УЗЕЛ КРЫЛЬЧАТКИ ДЛЯ СБОРА ДАННЫХ В ПОТОКЕ И СПОСОБ СБОРКИ УЗЛА Российский патент 2008 года по МПК G01F1/115 G01F1/75 E21B47/10 

Область техники

Изобретение относится к устройству крыльчатки, используемому для сбора данных в потоке.

Предшествующий уровень техники

Существует необходимость сбора целого ряда данных о многофазной текучей среде в скважине как можно точнее, для осуществления функций по обслуживанию и ремонту, в частности в скважинах по производству углеводорода. Например, эти данные могут включать информацию о характере, потоке и соотношении различных фаз в текучей среде. В скважине для производства углеводорода обычно присутствует трехфазная текучая среда, состоящая из нефти, газа и воды. Эти текучие фазы имеют не одинаковую плотность, они перемещаются с неодинаковой скоростью, они присутствуют не в одинаковом соотношении и они попадают в скважину не в одном и том же месте. Распределение разных текучих фаз в потоке отличается в зависимости от того, является ли скважина вертикальной, наклонной или горизонтальной. Из-за разницы в плотности в различных текучих фазах эти фазы постепенно расслаиваются по мере увеличения наклона скважины. На отдельном участке наклонной скважины или возможно даже горизонтальной скважины может присутствовать несколько фаз, движущихся с различными скоростями и в разных направлениях. Разные фазы в почти вертикальной скважине перемешиваются равномерно.

Необходимые данные могут быть собраны путем размещения в скважине измерительного устройства, например, соответствующего измерительному устройству, описанному в заявке на патент FR А 12797295.

Это измерительное устройство содержит средства определения локальной скорости потока в различных частях скважины. Одно из средств установлено в корпусе измерительного устройства, а другие средства установлены на механизме, который может удлиняться в форме консоли.

При введении измерительного устройства в горизонтальную или искривленную скважину корпус опирается на самую нижнюю часть скважины и развернутый механизм занимает весь диаметр скважины. Средства определения скорости распределены по всему диаметру скважины.

Средство определения местной скорости потока содержит небольшую крыльчатку (импеллер), ось вращения которой приблизительно параллельна продольной оси скважины. Крыльчатки взаимодействует с бесконтактными датчиками, которые собирают информацию об их скоростях вращения и, возможно, о направлении вращения.

В скважине с небольшим искривлением или даже горизонтальной скважине измеряемые скорости могут быть очень низкими, например порядка нескольких сантиметров в секунду, или они могут быть гораздо выше, например несколько метров в секунду. Очень вязкая сырая нефть может проходить с такими низкими скоростями, в то время как вода и нефть могут двигаться с такими высокими скоростями.

При требовании к измерениям надежности особенно важно, чтобы крыльчатка была чувствительной ко всему диапазону скоростей. Для сравнения, в вертикальной скважине скорость относительно гомогенной смеси составляет от порядка нескольких десятков сантиметров до нескольких метров в секунду.

Многофазная текучая среда находится при температуре около 150°С, ее давление составляет около 10⁸ Па и она может быть очень коррозийной. Она может содержать смеси, включающие серу, песок или другие обломки породы во взвеси.

Устройство крыльчатки должно быть способно противостоять таким тяжелым условиям.

В настоящее время шпиндель крыльчатки опирается на подшипники, закрепленные на опоре, и направляется ими. Но подшипники не могут противостоять этим суровым условиям и их может заедать из-за наличия песка и обломков породы. Они могут быть защищены от текучей среды при помощи уплотнений. Наличие уплотнений увеличивает трение между шпинделем и подшипниками, что нежелательно. Возникает недостаток, заключающийся в снижении чувствительности измерений. Минимальная скорость, при которой крыльчатка начинает вращаться, увеличивается.

Описание изобретения

Целью изобретения является создание устройства крыльчатки, которое является недорогим, но не имеет упомянутых выше недостатков.

Для достижения этого шпиндель крыльчатки и опора имеют наиболее низкое трение, и это трение воспроизводится от одной крыльчатки к другой, что позволяет разным крыльчаткам в одном и том же измерительном устройстве для использования при сборе данных иметь приблизительно одинаковый пусковой вращающий момент и вследствие этого запускаться, когда они подвергаются одинаковой скорости течения потока.

Более точно, данное изобретение представляет собой устройство крыльчатки для использования при сборе данных в потоке, содержащее опору (3) для удержания шпинделя (2), на котором устанавливается крыльчатка (1), в котором:

- два опорных узла (4.1, 4.2) установлены на опоре (3) так, что один (4.1) из опорных узлов является неподвижным, а другой (4.2) может перемещаться по отношению к упомянутой опоре;

- опорные узлы (4.1, 4.2) выполнены с обеспечением наиболее низкого возможного коэффициента трения, при этом каждый опорный узел содержит приблизительно коническую канавку (6), в которую устанавливается один из концов (5) шпинделя (2);

- концы шпинделя (2) являются приблизительно коническими; и

- упомянутое устройство крыльчатки также содержит средство (9) формирования предварительно установленного зазора (j) между опорными узлами (4.1, 4.2) и шпинделем (2).

При этом в указанном устройстве подвижный опорный узел (4.2) обжат в основании (4.3), и опорные узлы (4.1, 4.2) выполнены из материала, выбранного из оксида алюминия, корунда, алмаза и сапфира.

Кроме того, в устройстве согласно изобретению средство (9) формирования предварительно установленного зазора (j) между опорными узлами (4.1, 4.2) и шпинделем (2) содержит:

- упор (11), вставляемый в опору (3),

- средство (12) блокировки упора (11) по отношению к опоре (3) и

- съемную прокладку (10), толщина которой соответствует зазору (j),

прокладка (10) входит в опору (3) между упором (11) и подвижным опорным узлом (4.2), установленным в положение почти без зазора со шпинделем (2),

прокладка (10) выполнена с возможностью удаления, когда упор (11), приведенный в контакт с прокладкой (10), блокируется по отношению к опоре (3), позволяя подвижному опорному узлу (4.2) занять другое положение, в котором он заменяет прокладку (10).

Кроме того, средство (9) формирования предварительно установленного зазора (j) между опорными узлами (4.1, 4.2) и шпинделем (2) содержит:

- упор (11), вставляемый в опору (3), при этом упор (11) представляет собой втулку с продольным разрезом,

- средство (12) блокировки упора (11) по отношению к опоре (3), причем средство (12) блокировки представляет собой винт, который расширяет разрезную втулку радиально, и

- съемную прокладку (10), толщина которой соответствует зазору (j),

прокладка (10) входит в опору (3) между упором (11) и подвижным опорным узлом (4.2), установленным в положение почти без зазора со шпинделем (2),

прокладка (10) выполнена с возможностью удаления, когда упор (11), приведенный в контакт с прокладкой (10), блокируется по отношению к опоре (3), позволяя подвижному опорному узлу (4.2) занять другое положение, в котором он заменяет прокладку (10).

Согласно изобретению в устройстве средство формирования зазора (j) между опорными узлами (4.1, 4.2) и шпинделем (2) может содержать:

- упор (32), вставляемый в опору (3), при этом упор (32) и подвижный опорный узел (4.2) снабжены собачкой (37), регулирующей зазор (j),

- средство (39) блокировки упора (32) по отношению к опоре (3), когда он приведен в контакт с подвижным опорным узлом (4.2), размещенным в положение почти без зазора со шпинделем (2) без зацепления,

- средство (30, 35) перемещения подвижного опорного узла (4.2) в другое положение, в котором он зацеплен, и для удержания его в этом другом положении.

Кроме того, в устройстве согласно изобретению средство (9) формирования зазора (j) между опорными узлами (4.1, 4.2) и шпинделем (2) может содержать:

- упор (32), вставляемый в опору (3), упор (32) и подвижный опорный узел (4.2) снабжены собачкой (37), регулирующей зазор (j),

- средство (39) блокировки упора (32) по отношению к опоре (3), когда он приведен в контакт с подвижным опорным узлом (4.2), размещенным в положение почти без зазора со шпинделем (2) без зацепления,

- средство (30, 35) перемещения подвижного опорного узла (4.2) в другое положение, в котором он зацеплен, и для удержания его в этом другом положении и указанное средство для перемещения подвижного опорного узла (4.2) содержит закрепленный на подвижном опорном узле (4.2) стержень (30), который проходит через упор (32) и может перемещаться при вращении, и пружину (35) возврата вокруг стержня (30), нажимающую на упор (32) на одном конце и прикрепленную к стержню (30) на другом конце.

При этом в устройстве опора (3) может быть выполнена в форме скобы и выполнена из инконеля.

Кроме того, в устройстве содержится датчик (8) скорости вращения крыльчатки (1), установленный в опоре (3) и размещенный вблизи шпинделя крыльчатки (1).

Согласно второму объекту изобретения предусмотрен способ установки крыльчатки (1) на опоре (3) для использования при сборе данных в потоке, содержащий следующие этапы:

закрепление неподвижного опорного узла (4.1) на опоре (3),

установка подвижного опорного узла в первом положении на опоре (3), подвижный опорный узел (4.2) находится достаточно далеко от неподвижного опорного узла (4.1) для установки шпинделя (2) импеллера (1) между ними, каждый опорный узел (4.1, 4.2) содержит приблизительно коническую канавку (6),

размещение шпинделя (2) импеллера (1), этот шпиндель (2) снабжен приблизительно коническими концевыми участками (5), каждый из которых входит в канавку (6),

установка подвижного опорного узла (4.2) во второе положение в контакте со шпинделем (2) без зазора,

блокирование упора (11, 32) по отношению к опоре (3), этот упор (11, 32) будет взаимодействовать с подвижным опорным узлом (4.2), его положение учитывает заранее установленный зазор (j), который должен быть образован между подвижным опорным узлом (4.2) и шпинделем (2),

перемещение подвижного опорного узла (4.2) в третье положение, которое отодвигает его от неподвижного опорного узла (4.1) посредством предварительного установленного зазора (j) и которое приводит его в контакт с упором (11, 32).

Кроме того, способ содержит этап для вставления прокладки (10), определяющей зазор (j) в опоре (3) между подвижным опорным узлом (4.2) и упором (11), до этапа блокирования и этап для удаления прокладки (10) после этапа блокирования, но до этапа перемещения, и этап перемещения подвижного опорного узла (4.2) включает этап, в котором подвижный опорный узел (4.2) входит в зацепление с упором (32), собачка определяет зазор.

Согласно третьему аспекту изобретения предусмотрено измерительное устройство для сбора данных в потоке, в котором содержится, по меньшей мере, одно устройство крыльчатки, описанное выше, и по меньшей мере один магнитный датчик.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет более понятно после прочтения описания примерных вариантов осуществления, приведенных в информационных целях и ни в коей мере не ограничивающих, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых

фиг.1 представляет вид в разрезе примера устройства крыльчатки согласно изобретению;

фиг.2А-2D иллюстрируют этапы по сборке крыльчатки в устройстве крыльчатки в соответствии с фиг.1;

фиг.3А и 3В представляют этапы по сборке крыльчатки в другом примере устройства крыльчатки согласно изобретению;

фиг.4 изображает сечение другого примера устройства крыльчатки в соответствии с изобретением;

фиг.5 представляет измерительное устройство для сбора данных в углеводородной скважине, оборудованное несколькими устройствами крыльчатки в соответствии с изобретением.

Идентичные, аналогичные или одинаковые части на разных чертежах, описанных ниже, имеют одинаковые номера позиций для упрощения перехода от одного чертежа к другому.

Разные части, показанные на чертежах, не обязательно показаны в том же масштабе для того, чтобы сделать чертежи более понятными.

Подробное описание отдельных вариантов осуществления изобретения

Ссылаясь на фиг.1, на фиг.1 представлены детали первого варианта осуществления устройства крыльчатки в соответствии с изобретением.

Крыльчатка обозначена позицией 1, а ее шпиндель позицией 2. Опора, на которой крыльчатка 1 будет установлена, обозначена позицией 3. Два опорных узла 4.1, 4.2, на которые опирается шпиндель 2 крыльчатки 1, закреплены на опоре 3.

Шпиндель 2 крыльчатки 1 имеет два конца 5, которые являются приблизительно коническими. Каждый из опорных узлов 4.1, 4.2 имеет приблизительно коническую канавку 6, в которую будет входить один конец 5 шпинделя 2 крыльчатки 1. Шпиндель 2 крыльчатки 1 может, например, быть изготовлен из карбида вольфрама для коррозионной стойкости.

Опорные узлы 4.1 и 4.2 выполнены с обеспечением наиболее низкого возможного коэффициента трения из материала, для которого, например, может быть использован драгоценный камень, предпочтительно синтетический, такой как алмаз, сапфир или корунд. Подходит также и некристаллизованный оксид алюминия. Эти материалы очень твердые и устойчивы к жесткой среде в углеводородной скважине.

Приблизительно коническая форма канавок 6 в опорных узлах 4.1 и 4.2 делает устройство 1 крыльчатки почти нечувствительным к присутствию песка или других обломков породы в текучей среде в скважине. Гранулы песка или обломков породы не захватываются между концом шпинделя и опорным узлом, они исключаются во время вращения крыльчатки. Крыльчатке 1 ничего не мешает при вращении. Это является существенным моментом для надежности устройства крыльчатки.

Эта приблизительно коническая форма канавок 6 и концов 5 минимизирует трение между шпинделем 2 и опорными узлами 4.1 и 4.2. Из-за низкого трения сборки узла шпинделя устройство крыльчатки чувствительно к очень низким скоростям потока, например, порядка пяти сантиметров в секунду или меньше. Его момент трения при запуске является настолько низким, насколько это возможно.

Очевидно, такое выполнение особенно относится к инерции крыльчатки 1. При этом инерция уменьшается путем выполнения крыльчатки 1 из прочного и легкого материала. Например, может быть использована термопластическая смола типа полиэфиркетона. Такая смола известна под названием VICTREX PEEK 450 GL 30, зарегистрированным товарным знаком I.C.I (IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES). Преимущество этого материала состоит в том, что он может быть изготовлен методом литья под давлением. Крыльчатка 1 может быть отлита со вставкой вокруг своего шпинделя 2 и по меньшей мере одного магнита 7, который будет возбуждать магнитный датчик 8 перемещения, который будет собирать информацию о скорости крыльчатки 1 и который расположен вблизи нее. Этот датчик 8 прикреплен к опоре 3. Такой тип крыльчатки описан во французской заявке на патент того же заявителя, поданой в тот же день, что и эта заявка.

Опора 3 крыльчатки имеет форму скобы с двумя концами 20. Ее профиль является аэродинамическим для минимизации возмущения потока среды в скважине. Она может быть выполнена из металла, например инконеля (зарегистрированный товарный знак INCO Limited Company), который является сплавом из никеля, хрома и молибдена. В средней части она содержит отверстие 3.1, которое может быть присоединено к измерительному устройству для сбора данных так, как показано на фиг.5.

Крыльчатка 1 установлена в зазоре 23 между двумя концами 20, при этом шпиндель 2 соединяет два конца 20. Каждый из концов 20 снабжен одним из опорных узлов 4.1 и 4.2.

Устройство крыльчатки на фиг.1 снабжено средством 9 формирования предварительно установленного зазора между шпинделем 2 и опорными узлами 4.1, 4.2. Это средство 9 делает возможным обеспечение зазора, который может быть воспроизведен от одного импеллера к другому. Таким образом, в измерительном устройстве для сбора данных с несколькими устройствами крыльчатки все крыльчатки будут начинать свое вращение при одинаковой скорости потока, и измерения, полученные от этих крыльчаток, будут согласующимися. Силы, действующие со стороны опорных узлов на шпиндель, будут одинаковыми в разных устройствах крыльчатки.

Теперь мы опишем способ работы, которому надо следовать при установке крыльчатки 1 на опору 3. Начнем с установки двух опорных узлов 4.1, 4.2 на опору 3.

Один из опорных узлов 4.1 устанавливается неподвижно на опоре 3. Далее он упоминается как неподвижный опорный узел. Он вставляется в отверстие 21, просверленное в опоре 3 и расположенное в одном из ее концов 20. Это отверстие 21 оканчивается выступом 22 на стороне зазора 23.

Неподвижный опорный узел 4.1 заканчивается контактом с выступом 22 опоры 3. Он удерживается в этом положении камерой 80, в которой расположен датчик 8 (фиг.2А). Камера 80 ввинчивается в отверстие 21, в котором нарезана резьба. Датчик скорости 8 в таком случае расположен вдоль шпинделя импеллера 1.

Другой опорный узел 4.2 может перемещаться по отношению к опоре 3 во время сборки крыльчатки. Далее он упоминается как подвижный опорный блок. Он обжат на основании 4.3, а именно на внешней стороне нарезана резьба. Это основание 4.3 ввинчивается в отверстие 24 со сверлением на другом конце 20 опоры 3, ввинчивание осуществляется со стороны зазора 23.

Когда подвижный опорный узел 4.2 установлен, он размещается достаточно далеко от неподвижного опорного узла 4.1 так, что шпиндель 2 крыльчатки 1 может быть вставлен между двумя опорными узлами 4.1 и 4.2. Это осуществляется путем ввинчивания его основания 4.3 в отверстие 24 так, что он в достаточной мере проникает внутрь в отверстие 24 (фиг.2А).

Шпиндель 2 крыльчатки 1 вставляется между двумя опорными узлами 4.1 и 4.2. Концы 5 шпинделя 2 проникают внутрь канавок 6, которые являются приблизительно коническими (фиг.2В).

Изменяя положение подвижного опорного узла 4.2, два опорных узла 4.1, 4.2 перемещаются ближе друг к другу до тех пор, пока не будет приблизительно нулевого зазора между шпинделем 2 и опорными узлами 4.1, 4.2. Это осуществляется путем вывинчивания основания 4.3 подвижного опорного узла 4.2. Он приводится во второе положение. Прокладка 10 вставляется в прорезь 10.1, предусмотренную в опоре 3. Прокладка 10 проходит через отверстие 24, в которое будет установлен подвижный опорный узел 4.2. Ее толщина равна требуемому зазору j между шпинделем 2 и опорными узлами 4.1, 4.2.

Упор 11 затем вставляется в отверстие 24 подвижного опорного узла 4.2 так, что прокладка 10 захватывается между подвижным опорным узлом 4.2 и упором 11 (фиг.2С).

В этом положении упор 11 заблокирован по отношению к опоре 3 с использованием блокирующего средства 12. Например, упор 11 может быть в форме расширяющейся втулки, другими словами, части полой трубы, в которой одна часть снабжена, по меньшей мере, одним продольным разрезом. Блокирующее средство 12 будет расширять втулку 11 радиально. Например, оно может быть в форме блокирующего винта 12, который ввинчивается внутрь втулки 11. По мере ввинчивания винта втулка радиально расширяется, так же как вставка.

Прокладка 10 (фиг.20) удаляется и подвижный опорный узел 4.2 перемещается назад до тех пор, пока не упрется в упор на расширяющейся втулке 11 (фиг.1) в третьем положении. Он займет место прокладки 10. После этого подвижный опорный узел 4.2 заблокирован.

Зазор j между шпинделем 2 и опорными узлами 4.1, 4.2 тогда полностью регулируется, поскольку он равен толщине прокладки 10.

Демонтаж крыльчатки 1, его регулирование в положении и его демонтаж очень просты. Сборка достигается посредством удаления втулки. При этом техническое обслуживание облегчается.

На фиг.3А и 3В показан вариант осуществления средства, используемого для формирования предварительно установленного зазора между шпинделем 2 и опорными узлами 4.1 и 4.2.

По сравнению с фиг.1 изменений в сборке неподвижного опорного узла 4.1 нет. Поэтому он не показан.

Подвижный опорный узел 4.2 всегда обжат в основании 4.3, но основание 4.3 теперь гладкое, на нем нет резьбы и оно удлинено стержнем 30. Средство 9 формирования зазора j между опорными узлами 4.1, 4.2 и шпинделем 2 содержит упор 32, который будет скользить по стержню 30, подвижный опорный узел 4.2 и упор 32 снабжены собачкой 37 с первым рельефом 31 на подвижном опорном узле 4.2 на наружной поверхности основания 4.3, из которого выступает стержень 30, и со вторым рельефом 33 с согласующейся формой первого рельефа 31, опирающимся на упор 32. Размеры собачки 37 регулируют зазор j.

На фиг.3А и 3В показан первый рельеф 31 собачки 37 в форме двух противоположных выемок на каждой стороне стержня 30 и второй рельеф 33 собачки 37 в форме двух диаметрально противоположных выступов. Возможно обратное, выемки могут быть на упоре, а выступы могут быть на основании.

Упор 32 в форме втулки отграничивает другую сторону второго рельефа 33, полость 34 для средства 35 возврата от подвижного опорного узла 4.2, эта полость 34 снабжена дном 36. Средство 34 возврата имеет форму пружины, сжатой между, во-первых, дном 36 полости 34 и, во-вторых, стержнем 30. Оно может быть прикреплено непосредственно к стержню 30 или оно может контактировать с кольцом 38, закрепленным на стержне. Кольцо 38 может быть образовано гайкой.

Таким образом, описанный узел вставляется с возможностью перемещения в отверстие 24 опоры 3, шпиндель 2 крыльчатки вставляется в промежуток 23, подвижный опорный узел 4.2 подводится близко к неподвижному опорному узлу (не показан) и приводится в контакт со шпинделем 2 почти без зазора. Рельеф 31 и рельеф 33 собачки 37 не совпадают. Упор 32 удерживается в положении по отношению к опоре 3 и при перемещении, и при вращении с использованием блокирующего средства 39, например игольчатого винта (фиг.3А).

Стержень 30 перемещает подвижный опорный узел 4.2 для его зацепления. Это осуществляется путем его поворота до тех пор, пока первый рельеф и второй рельеф 31 33 собачки 37 не совпадут. Подвижный опорный узел 4.2 перемещается назад, потому что упор 32 удерживается в неподвижном положении по отношению к опоре 3. Перемещение подвижного опорного узла 4.2 приблизительно равно глубине рельефа в собачке 37, другими словами зазору j. Пружина 34 прилагает удерживающую силу к подвижному опорному узлу 4.2 так, чтобы удержать его в зацепленном положении.

Эта конфигурация является более дорогой в изготовлении, чем первая конфигурация, поскольку требует больше частей, особенно пружину.

Вместо одного подвижного опорного узла и одного неподвижного опорного узла оба опорных узла могут быть неподвижными.

На фиг.4 показана такая конфигурация.

Два опорных узла 4.1, 4.2 могут быть установлены как неподвижный опорный узел на фиг.1. Каждый из них 4.1, 4.2 вставляется в отверстие 21, 25 опоры 3, снабженной выступами 22, 26 на стороне зазора 23, и блокируется при контакте с выступами 22, 26. Это положение удерживается частями 80, 81, которые ввинчиваются в отверстие 21, 25 до вступления в контакт с выступами 22, 26. Шпиндель 2 крыльчатки 1 теперь втяжной вместо того, чтобы иметь постоянную длину. Он содержит две удлиненные части 40, 41.

Первая часть 40 снабжена полостью 42 для пружины 43. Другая часть 41 содержит участок 44, который будет вставлен в полость 42 и будет скользить в полости 42 при контактировании с пружиной 43.

Когда шпиндель 2 сжат, он может быть вставлен между двумя неподвижными опорными узлами 4.1, 4.2 и затем он немного удлиняется, когда концы 5 шпинделя 2 входят приблизительно в конические выемки 6 в опорных узлах 4.1 и 4.2. Пружина выбирается для минимизации трения в сборке узле шпинделя.

На фиг.5 схематически показан пример измерительного устройства 50 для сбора данных, подобного раскрытому в заявке на патент FR А 2797295. Он содержит по меньшей мере одно устройство 51 крыльчатки, аналогичное описанному выше. Измерительное устройство 50 опускается в искривленную или даже почти горизонтальную углеводородную скважину 52. Измерительное устройство 50 соединяется с поверхностью посредством стержня или кабеля (не показаны). Данные, собранные измерительным устройством 50, пересылаются на поверхность по кабелю, стержню или при помощи телеметрии. Измерительное устройство 50 содержит почти цилиндрический корпус 53 с диаметром, меньшим, чем диаметр скважины 52. Корпус 53 прикреплен к развертываемому механизму 54. Развертываемый механизм 54 содержит две консоли 55, соединенные шарнирно друг с другом и с корпусом 53. Корпус 53 опирается на нижнюю стенку скважины 52. Во время развертывания консоли 55 в форме V расположены в вертикальной плоскости по продольной оси скважины 52. Устройства 51 крыльчатки распределяются приблизительно равномерно по одной из консолей 55. Они прикреплены к консоли, например, с использованием шплинта 56, который проходит через отверстие 3.1 опоры 3. Другая консоль может быть оснащена электрическими и/или оптическими датчиками 57, также распределенными приблизительно равномерно по консоли. Устройство 51 крыльчатки и/или по меньшей мере один датчик 57 могут быть расположены на корпусе 53.

Такой тип устройства 51 крыльчатки может быть удален из измерительного устройства 50. Обслуживание самого устройства легкое и крыльчатка может быть легко заменена.

Хотя были представлены и описаны несколько вариантов осуществления изобретения, понятно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны, не выходя за пределы объема изобретения, в частности, в отношении опоры.

Сбор данных в углеводородной скважине использован в качестве примера применения, но очевидно, что такое устройство крыльчатки может быть использовано в других областях, например, в условиях подводной лодки или даже в скважине, отличной от нефтяной.

Изобретение предназначено для измерения потока многофазной текучей среды в нефтяных скважинах. Крыльчатка измерительного устройства установлена на шпинделе, удерживаемом в опоре в форме скобы при помощи двух опорных узлов, один из которых является подвижным. Опорные узлы выполнены из материала с возможно низким коэффициентом трения (оксида алюминия, корунда, алмаза и сапфира) и содержат конические канавки, в которые установлены конические концы шпинделя. Средство формирования предварительно установленного зазора между опорными узлами и шпинделем в вариантах выполнения содержит упор, вставляемый в опору, средство блокировки упора и съемную прокладку или средство перемещения подвижного опорного узла. В опоре также установлен магнитный датчик скорости вращения крыльчатки. Изобретение имеет высокую чувствительность при малых скоростях потока, обеспечивает простую сборку. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство крыльчатки для использования при сборе данных в потоке, содержащее опору (3) для удержания шпинделя (2), на котором устанавливается крыльчатка (1), в котором

два опорных узла (4.1, 4.2) установлены на опоре (3) так, что один (4.1) из опорных узлов является неподвижным, а другой (4.2) может перемещаться по отношению к упомянутой опоре;

опорные узлы (4.1, 4.2) выполнены с обеспечением наиболее низкого возможного коэффициента трения, при этом каждый опорный узел содержит приблизительно коническую канавку (6), в которую устанавливается один из концов (5) шпинделя (2);

концы шпинделя (2) являются приблизительно коническими; и

упомянутое устройство крыльчатки также содержит средство (9) формирования предварительно установленного зазора (j) между опорными узлами (4.1, 4.2) и шпинделем (2).

упор (11), вставляемый в опору (3),

средство (12) блокировки упора (11) по отношению к опоре (3) и

съемную прокладку (10), толщина которой соответствует зазору (j),

прокладка (10) входит в опору (3) между упором (11) и подвижным опорным узлом (4.2), установленным в положение почти без зазора со шпинделем (2),

прокладка (10) выполнена с возможностью удаления, когда упор (11), приведенный в контакт с прокладкой (10), блокируется по отношению к опоре (3), позволяя подвижному опорному узлу (4.2) занять другое положение, в котором он заменяет прокладку (10).

упор (11), вставляемый в опору (3), при этом упор (11) представляет собой втулку с продольным разрезом,

средство (12) блокировки упора (11) по отношению к опоре (3), причем средство (12) блокировки представляет собой винт, который расширяет разрезную втулку радиально, и съемную прокладку (10), толщина которой соответствует зазору (j),

прокладка (10) входит в опору (3) между упором (11) и подвижным опорным узлом (4.2), установленным в положение почти без зазора со шпинделем (2),

прокладка (10) выполнена с возможностью удаления, когда упор (11), приведенный в контакт с прокладкой (10), блокируется по отношению к опоре (3), позволяя подвижному опорному узлу (4.2) занять другое положение, в котором он заменяет прокладку (10).

упор (32), вставляемый в опору (3), при этом упор (32) и подвижный опорный узел (4.2) снабжены собачкой (37), регулирующей зазор (j),

средство (39) блокировки упора (32) по отношению к опоре (3), когда он приведен в контакт с подвижным опорным узлом (4.2), размещенным в положение почти без зазора со шпинделем (2) без зацепления,

средство (30, 35) перемещения подвижного опорного узла (4.2) в другое положение, в котором он зацеплен, и для удержания его в этом другом положении.

упор (32), вставляемый в опору (3), упор (32) и подвижный опорный узел (4.2) снабжены собачкой (37), регулирующей зазор (j),

средство (39) блокировки упора (32) по отношению к опоре (3), когда он приведен в контакт с подвижным опорным узлом (4.2), размещенным в положение почти без зазора со шпинделем (2) без зацепления,

средство (30, 35) перемещения подвижного опорного узла (4.2) в другое положение, в котором он зацеплен, и для удержания его в этом другом положении, и указанное средство для перемещения подвижного опорного узла (4.2) содержит закрепленный на подвижном опорном узле (4.2) стержень (30), который проходит через упор (32) и может перемещаться при вращении, и пружину (35) возврата вокруг стержня (30), нажимающую на упор (32) на одном конце и прикрепленную к стержню (30) на другом конце.

закрепление неподвижного опорного узла (4.1) на опоре (3),

установка подвижного опорного узла в первом положении на опоре (3), подвижный опорный узел (4.2) находится достаточно далеко от неподвижного опорного узла (4.1) для установки шпинделя (2) крыльчатки (1) между ними, каждый опорный узел (4.1, 4.2) содержит приблизительно коническую канавку (6),

размещение шпинделя (2) крыльчатки (1), этот шпиндель (2) снабжен приблизительно коническими концевыми участками (5), каждый из которых входит в канавку (6),

установка подвижного опорного узла (4.2) во второе положение в контакте со шпинделем (2) без зазора,

блокирование упора (11, 32) по отношению к опоре (3), этот упор (11, 32) будет взаимодействовать с подвижным опорным узлом (4.2), его положение учитывает заранее установленный зазор (j), который должен быть образован между подвижным опорным узлом (4.2) и шпинделем (2),

перемещение подвижного опорного узла (4.2) в третье положение, которое отодвигает его от неподвижного опорного узла (4.1) посредством предварительно установленного зазора (j) и которое приводит его в контакт с упором (11, 32).