專(zhuān)利名稱(chēng):檢測(cè)流體流速的方法和裝置的制作方法
本發(fā)明涉及在石油鉆井區(qū)檢測(cè)流速的裝置及方法，特別與在鉆井的操作區(qū)有關(guān)。事實(shí)上，在那種操作時(shí)常常需要從地面向井底發(fā)送信息，特別是為了起動(dòng)和停止機(jī)構(gòu)。
常規(guī)的技術(shù)是采用電纜或從表面發(fā)送一個(gè)球。第一種技術(shù)的主要缺點(diǎn)是，由于包括電纜的鉆具組不能轉(zhuǎn)動(dòng)或者至少需要很貴的鉆桿配合設(shè)備，它的應(yīng)用僅限于渦輪機(jī)鉆井。把球釋放到鉆桿中的用法對(duì)鉆桿的使用影響不大，但是某些鉆井中使用的測(cè)量?jī)x器及鉆孔底馬達(dá)和渦輪機(jī)不允許這個(gè)球通過(guò)。
先有技術(shù)可以參閱下述文件US-A-1，635，040，US-A-3，717，208，DE-A-2，643，996。
本發(fā)明提供一種孔底傳感器，它可感受一個(gè)或幾個(gè)流速閾值。通過(guò)正確調(diào)節(jié)流經(jīng)這個(gè)傳感器的鉆井流體流速，孔底傳感器可以檢測(cè)一個(gè)或幾個(gè)從地面送來(lái)的信號(hào)或訊息。
另外，這種傳感器可以在裝置的上游建立過(guò)壓，可以用它來(lái)操作不同的機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明裝置包括機(jī)體、活塞和使該活塞回復(fù)到初始或靜止?fàn)顟B(tài)的機(jī)構(gòu)。機(jī)體構(gòu)成被測(cè)流體的通道?；钊部煞Q(chēng)為檢測(cè)器活塞，它有兩個(gè)面與活塞室配合，活塞和活塞室把空間分成兩個(gè)區(qū)，分別在該活塞兩面的外側(cè)。
通道本身至少包含兩個(gè)不同的橫截面。
每個(gè)區(qū)的壓力實(shí)際上分別與通道內(nèi)兩個(gè)橫截面上的壓力相等。通道可有文氏管的形狀，即它可由一個(gè)狹窄部接著一個(gè)擴(kuò)大部構(gòu)成。
活塞可有一個(gè)足夠長(zhǎng)的行程，使它在運(yùn)動(dòng)時(shí)至少部分阻塞流體流過(guò)的通道。
活塞室可為園筒形，它的通徑實(shí)際上與流體在通道中的流動(dòng)方向垂直。
上面所討論的一個(gè)區(qū)可與最小的截面連通。
本發(fā)明裝置可包含幾個(gè)活塞，此外每個(gè)活塞包括與之合適的回復(fù)機(jī)構(gòu)。至少由活塞限定的一個(gè)區(qū)可以與通道內(nèi)一個(gè)橫截面通過(guò)可動(dòng)的或可變形的壁連通。
本發(fā)明裝置可包括檢測(cè)活塞運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。
本發(fā)明裝置可包含一個(gè)輔助活塞，它本身規(guī)定兩個(gè)區(qū)，其中一個(gè)區(qū)和通道內(nèi)一截面上的壓力大體相等。
檢測(cè)器活塞可有一個(gè)足夠長(zhǎng)的沖程，因它的運(yùn)動(dòng)而引起壓力的增加可去推動(dòng)輔助活塞。
在本發(fā)明的一種改型中輔助活塞可以支撐流體通道和檢測(cè)器活塞。
依然在本發(fā)明的范圍內(nèi)，該裝置可有一導(dǎo)管連通輔助活塞限定的一個(gè)區(qū)和檢測(cè)器活塞限定的一個(gè)區(qū)。另一個(gè)導(dǎo)管使這兩個(gè)區(qū)的壓力實(shí)際上與通道內(nèi)按流動(dòng)方向位于檢測(cè)器活塞上游的橫截面上的壓力相等。
本發(fā)明也提供檢測(cè)某種流體至少一個(gè)閾值流速和應(yīng)用因這種流速產(chǎn)生的控制作用的方法。這種方法使該流體通過(guò)至少有兩個(gè)不同橫截面的通道，當(dāng)達(dá)到閾值流速時(shí)，通道至少部分被阻塞以引起該流體壓力下降，應(yīng)用在阻礙物兩邊存在的壓力差作為控制作用。
通過(guò)舉例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，圖1和圖2扼要地顯示本發(fā)明裝置的簡(jiǎn)單實(shí)施方案。
圖3給出在一固定裝置中壓力差作為流速函數(shù)的變化特征曲線，圖4說(shuō)明本發(fā)明的另一種實(shí)施方案，圖5顯示在給定條件下本發(fā)明系統(tǒng)上游壓力變化曲線，圖6、7、8、9、10和11顯示本發(fā)明系統(tǒng)的各種改進(jìn)機(jī)型和不同的應(yīng)用。
圖1簡(jiǎn)要地顯示了本發(fā)明裝置的一種實(shí)施方案。
這個(gè)裝置包括一個(gè)阻礙體接在文氏管1流體通道擴(kuò)大部的前面。文氏管內(nèi)至少構(gòu)成一個(gè)鏜孔20，孔的軸實(shí)際上與流體通過(guò)文氏管的流向垂直。這個(gè)鏜孔開(kāi)口在文氏管中，該處流體通道SC的橫截面小于文氏管流體通道入口SE橫截面或出口SS橫截面。這個(gè)截面SC最好是文氏管中最小的流體通道截面，但也可是別的。在圖1的情況，在擴(kuò)大部和阻礙體之間存在截面恒定的區(qū);
與鏜孔20配合的活塞2，最好是園筒形，它有兩個(gè)面記為17，23，限定的兩個(gè)區(qū)記為24和15;
系統(tǒng)12用于活塞2和鏜孔20之間的密封，為O環(huán)形密封;
使活塞回到活塞室的系統(tǒng)，施加與活塞伸出方向相反的回復(fù)力F。這個(gè)回復(fù)系統(tǒng)有下列部件構(gòu)成，桿3與活塞2組成整體，墊圈5與桿3組成整體，彈簧4位于墊圈5和文氏管1一部分的肩部21之間。彈簧4一旦裝入就被壓縮以便在活塞2上加上力F，這力保持該活塞壓到肩部21上;
如果需要可以提供系統(tǒng)18來(lái)檢測(cè)活塞的運(yùn)動(dòng)。這個(gè)系統(tǒng)可以是機(jī)械的如杠桿，電氣的如觸頭、開(kāi)關(guān)，液壓的如分配器，氣動(dòng)的，磁的，電子的或任何其他類(lèi)型的;
包括導(dǎo)管13的連通室是在文氏管體內(nèi)，它是在固態(tài)的殼體中構(gòu)成，以同流體流動(dòng)方向?qū)嶋H上垂直的方式開(kāi)口到流體通道中，開(kāi)口處流體通道的截面大于SC段的截面，并與活塞平行。導(dǎo)管13將截面16上流體靜壓傳遞到活塞2的“后”面23。作為一般準(zhǔn)則，作用在活塞23面上的流體會(huì)跟通過(guò)文氏管的流體一樣。但是為了裝置的耐久性和可靠性，希望使用不同的流體。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案考慮到這點(diǎn)，將參考圖6和后面的圖進(jìn)行說(shuō)明。
當(dāng)流體通過(guò)文氏管1時(shí)，文氏管不同截面上的靜壓為不同的值。按照下面應(yīng)用于不可壓縮流體的伯努利定理可以計(jì)算兩個(gè)截面S1和S2之間的壓力差Ps1+1/2RV2s1+RgZs1＝Ps2+1/2RV2s2+RgZs2+DH12(Ⅰ)式中Ps1和Ps2分別是截面S1和S2上的靜壓值，Vs1和Vs2分別是截面S1和S2上的流體的流速，Zs1和Zs2分別是截面S1和S2相對(duì)固定參考系的高度變化值，R 是流體的體積質(zhì)量，g 是重力加速度，DH12是流體在截面S1和S2之間的壓力降。
為了簡(jiǎn)化也為了使描述更清楚，我們可以認(rèn)為Rg(Zs1-Zs2)項(xiàng)比1/2R(V2s1-V2s2)項(xiàng)小，DH12項(xiàng)比(Ps1-Ps2)項(xiàng)小。
如果導(dǎo)管13開(kāi)在文氏管狹窄部上游的截面中，使開(kāi)口點(diǎn)產(chǎn)生很小的壓力降，上述的比較將要更詳細(xì)的證明。
那么伯努利方程(Ⅰ)變?yōu)镻s2-Ps1＝1/2R(V2s1-V2s2) (Ⅱ)如果Q是流體的體積流速，方程(Ⅱ)可以寫(xiě)成Ps2-Ps1＝1/2R( 1/(S12) - 1/(S22) )Q2(Ⅲ)對(duì)給定的裝置，S1和S2是常數(shù)。方程Ⅲ可寫(xiě)成Ps2-Ps1＝ARQ2(Ⅳ)式中 A＝1/2( 1/(S12) - 1/(S22) )是常數(shù)。
從方程Ⅳ清楚可見(jiàn)對(duì)給定的流體以及固定的體積質(zhì)量，壓力差Ps2-Ps1僅作為流速Q(mào)平方的函數(shù)而變化。
當(dāng)流速達(dá)到一定值時(shí)，稱(chēng)為臨界流速Q(mào)值，加在活塞2截面S上的壓力差DP＝Ps2-Ps1，產(chǎn)生力的f＝DP×S足夠克服回復(fù)力F加上密封系統(tǒng)12產(chǎn)生的摩擦力。
在那個(gè)時(shí)刻，活塞將離開(kāi)它的活塞室直到各力達(dá)到新的平衡，即要么是回復(fù)力增加，要么是機(jī)械的制動(dòng)作用使運(yùn)動(dòng)部件(活塞、桿、墊圈…)停在某位置。
圖2表明這種新的平衡。在活塞移動(dòng)時(shí)系統(tǒng)18檢測(cè)到這種信息，它直接代表流體體積質(zhì)量R乘以流速Q(mào)平方的積RQ2。
圖3的曲線表示對(duì)于給定的流體，壓力差DP作為流速Q(mào)的函數(shù)而變化(R是常數(shù))。當(dāng)流速達(dá)到臨界流速Q(mào)值時(shí)壓力差DP等于回復(fù)力F除以活塞2的截面S。圖3中曲線36顯示眾所周知的文氏管系統(tǒng)的曲線形狀。文氏管做流速檢測(cè)器時(shí)精度很高。事實(shí)上因?yàn)閴毫Σ頓P作為流速平方的函數(shù)變化，所以后者很小的改變產(chǎn)生壓力差DP顯著的變化。例如流速改變10%將引起壓力差DP接近20%的變化，流速改變20%將產(chǎn)生壓力差DP接近44%的變化。
本發(fā)明系統(tǒng)把文氏管系統(tǒng)的精確性和機(jī)械系統(tǒng)的堅(jiān)固性、可靠性和中等的成本結(jié)合起來(lái)，特別適合在惡劣的環(huán)境(如高溫、高壓)中工作。
本發(fā)明系統(tǒng)的流速閾值有很大的可調(diào)范圍，在流速達(dá)到閾值時(shí)可使活塞移動(dòng)。事實(shí)上對(duì)給定的流體，臨界流速將取決于活塞對(duì)面流體通道的截面，取決于導(dǎo)管13末端銳孔14或出口所在通道的截面，取決于活塞的截面S和取決于回復(fù)力F。
這三個(gè)截面是制造的數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)一旦建成就不可改變。另一方面回復(fù)力F是可以調(diào)正的(例如更換彈簧或改變它的初始?jí)毫?，這就給予本發(fā)明系統(tǒng)有利于適應(yīng)各種環(huán)境的調(diào)節(jié)手段。
本發(fā)明系統(tǒng)可以包含幾個(gè)相同或不同截面S的活塞。是檢測(cè)相同或不同的流速?zèng)Q定這些活塞的截面和回復(fù)機(jī)構(gòu)的機(jī)械特性。這樣就可檢測(cè)流速的范圍。例如按照檢測(cè)流速Q(mào)1的活塞已經(jīng)移動(dòng)而檢測(cè)流速Q(mào)2的活塞沒(méi)有動(dòng)，或者兩個(gè)活塞都移動(dòng)或都沒(méi)有動(dòng)就可以知道在給定時(shí)刻通過(guò)本發(fā)明裝置的流速是在閾值Q1和Q2之間，還是小于或大于這些閾值流速。
把本發(fā)明系統(tǒng)放入流體的流速保持常數(shù)的管道中也可作為體積質(zhì)量檢測(cè)器。
那末將有可能調(diào)節(jié)回復(fù)機(jī)構(gòu)使活塞在給定的體積質(zhì)量R產(chǎn)生移動(dòng)。
本發(fā)明系統(tǒng)用于體積質(zhì)量檢測(cè)時(shí)精變低于檢測(cè)流速，因?yàn)閴毫Σ钪粵Q定于體積質(zhì)量自乘A次冪。
圖4顯示本發(fā)明系統(tǒng)的一種改型，它的主要差別在于調(diào)位活塞2所在流體通道的截面大于壓力取樣口14所在的截面，壓力通過(guò)導(dǎo)管13作用到活塞2背面。
在這種情況下活塞2的運(yùn)動(dòng)和彈簧4的作用將與圖1所示的系統(tǒng)正好相反。
將仍有可能采用檢測(cè)系統(tǒng)18傳感活塞2的運(yùn)動(dòng)。
圖2顯示活塞2的位置，已離開(kāi)它的活塞室，部分阻塞流體通道的截面。如將活塞的頭部縮進(jìn)活塞室內(nèi)(或使用如圖4所示的改型)，有可能安裝活塞而不阻塞(即使部分阻塞)流體通道的截面。
但是可以部分阻塞流體流動(dòng)通道正是本發(fā)明系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
事實(shí)上，它可以使信號(hào)檢測(cè)器，在這種情況下是流速閾值檢測(cè)器，和能產(chǎn)生一定推動(dòng)力來(lái)操作設(shè)備的系統(tǒng)，例如活塞，一起安裝在一個(gè)裝置內(nèi)。
事實(shí)上當(dāng)該活塞或活塞2阻塞流體F1的流動(dòng)通道或渠道24時(shí)，他們?cè)谖氖瞎苌嫌魏拖掠沃g產(chǎn)生壓力降DT，這相應(yīng)于流體的總能量以熱的形式降級(jí)。
考慮本發(fā)明系統(tǒng)(圖2)分別位于上游和下游的兩點(diǎn)B和C，能量降級(jí)的結(jié)果產(chǎn)生壓力差dP，它的近似值可由下面的方程Ⅴ計(jì)算dP＝1/2R(V1-V2)2＝PB-PC(Ⅴ)式中 R是流體的體積質(zhì)量，V1是流體在被阻塞截面15上的流速，V2是流體在C點(diǎn)的流速，PB是在B點(diǎn)的總壓
Pc是在C點(diǎn)的總壓如果流體通道截面在B、C點(diǎn)處相等，可以測(cè)量這個(gè)壓力差并與所計(jì)算值比較。如果流體通道截面在B、C點(diǎn)處不同，則壓力的測(cè)量值將同時(shí)反應(yīng)在B、C兩點(diǎn)間產(chǎn)生的壓力損失和動(dòng)能1/2RV2的變化。
圖5中的曲線37顯示當(dāng)活塞2部分阻礙流動(dòng)時(shí)本發(fā)明系統(tǒng)上游壓力的變化。
當(dāng)流速保持在小于臨界流速Q(mào)值區(qū)時(shí)，壓力以流速平方的函數(shù)變化。當(dāng)達(dá)到臨界流速時(shí)，活塞2向外移動(dòng)引起B(yǎng)點(diǎn)壓力突然增加，如曲線37的PB1-PB2段所示。對(duì)較高的流速，在B點(diǎn)的壓力又作為流速Q(mào)平方的函數(shù)變化。
當(dāng)活塞2伸出時(shí)，因壓力PB1-PB2的突然變化使本發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)正確的操作。這可以借助壓力測(cè)量進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢查。
如圖6所示的改型，用該活塞或幾個(gè)活塞伸入到活塞2上游流體F1中所產(chǎn)生的過(guò)壓來(lái)推動(dòng)一個(gè)部件。另外，由于流體F1與用來(lái)推動(dòng)上述部件的流體是隔離的，圖6所示的改型可以使用輸送雜質(zhì)的流體F1，這點(diǎn)下面將進(jìn)一步解釋。
圖6所示的系統(tǒng)不包含與活塞的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的檢測(cè)系統(tǒng)18，但沒(méi)有排除這種可能性。在所示的改型中，通過(guò)螺母6和墊圈7調(diào)節(jié)回復(fù)力F的初值有可能調(diào)節(jié)被檢測(cè)的閾值，通過(guò)開(kāi)口8可以擰動(dòng)此螺母。
充滿(mǎn)流體F2(如液壓油)的連通室13起著流體F2儲(chǔ)槽的作用。在活塞2伸出時(shí)用流體F2操作機(jī)械或相關(guān)的部件。將有可能使用幾個(gè)各自獨(dú)立的連通室13去操縱不同的機(jī)構(gòu)。
因此連通室13將與位于文氏管上游的流體流動(dòng)通道22的一部分有關(guān)。用彈性膜10將流體F1與F2物理上隔離，用一金屬或非金屬制作的部件9保護(hù)彈性膜10免受流體F1的腐蝕作用，部件9中開(kāi)孔以把壓力從流體F1傳到F2。
部件9也將防止膜10變形凸向流體流動(dòng)通道22，這將引起意外的通道阻礙。當(dāng)然可用其他部件代替膜，特別是用活塞。
可以在流體F2的回路中配備一個(gè)補(bǔ)償室11，主要目的是補(bǔ)償流體F2受熱膨脹，以避免流體F2壓力不希望的增加可能引起的系統(tǒng)誤操作。
圖7表示當(dāng)通過(guò)文氏管1的流速大于或等于予調(diào)的臨界流速時(shí)本發(fā)明改進(jìn)系統(tǒng)的操作。在壓力差作用下活塞2離開(kāi)活塞室，部分阻塞流體流動(dòng)通道?；钊倪\(yùn)動(dòng)要求傳遞一定體積V的流體F2從室13到由活塞面23和鏜孔20所形成的空間或區(qū)15。
因?yàn)槟?0變形可以保持流體F2的總體積不變，因?yàn)橥ㄟ^(guò)部件9傳遞了相等體積V的流體F1，所以這種傳遞是可能的。
在圖6和圖7中，流體F2用來(lái)推動(dòng)環(huán)形的壓著彈簧26的輔助活塞25。
這個(gè)系統(tǒng)的操作如下當(dāng)流體流速達(dá)到被稱(chēng)作臨界流速的閾流速時(shí)，活塞2部分阻塞流體F1的流動(dòng)通道24，在B、C兩點(diǎn)間產(chǎn)生壓力降，結(jié)果將得到B、C間的實(shí)際壓差PB-PC＞0。
用圖中標(biāo)注的系統(tǒng)尺寸，將壓差PB-PC乘輔助活塞25的有效截面積SP得到的力比彈簧26的力大，那么受壓的流體F2從室13流出，通過(guò)導(dǎo)管27推動(dòng)活塞25和壓縮彈簧26。這是圖7所示的情況。
如圖7所示，推動(dòng)活塞25所需流體F2的體積可由膜10變形占去的室13的初始體積或者由流體F1通過(guò)部件9傳遞的等量體積求得。應(yīng)注意，如果流體F1和F2是同一種流體，系統(tǒng)也能操作，也就是沒(méi)有膜10、部件9以及補(bǔ)償室11。
活塞25的運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧26，可以認(rèn)為是積蓄以后可能要用的一定能量。
如圖6所示，通過(guò)減小流速F1的流速直到B處壓力降到足夠低時(shí)活塞2和活塞25復(fù)位，系統(tǒng)回到初始位置。應(yīng)該說(shuō)明，活塞2和25的復(fù)位即可同步也可不同步。
使可動(dòng)的輔助活塞與流速檢測(cè)、能量降級(jí)系統(tǒng)組成一個(gè)整體和直接利用流體F1作為驅(qū)動(dòng)活塞的流體，可以想象在給定流速下推動(dòng)活塞的本發(fā)明系統(tǒng)的應(yīng)用。
圖8是顯示這種系統(tǒng)的簡(jiǎn)單圖例，部件28表示可移動(dòng)的輔助活塞，部件29是系統(tǒng)的外殼。彈簧26約束活塞28的運(yùn)動(dòng)?？蓜?dòng)的輔助活塞與外殼29之間的密封可用唇形密封圈30。
當(dāng)然圖8所示裝置的膜10，柵板9和裝置的補(bǔ)償室11都可以省略，不會(huì)越出本發(fā)明的范圍。
下面給出這個(gè)實(shí)施方案的操作當(dāng)流速達(dá)到稱(chēng)為臨界流速的某流速時(shí)，活塞2離開(kāi)活塞室，產(chǎn)生壓力降結(jié)果使輔助活塞28運(yùn)動(dòng)并壓縮彈簧26。
當(dāng)然圖8所示的實(shí)施方案中，輔助活塞在移動(dòng)中推動(dòng)活塞2，這與圖6、7所示的實(shí)施方案情況不同。
另外圖8所示的實(shí)施方案中，膜10變形所排開(kāi)的體積僅對(duì)應(yīng)于活塞2和補(bǔ)償室中活塞19運(yùn)動(dòng)所釋放的體積。
圖9表示有幾個(gè)活塞“反應(yīng)”不同流速的本發(fā)明系統(tǒng)的一種可能實(shí)施方案。在我們的特定情況下有三個(gè)活塞38、39、40具有相同截面積，水平排列在具有相同截面的流體通道中。彈簧41，42，43分別與前述的各活塞相連，在活塞上產(chǎn)生各不相同的回復(fù)力。因此它們將對(duì)不同的臨界流速Q(mào)1，Q2，Q3反應(yīng)。
可用分別為C1，C2，C3的觸點(diǎn)與各活塞相連，使相應(yīng)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)接通附加的電子線路。
讓我們假定 Q1＜Q2＜Q3。
讓我們假定通過(guò)系統(tǒng)的流速Q(mào)為Q1＜Q＜Q2。
系統(tǒng)將由圖9所示狀態(tài)變化到圖10所示狀態(tài)?；钊苿?dòng)，結(jié)果打開(kāi)觸點(diǎn)C1。因?yàn)榛钊鸓2和P3沒(méi)有移動(dòng)，所以觸點(diǎn)C2和C3將保持閉合狀態(tài)。圖中未表示的與此連接的電子或電氣線路會(huì)考慮這三個(gè)數(shù)據(jù)。
包含分別在流速為Q1和Q2時(shí)反應(yīng)并分別與觸點(diǎn)C1和C2相連的兩個(gè)活塞38、39的系統(tǒng)，可用來(lái)起動(dòng)和停止例如井底數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。在其余的描述中將假定Q1小于Q2。
很容易建立當(dāng)C1打開(kāi)時(shí)控制開(kāi)始記錄和當(dāng)C2打開(kāi)時(shí)控制停止記錄的電路。因此通過(guò)調(diào)節(jié)流速很容易控制記錄周期。
如法國(guó)專(zhuān)利78/22·063，79/08·803，79/08·804，80/29·890，82/00·652描述的那樣，也可應(yīng)用本發(fā)明系統(tǒng)控制用于定向鉆孔的可變角度彎管接頭。
事實(shí)上，用于定向鉆孔的可變角度彎管接頭的操作，需要被考慮的信息和在接頭的一部分建立瞬時(shí)過(guò)壓以便移動(dòng)活塞。
通過(guò)銷(xiāo)和槽的配合，輔助活塞的移動(dòng)引起彎管接頭的下部相對(duì)上部的旋轉(zhuǎn)，因?yàn)榭勺兘嵌葟澒芙宇^的設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)的結(jié)果在上面提到的兩部分的軸之間產(chǎn)生一個(gè)角度。
本發(fā)明系統(tǒng)的應(yīng)用不局限于可變角度彎管接頭的單一情況，而是在很多應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)，特別是可應(yīng)用在位于無(wú)法進(jìn)入管道中的設(shè)備，而管道中流著不可壓縮的流體;要求把信息傳送到這個(gè)設(shè)備的場(chǎng)合;和為操作機(jī)械需要一定能量的場(chǎng)合。
例如這可用來(lái)控制擴(kuò)孔器各臂分開(kāi)的間隔，擴(kuò)孔器在鉆井中用來(lái)擴(kuò)大井的直徑。圖11表示本發(fā)明系統(tǒng)的一種可能應(yīng)用，移開(kāi)井?dāng)U孔器的臂32。當(dāng)流速高于臨界流速時(shí)活塞2部分地阻塞流體流動(dòng)通道，在B點(diǎn)和C點(diǎn)間產(chǎn)生足夠大的壓差DP移動(dòng)活塞31，它通過(guò)桿44與擴(kuò)孔器的臂32相連，于是使擴(kuò)孔器的臂32相對(duì)軸33旋轉(zhuǎn)。
這個(gè)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果使割刀輪34離開(kāi)井軸35，這個(gè)裝置旋轉(zhuǎn)的結(jié)果使井直徑擴(kuò)大。在這種構(gòu)型中，只要流速維持適當(dāng)?shù)母咧?，擴(kuò)孔器的臂就一直保持在原位上?？梢栽谶@個(gè)裝置中引入活塞31或臂32位置的機(jī)械或液壓的鎖緊機(jī)構(gòu)。因而有可能利用本發(fā)明的流速檢測(cè)系統(tǒng)控制打開(kāi)這種鎖緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)流速高于初始臨界流速時(shí)，這系統(tǒng)響應(yīng)，控制各臂移開(kāi)。導(dǎo)管45和膜46可傳遞和蓄積由活塞31移動(dòng)而排開(kāi)的流體。
勘誤表
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)流體流速的裝置，其特征包括構(gòu)成流體通道的機(jī)體，該通道至少含有兩個(gè)不同的橫截面；裝置至少包含一個(gè)活塞，它有兩個(gè)面與活塞室配合?；钊c活塞室限定兩個(gè)區(qū)，分別位于活塞兩個(gè)面的外側(cè)；裝置還包括使該活塞回到初始或靜止?fàn)顟B(tài)的回復(fù)機(jī)構(gòu)；上述每個(gè)區(qū)的壓力實(shí)際上分別與通道內(nèi)二個(gè)橫截面上的壓力相等。
2.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征是它的通道有文氏管的形狀，就是說(shuō)它包含一個(gè)狹窄部接著一個(gè)擴(kuò)大部，上述的一個(gè)區(qū)是連通到最小的橫截面上。
3.如權(quán)利要求
1，2中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征是它的活塞有一個(gè)足夠長(zhǎng)的行程，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)時(shí)至少部分阻塞流體的流動(dòng)通道。
4.如權(quán)利要求
1至3項(xiàng)中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征是活塞的活塞室為園筒形，活塞室的軸實(shí)際上與流體流過(guò)通道的方向垂直。
5.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征是它包含幾個(gè)活塞，每個(gè)活塞都有對(duì)它合適的回復(fù)機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征是至少上述的一個(gè)區(qū)與二截面中之一通過(guò)可動(dòng)或可變形的壁連通。
7.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征是它含有檢測(cè)上述活塞運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求
1至7項(xiàng)中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征是它包括一個(gè)輔助活塞，它規(guī)定兩個(gè)區(qū)，其中一個(gè)區(qū)和該通道內(nèi)某截面有相同的壓力。
9.如權(quán)利要求
8所述的裝置，其特征是該活塞有足夠長(zhǎng)的行程，從而它的運(yùn)動(dòng)引起壓力的增加可使輔助活塞移動(dòng)。
10.如權(quán)利要求
8所述的裝置，其特征是該輔助活塞支撐著通道和該活塞。
11.如權(quán)利要求
8所述的裝置，其特征是它包含一導(dǎo)管把輔助活塞規(guī)定的一個(gè)區(qū)和上述活塞規(guī)定的一個(gè)區(qū)連通，用另一根導(dǎo)管使這兩個(gè)區(qū)實(shí)際上與通道內(nèi)按流動(dòng)方向位于所述活塞上游的某一橫截面具有相同的壓力。
12.一種方法用于檢測(cè)流體至少一個(gè)閾值流速和應(yīng)用由這個(gè)流速產(chǎn)生的控制作用。其特征是使該流體以閾值流速流經(jīng)至少有兩個(gè)不同橫截面的通道，該通道至少部分被阻塞，以便使流體產(chǎn)生壓力降，可應(yīng)用在該阻礙體兩邊存在的壓力差作為控制作用。
專(zhuān)利摘要
提供一種檢測(cè)流體流速的方法和裝置。該裝置包含構(gòu)成流體通道的機(jī)體，流體通道至少有兩個(gè)不同的橫截面。裝置還包括一活塞，它有兩個(gè)面與活塞室配合，該活塞和活塞室限定兩個(gè)區(qū)，分別位于活塞兩面的外側(cè)。裝置還包含使該活塞回復(fù)到初始或靜止?fàn)顟B(tài)的機(jī)構(gòu)。上述每個(gè)區(qū)的壓力實(shí)際上分別與通道內(nèi)二個(gè)橫截面上的壓力相等。
文檔編號(hào)G01P5/00GK86105519SQ86105519
公開(kāi)日1988年2月10日 申請(qǐng)日期1986年7月28日
發(fā)明者克里斯琴·巴丁, 皮埃爾·莫林 申請(qǐng)人:法國(guó)石油公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan