一種高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置製造方法
2023-09-22 07:15:25
一種高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，包括膠囊、膠囊安裝座、油缸活塞、高壓油道和通油孔；膠囊的上端面緊錮安裝在膠囊安裝座上，膠囊的下端面壓緊在液壓執行機構本體上；液壓執行機構本體上開設有相應的高壓油道和低壓油腔；油缸活塞安裝在液壓執行機構本體的活塞孔中，液壓執行機構本體與膠囊下端面的貼合面開設有通油孔，使膠囊所形成的封閉空間與液壓執行機構本體的低壓油腔相貫通；液壓執行機構的泵送機構的進油口與低壓油腔相通；泵送機構的出油口與液壓執行機構本體上開設的高壓油道相通，形成實現泵送機構輸出的高壓油液通過高壓油道傳輸到油缸活塞的底部的結構。其能夠保證液壓執行機構的穩定可靠工作。
【專利說明】—種高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於石油開採【技術領域】，涉及一種油液平衡裝置，尤其涉及一種自動垂直鑽井系統中液壓執行機構的壓力及油液平衡裝置。
【背景技術】
[0002]自動垂直鑽井系統作為一種能夠自動有效控制井斜、保證鑽頭始終沿垂直方向鑽進的機電液集成鑽井工具，是常規防斜技術的革命性突破，是當前世界鑽井領域的一項前沿技術。液壓執行機構作為自動垂直鑽井工具的執行機構，其穩定性與可靠性將直接影響自動垂直鑽井工具的糾斜能力。影響液壓執行機構可靠性的一部分主要問題集中在高溫高壓下環境壓力的傳遞以及液壓執行機構工作時油缸的油液平衡問題。目前，採用的壓力及油液平衡裝置為平衡柱塞或者環形橡膠筒，在實際工作中效果不甚理想，主要存在以下兩個方面的問題:(I)平衡柱塞結構依靠動密封實現外部泥漿與內部液壓油的隔離，動密封面容易受到泥漿的侵蝕造成密封失效，並且動密封面容易進入沙粒等顆粒物造成柱塞卡滯，從而失去油液平衡功能；(2)環形橡膠筒能夠實現對油缸密封面的保護，但受油缸行程以及安裝空間尺寸影響，環形橡膠筒的油液補償量較少，為獲得較大補償量環形橡膠筒受到的張力就較大，長時間工作極易造成橡膠疲勞開裂。為此，需要一種能夠解決上述問題的能夠高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，以解決現有技術中所存在的上述問題，滿足實際情況的需要。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於，提供一種高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，以解決垂直鑽井系統用液壓執行機構高環境壓力下內外壓力平衡問題，以及油缸活塞運動時的油液平衡以及高溫環境下的油液膨脹補償問題，從而保證液壓執行機構的穩定可靠工作。
[0004]為實現上述目的，本實用新型提供一種高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，包括膠囊、膠囊安裝座、油缸活塞、高壓油道和通油孔；膠囊的上端面緊固安裝在膠囊安裝座上，膠囊的下端面壓緊在液壓執行機構本體上；液壓執行機構本體上開設有相應的高壓油道和低壓油道；油缸活塞安裝在液壓執行機構本體的活塞孔中，液壓執行機構本體與膠囊下端面的貼合面開設有通油孔，使膠囊所形成的封閉空間與液壓執行機構本體的低壓油腔相貫通；液壓執行機構的泵送機構的進油口與低壓油腔相通；泵送機構的出油口與液壓執行機構本體上開設的高壓油道相通，形成實現泵送機構輸出的高壓油液通過高壓油道傳輸到油缸活塞的底部的結構。
[0005]在以上方案中優選的是，膠囊安裝座下部為半球形結構，與液壓執行機構油缸活塞的球窩形機構貼合於一起。
[0006]還可以優選的是，膠囊設為在軸向拉伸變形時呈波形結構。
[0007]還可以優選的是，高壓油道開設在液壓執行機構本體的底部位置處。
[0008]還可以優選的是，低壓油腔設為整體式結構。
[0009]還可以優選的是，膠囊的上端面通過墊片和鎖緊螺母緊固安裝在膠囊安裝座上。
[0010]還可以優選的是，膠囊的上端面緊固安裝在膠囊安裝座的上端位置處。
[0011]還可以優選的是，膠囊的下端面通過壓板壓緊在液壓執行機構本體上。
[0012]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0013]本實用新型的高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，其能夠解決垂直鑽井系統用液壓執行機構高環境壓力下內外壓力平衡問題，並解決油缸活塞運動時的油液平衡以及高溫環境下的油液膨脹補償問題，實現自動垂直鑽井系統中液壓執行機構油缸運動時的自動油液平衡補充，實現高壓環境壓力下壓力的內外平衡，實現高溫狀態下油液膨脹量的自動補償；為垂直鑽井系統液壓執行機構在高溫高壓環境下提供了一種安全可靠的壓力及油液平衡解決方案，從而保證液壓執行機構的穩定可靠工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步說明:
[0015]圖1是本實用新型的高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置的一個實施例的結構示意圖。
[0016]圖中，I為壓板，2為膠囊，3為墊片，4為膠囊安裝座，5為油缸活塞，6為鎖緊螺母，7為液壓執行機構本體，8為泵送機構，9為高壓油道，10為低壓油腔，11為通油孔，12為封閉空間。
【具體實施方式】
[0017]為了更好地理解本實用新型，下面結合具體實施例對本實用新型作了詳細說明。但是，顯然可對本實用新型進行不同的變型和改型而不超出後附權利要求限定的本實用新型更寬的精神和範圍。因此，以下實施例具有例示性的而沒有限制的含義。
[0018]實施例1:
[0019]一種高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，包括膠囊2、膠囊安裝座4、油缸活塞5、高壓油道9和通油孔11 ;膠囊2的上端面緊固安裝在膠囊安裝座4上，膠囊2的下端面壓緊在液壓執行機構本體7上；液壓執行機構本體7上開設有相應的高壓油道9和低壓油腔10 ;油缸活塞5安裝在液壓執行機構本體7的活塞孔中，液壓執行機構本體7與膠囊2下端面的貼合面開設有通油孔11，使膠囊2所形成的封閉空間12與液壓執行機構本體7的低壓油腔10相貫通；液壓執行機構的泵送機構8的進油口與低壓油腔10相通；泵送機構8的出油口與液壓執行機構本體7上開設的高壓油道9相通，形成實現泵送機構8輸出的高壓油液通過高壓油道9傳輸到油缸活塞7的底部的結構。
[0020]實施例2:
[0021]一種高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，與實施例1相似，所不同的是，膠囊安裝座4下部為半球形結構，與液壓執行機構油缸活塞6的球窩形機構貼合於一起。
[0022]實施例3:
[0023]一種高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，與實施例2相似，所不同的是，膠囊2設為在軸向拉伸變形時呈波形結構。
[0024]實施例4:
[0025]一種高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，與實施例3相似，所不同的是，聞壓油道9開設在液壓執行機構本體7的底部位置處。
[0026]實施例5:
[0027]—種高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，與實施例4相似，所不同的是，低壓油腔10設為整體式結構。
[0028]實施例6:
[0029]一種高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，與實施例5相似，所不同的是，膠囊2的上端面通過墊片3和鎖緊螺母6緊固安裝在膠囊安裝座4的上端位置處；膠囊2的下端面通過壓板I壓緊在液壓執行機構本體7上。
[0030]本實用新型的高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，當液壓執行機構中的泵送機構8工作後，將低壓油腔10的油液增壓後泵送到油缸活塞5底部，此時油缸活塞5底部受力頂著膠囊安裝座4往上運動，膠囊安裝座4帶動膠囊2使膠囊2產生軸向伸長，膠囊2產生軸向伸長的同時依靠其特殊的波形結構使膠囊2產生徑向收縮，將膠囊2裡邊儲存的油液擠壓回液壓執行機構的低壓油腔10中，從而為泵送機構8供油，此為其油液平衡功能；當液壓執行機構外部存在環境壓力時，外部環境壓力直接作用在膠囊2外表面上，由於膠囊2為柔性橡膠結構，外部壓力可以通過膠囊壁直接傳導至液壓執行機構的內部油液，實現內外壓力平衡；另外，在環境溫度上升後，液壓執行機構中的油液會產生受熱膨脹，油液所需的儲油空間變大，此時通過油液對膠囊2的作用使膠囊2產生一定的膨脹變形，從而對油液的體積變化進行補償。在高溫高壓環境下，當液壓執行機構工作時，泵送機構8的進油口從整體式低壓油腔10吸入液壓油，並從出油口往高壓油道9中排出高壓油，高壓油作用於油缸活塞5底部推動油缸活塞5往上運動，活塞油缸5驅動膠囊安裝座4往上運動，同時拖動膠囊2產生軸向拉伸變形，膠囊2產生拉伸變形的同時，由於其波形結構，膠囊2的外圓同時產生徑向收縮變形，擠壓膠囊2的封閉空間12內所存儲的液壓油通過通油孔11往液壓執行機構低壓油腔10內回流，從而滿足泵送機構8的吸油需求；外部高壓環境壓力則直接作用於膠囊2的外壁上，並將壓力傳導至封閉空間12中，由於帕斯卡原理，低壓油腔10也將與環境壓力保持平衡；當高溫環境致使封閉空間12和低壓油腔10內的油液產生受熱膨脹時，膠囊2能夠產生一定量的徑向膨脹，將油液的受熱膨脹量補償掉。
【權利要求】
1.一種高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，包括膠囊(2)、膠囊安裝座(4)、油缸活塞(5)、高壓油道(9)和通油孔(11);其特徵在於:膠囊(2)的上端面緊固安裝在膠囊安裝座(4)上，膠囊(2)的下端面壓緊在液壓執行機構本體(7)上；液壓執行機構本體(7)上開設有相應的高壓油道(9)和低壓油腔(10);油缸活塞(5)安裝在液壓執行機構本體(7)的活塞孔中，液壓執行機構本體(7)與膠囊(2)下端面的貼合面開設有通油孔(11)，使膠囊(2)所形成的封閉空間(12)與液壓執行機構本體(7)的低壓油腔(10)相貫通；液壓執行機構的泵送機構(8)的進油口與低壓油腔(10)相通；泵送機構(8)的出油口與液壓執行機構本體(7)上開設的高壓油道(9)相通，形成實現泵送機構(8)輸出的高壓油液通過高壓油道(9)傳輸到油缸活塞(7)的底部的結構。
2.如權利要求1所述的高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特徵在於:膠囊安裝座(4)下部為半球形結構，與液壓執行機構油缸活塞(6)的球窩形機構貼合於一起。
3.如權利要求2所述的高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特徵在於:膠囊(2)設為在軸向拉伸變形時呈波形結構。
4.如權利要求3所述的高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特徵在於:高壓油道(9)開設在液壓執行機構本體(7)的底部位置處。
5.如權利要求4所述的高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特徵在於:低壓油腔(10)設為整體式結構。
6.如權利要求1-5中任一項所述的高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特徵在於:膠囊(2)的上端面通過墊片(3)和鎖緊螺母(6)緊固安裝在膠囊安裝座(4)上。
7.如權利要求6所述的高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特徵在於:膠囊(2)的上端面緊固安裝在膠囊安裝座(4)的上端位置處。
8.如權利要求7所述的高溫高壓環境下工作的壓力及油液平衡裝置，其特徵在於:膠囊(2)的下端面通過壓板(I)壓緊在液壓執行機構本體(7)上。
【文檔編號】F15B1/04GK204041570SQ201420527124
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月13日 優先權日:2014年9月13日
【發明者】秦二衛, 白玉新, 韓志富, 張朝陽, 張博 申請人:北京精密機電控制設備研究所