上端开有四个螺纹孔与上述齿轮座板上分布的沉头孔一一配合，通过螺纹连接在一起；轴承端盖，所述轴承端盖安装在所述轴承座的两端，通过螺纹连接；长轴，所述长轴安装在所述轴承座内部，为三段阶梯轴，上下两端阶梯轴上安装有轴承，且上部轴径有部分螺纹线；齿轮，所述齿轮通过键槽安装在所述轴下端，与所述齿条配合实现转向作业。通过前后移动丝杠系统和转向系统的配合，在对动液面进行检测时，根据现场情况，液面检测仪可以进行工作状态和非工作状态之间的灵活切换。
18.所述高精度液面检测仪，还包括：氮气气源，所述氮气气源分别与声呐检测仪和控制器相连以分别为声呐探测仪提供动力和便于控制。
19.根据本发明的高精度液面检测仪，可实现工作状态和非工作状态的灵活切换，满足不同外径套管的安装要求，结合计算机控制和数据采集，以真实数据的形式清晰准确直观的监测动液面，更好地了解动液面的实时情况，可广泛应用于石油采集等领域。
20.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1是根据本发明的高精度液面检测仪(非工作状态)的结构示意图；
23.图2是根据本发明的高精度液面检测仪(工作状态)的结构示意图；
24.图3是根据本发明的声呐探测仪部分的结构示意图；
25.图4是根据本发明的上下移动丝杠系统的结构示意图；
26.图5是根据本发明的换向系统和转向系统部分剖面的结构示意图；
27.图6是根据本发明的前后移动上下系统的结构示意图；
28.图7是根据本发明的固定系统的结构示意图。
具体实施方式
29.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上下”、“前后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
34.下面参考图1-图7描述根据本发明实施例的高精度液面检测仪，可用于采油过程中动液面监测。
35.根据本发明实施例的高精度液面检测仪，包括：声呐探测仪1、声呐探测仪安装平台2、上下移动丝杠系统3、转向系统4、前后移动丝杠系统5、固定系统6、控制器7、氮气气源8和计算机9。
36.如图1、3、4所示，声呐探测仪1用于发射声呐波和接收回波，声呐探测仪安装平台2用于固定和安装声呐探测仪1，声呐探测仪1和上下移动丝杠系统3位于声呐探测仪安装平台2的两侧，两者是通过声呐探测仪安装平台2连接起来的，声呐探测仪1的上下移动也是通过上下移动丝杠系统3的带动所实现的。
37.如图5所示，转向系统4包括：丝杠安装座41、连接板42、转台板43、齿轮座板44、轴
承座45、轴46、角接触轴承47、轴承端盖48、齿轮49。丝杠安装座41一端安装上下移动丝杠系统3(如图1所示)，一端通过螺纹连接和连接板42的一端安装在一起，连接板42的另一端通过螺纹连接转台板43，转台板43通过螺纹连接在齿轮座板44上部，轴承座45通过螺纹连接在齿轮座板44的下部，轴承座45内部安装有轴46，轴46两端依次安装有角接触轴承47和轴承端盖48，齿轮49通过键槽连接在轴46下部，通过螺纹连接固定在轴上。
38.转向系统4和前后移动丝杠系统5是高精度液面检测仪能够灵活实现工作状态和非工作状态的重要系统。转向系统4上的齿轮49与前后移动丝杠系统的齿条53相互配合，通过前后移动丝杠系统5中移动平台51的移动，带动齿条53前后移动，从而带动齿轮49转动，进而带动轴46、转台板43、连接板42、丝杠安装座41一同转动，进而实现声呐检测仪1的转动，转台板最大可转动弧度为180度，进而可轻松实现声呐探测仪1工作状态和非工作状态的灵活切换。
39.固定系统6中的固定板61与固定板62通过螺纹连接起来，安装并固定在套管上，固定板62的另一端通过螺纹安装有转向系统4和前后移动丝杠系统5。
40.氮气气源7作为声呐探测仪发射声呐波的声波来源。控制器8用于控制声呐探测仪1的声呐波发射和上下移动丝杠系统3以及前后移动丝杠系统5的移动，也就是说，控制器8一方面可用于控制声呐探测仪1是否开始工作，另一方面还可控制上下移动丝杠系统3沿上下方向移动和前后移动丝杠系统沿前后方向运动。计算机9分别与声呐探测仪1和控制器8相连以分别接收声呐探测仪1的数据采集图像以及控制器8发出控制指令。
41.如图1所示，这是高精度液面检测仪在非工作状态，当需要进入工作状态时，计算机9可向控制器8发出控制指令由控制器8控制前后移动丝杠系统5沿前后运动以带动转向系统4转向使声呐探测仪1进入工作位置(如图二所示)，由氮气气源7作为动力来源的声呐探测仪1连续发射声波和接收回波，接收的数据会发送至计算机9上呈数据图像的形式显示出来。当停止工作时，声呐探测仪1会在转向系统4和前后移动丝杠系统5的带动下回到初始位置(如图1所示)。
42.简言之，根据本发明实施例的高精度液面检测仪可在工作状态和非工作状态之间根据实际情况进行灵活切换，实现高精度和随时采油作业两不误。
43.根据本发明的高精度液面检测仪，通过设置两个特有的丝杠系统，上下移动丝杠系统和前后移动上下系统，可以根据实际所需在工作状态和非工作状态两者之间灵活切换，同时满足了随时要求随时采油作业和动液面随时监测的要求，解决了这两个难以兼顾的难题，从而更好地获取油管和套管的环形空间内的动液面的高度情况，从而更好地掌握地层供液能力、泵深、井底流压以及管件是否出现测漏等问题，大幅度的提高工作效率和节省了时间、费用。
44.在本发明的一个实施例中，如图4所示，高精度液面检测仪还包括上下移动丝杠系统3，声呐探测仪1通过声呐探测仪安装平台2间接安装在上下移动丝杠系统3上，上下移动丝杠系统3与控制器8相连以被控制沿上下方向移动。上下移动丝杠系统3的具体结构没有特殊要求，只要能满足带动其上的声呐探测仪1沿上下方向移动即可。
45.在本发明的一个示例中，如图4所示，上下移动丝杠系统3包括上下移动滚珠丝杠31、第一底座32和第一移动平台33，其中第一底座32上形成有两个第一导轨，两个第一导轨一定距离彼此间隔开，第一移动平台33的底部设有两个沿一定距离彼此间隔开的第一导轨
槽，两个第一导轨分别一一对应地配合在两个第一导轨槽内，即两个第一导轨可分别一一对应地在两个第一导轨槽内沿一定方向移动。
46.当然，本发明并不限于此，在本发明的另一些实施例中，第一底座32也可设有第一导轨槽，相应的，第一移动平台33的底部可设有第一导轨，且第一导轨槽和第一导轨的个数可以分别是一个当然也可分别是多个，即分别是三个或更多。
47.通过设置上下移动丝杠系统3，实现了声呐探测仪1可进入套管内壁发射声波和接收回波，避免了外界杂乱声波的干扰，使得数据会更加准确。
48.如图6所示，高精度液面检测仪还包括前后移动丝杠系统5，其中齿条53通过螺纹连接设在第二移动平台51上，前后移动丝杠系统5与控制器8相连使得第二移动平台51以被控制沿前后移动。
49.前后移动丝杠系统5的具体结构没有特殊要求，只要可实现带动其上的齿条53沿前后方向移动即可。例如在本发明的一个示例中，如图6所示，前后移动丝杠系统5包括前后移动滚珠丝杠51、第二底座52、齿条53和第二移动平台54，第二移动平台54底部上形成有两个第二导轨槽，两个第二导轨槽沿一定距离平行方向彼此间隔开，第二底座52的底部设有两个沿一定距离平行方向彼此间隔开的第二导轨，两个第二导轨分别一一对应地配合在两个第二导轨槽内，即两个第二导轨可分别一一对应地在两个第二导轨槽内沿前后方向移动。
50.当然，在本发明的另一些实施例中，第二底座52可设有第二导轨槽而第二移动平台51的底部可相应设有第二导轨，且第二导轨槽和第二导轨的个数可以分别是一个当然也可分别是多个，即分别是三个或更多。
51.通过设置前后移动丝杠系统5和转向系统4，特别是利用齿轮49与齿条53的配合，实现了转向系统可180度的转向，灵活实现了工作状态和非工作状态的自由切换。
52.其中，需要说明的是，为降低高精度液面检测仪结构的复杂程度，节约设备生产以及研发成本，上下移动丝杠系统3和前后移动上下系统5的结构可大致相同，具体而言，可在上下移动丝杠系统3的第一移动平台33上端安装连接板，通过螺纹连接将齿条53安装固定，即通过对上下移动丝杠系统3进行简单的改造而形成前后移动丝杠系统5，由此最大限度地降低设备的研发生产成本，具有很好的实用性。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
54.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。