声学隔离的超声波换能器外壳以及流量计制造技术

本发明专利技术提供一种超声波换能器设备。在一个实施例中，该设备包含超声波流量计(38、92、132)，该超声波流量计具有耦合到流量计主体(94、134)的超声波换能器组件(50)。该超声波换能器组件可以包含换能器外壳(52、72、74)中的超声波换能器(112)，并且该换能器外壳可以位于该流量计主体内，使得在流体流过该流量计主体期间，该换能器外壳暴露于该流体中并且与该流体保持压力平衡。该换能器外壳可以位于将该超声波换能器以及其外壳与该流量计主体声学隔离的护套中。还揭示了额外的系统、装置和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
此部分意图向读者介绍可能与当前所描述的实施例的各个方面相关的领域的各个方面。此论述被认为有助于向读者提供背景信息以促进对本实施例的各个方面的更好理解。因此，应理解，应鉴于此来阅读这些陈述，而不是作为对现有技术的认可。为了满足消费者和工业对自然资源的需求，各公司往往投入大量的时间和金钱研究并从地球中获取石油、天然气以及其它地下资源。特别地，一旦发现例如石油或天然气等所需的地下资源，通常就采用钻井和采油系统来获取并提取资源。根据所需资源的位置，这些系统可以位于陆地上或者近海处。此外，此类系统一般包含安装在井上的井口组件，通过该井口组件获取或提取资源。这些井口组件可以包含各种组件，例如，有助于钻井或采油作业的不同套管、阀门、挂钩、泵、流体管道等。流量计可以用于测量穿过井场处的管道的流体（例如，产液和注入流体）。在一些情况下，操作员使用超声波流量计进行此类测量。超声波流量计包含超声波换能器，用于传输和检测穿过流量计的流体中的超声波。流动流体与穿过流体传输的超声波相互作用。这使得接收到的超声波能够用于推断流体的特征，例如速度和体积流率。
技术实现思路
下文阐述本文所揭示的一些实施例的某些方面。应理解，这些方面的呈现仅仅是为读者提供本专利技术可能采取的某些形式的简要总结，并且这些方面并非意图限制本专利技术的范围。实际上，本专利技术可以涵盖下文可能并未阐述的各个方面。本专利技术的实施例大体上涉及超声波流量计和换能器组件。如上文所提及，超声波流量计使用换能器来从穿过流体传输的超声波中测量流体的特征。但是尽管这些换能器接收穿过流体传输的超声波，但是该换能器还可以接收可能会不利地影响测量准确性的超声波噪声。此噪声的一个实例包含穿过流量计本身的主体，而不是穿过流体传输到换能器的超声波。然而，在本专利技术技术的某些实施例中，超声波换能器与流量计主体声学隔离以减少穿过主体传输到换能器的声学噪声。在一个实施例中，超声波换能器提供于外壳中，该外壳本身位于护套内部。在安装之后，护套将外壳保持在流量计主体内的适当位置，同时将外壳与流量计主体声学隔离。护套还可以使外壳能够与流量计主体内测量到的流体的压力保持压力平衡。对上文提到的特征的各种改进可以与本专利技术的实施例的各种方面相关存在。其它特征同样也可以并入到这些各种方面中。这些改进和另外的特征可以单独地或以任何组合存在。举例来说，下文论述的关于所说明的实施例中的一个或多个的各种特征可以独自或以任何组合并入到本专利技术的上述方面的任何一个中。同样，以上呈现的简要总结仅意图使读者熟悉一些实施例的特定方面和背景，而并非限制所要求保护的主题。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，某些实施例的这些和其它特征、方面、和优点将得到更好的理解，其中在整个附图中相同的标号表示相同的部件，其中：图1大体示出根据本专利技术的一个实施例的可以安装在井处的各种组件，包含用于促进采油的气举注入系统；图2是根据一个实施例的超声波换能器组件的透视图，该超声波换能器组件可以用于测量穿过管道，例如，穿过图1的气举注入系统的流量计主体的流体流；图3是根据一个实施例的图2的超声波换能器组件的分解图；图4示出根据一个实施例的通过衬套耦合到流量计主体的图2和3的一对超声波换能器组件；图5是安装在图4的流量计主体中的超声波换能器组件中的一个的细节图；图6示出根据另一实施例的耦合到流量计主体的图2和3的一对超声波换能器组件；以及图7是安装在图6的流量计主体中的超声波换能器组件中的一个的细节图。具体实施方式下文描述本专利技术的具体实施例。在努力提供这些实施例的简明描述的过程中，实际实施方案的所有特征可能并不都在说明书中进行描述。应了解，在任何此类实际实施方案的发展中，如在任何工程或设计项目中，必须制定许多实施方案特定的决策以实现研发者的具体目标，例如遵守系统相关的和企业相关的约束条件，不同的实施方案可能具有不同的具体目标。此外，应了解，此研发工作可能既复杂又费时间，但对于本领域技术人员而言只不过是将从本专利技术中获益的例行的设计、制造和生产任务。当介绍各个实施例的元件时，冠词“一（a、an）”、“该（the）”和“所述（said）”意指存在一个或多个元件。术语“包括”、“包含”和“具有”预期为包含性的且意指可能存在除了所列元件之外的另外元件。此外，为方便起见，“顶部”、“底部”、“在…上方”、“在…下方”、其它方向性术语以及这些术语的变化的任何使用然而并不要求组件的任何特定定向。现在转到本图式，图1中说明根据一个实施例的系统10。值得注意的是，系统10是有助于通过井14从储槽12中提取资源（例如，石油）的生产系统。井口设备16安装在井14上。如图所示，井口设备16包含至少一个管道头部18和套管头部20，以及井口挂钩22。然而，井口设备16的组件在不同应用之间可以不同，并且可以包含各种套管头部、管道头部、线轴、挂钩、密封组件、填料箱、抽油三通以及压力计（仅举几例可能性）。井口挂钩22可以位于中空的井口主体内（例如，位于管道和套管头部内）。挂钩22中的每一个可以连接到管状柱，例如，管柱26或套管柱28以悬吊井14内的管柱。可以理解的是，井通常用套管作内衬，该套管一般用于使井稳定化且将井孔内的流体与被井穿透的某些岩层相隔离（例如，以防止污染淡水水库）。管柱有助于流体穿过井的流动。在一些情况下，通过井获取的资源能够独自流向地面。气井通常如此，因为所获取的气体具有低于空气的密度。如果石油的压力足以克服重力，那么油井也属于这种情况。但是，石油通常不具有流向地面的足够压力并且必须通过称为人工升举的多种方法中的一种方法被提升到地面。人工升举还可以用于将其它资源穿过井提升到地面，或用于从气井中清除水或其它液体。在一种形式的人工升举中，将压缩气体注入到油井中。该被注入的升举气体在石油（或其它产液）中溶解并且还形成气泡，从而降低流体密度并且引起石油沿井孔向上流动到地面。可以随后从石油中收集并且再循环该被注入的升举气体。如图1中所示，通过气举注入系统32提供人工升举，但是应注意，可以使用用于提供人工升举的其它布置。注入系统32包含气体源34，该气体源可以通过井口设备16被注入到井14中。气体可以是经压缩天然气，例如，可以从井14本身或从某一其它井中产生该经压缩天然气。源34可以包含本地或远程压缩设施、贮液瓶或任何其它合适的源。升举气体可以被连续地或间歇地从源34注入到井14中。阀门36（例如，可调整扼流器或其它控制阀）调节气体从源34到井14中的流动，而流量计38测量流入井中的气体的量。可以使用任何合适的流量计，但在至少一些实施例中，流量计38为具有至少一个超声波气体换能器40的超声波流量计，该超声波流量计使得能够使用超声波来测量穿过流量计38的气体流速。气举阀42可以沿着管柱26被间隔开。这些气举阀42打开以允许沿着井向下注入的升举气体流入到管柱26中，在该管柱中，升举气体在待采集的流体（例如，石油）中溶解并且还形成气泡。并且如上所述，这促使流体沿着管柱26向上流动到地面。气举注入系统32还可以包含控制器44。控制器44可以用于管理阀门36的操作（例如，调节流）并且通过来自换能器40的数据来确定穿过流量计38的被注入流体的流速。控制器44可以包含用于提供此功能性的任何合适的硬件或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：超声波流量计(38、92、132)，其包含：流量计主体(94、134)；以及超声波换能器组件(50)，其耦合到所述流量计主体，其中所述超声波换能器组件包含在换能器外壳(52、72、74)内的超声波换能器(112)并且所述换能器外壳位于所述流量计主体内，使得在流体流过所述流量计主体期间，所述换能器外壳暴露于所述流体中并且与所述流体保持压力平衡。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.27 US 14/262,7811.一种设备，包括：超声波流量计(38、92、132)，其包含：流量计主体(94、134)；以及超声波换能器组件(50)，其耦合到所述流量计主体，其中所述超声波换能器组件包含在换能器外壳(52、72、74)内的超声波换能器(112)并且所述换能器外壳位于所述流量计主体内，使得在流体流过所述流量计主体期间，所述换能器外壳暴露于所述流体中并且与所述流体保持压力平衡。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述超声波换能器组件包含绕着所述换能器外壳安置的护套(54)。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述护套包括塑料。4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述换能器外壳包括金属，并且所述护套将所述换能器外壳与所述流量计主体声学隔离。5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述超声波换能器组件包含经螺纹旋拧到所述护套的载体(56)。6.根据权利要求5所述的设备，包括安置于所述换能器外壳与所述载体之间的弹簧(86)。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述超声波换能器具有在80kHz至400kHz的范围内的工作频率。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述换能器外壳被密封以抑制所述流体流入到所述换能器外壳中。9.根据权利要求1所述的设备，包括耦合到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·J·戈特利布，K·P·米诺克，唐纳德·R·奥根斯坦，R·A·朱克曼，
申请(专利权)人：卡梅伦国际有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US