一種泥漿正脈衝發生器的測試設備的製作方法
2023-06-28 12:14:01 2
專利名稱：一種泥漿正脈衝發生器的測試設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量試驗設備，特別涉及一種模擬泥漿正脈衝發生器在井下的工作環境的一種試驗測量設備。
背景技術：
泥漿正脈衝發生器是石油隨鑽測量、隨鑽測井數據實時上傳的一種關鍵儀器。在實際工作時，從鑽柱來的泥漿帶動渦輪葉片轉子組件高速旋轉，轉子組件內裝有磁鐵組，轉動時帶動正脈衝發生器外筒內裝有相應磁體組的磁軸旋轉，磁軸的一端是柱塞泵的斜盤，斜盤的轉動可帶動柱塞泵的柱塞交替往復，實現柱塞泵的工作。通常情況下，控制閥處於打開狀態，柱塞泵處於空載狀態，當電磁閥由信號驅動產生磁力關閉控制閥時，活塞的腔體產生壓力推動活塞及導杆帶動錐形閥向上靠近限流環，從而使鑽井液形成一個水擊壓力波，壓力波向上傳播直至地表的壓力傳感器。該壓力波可有效搭載信號，用地面儀器對接收到的信號進行處理，可知道井下測點的井斜、方位、工具面、溫度等參數。
泥漿正脈衝發生器已在國內各大油田的定向井公司廣泛使用，為了減少井下設備事故的發生，有必要通過模擬井下環境測得泥漿正脈衝發生器的性能參數，並根據所得到的參數對其性能進行分析，以便於發現和剔除不合格的產品。
泥漿正脈衝發生器在井下工作時，是處於高溫、振動的環境，其外圍件(指轉子組件)被泥漿衝刷產生高速旋轉，目前存在的泥漿正脈衝發生器測試設備可以對其機械性能進行測試，但還不能對井下環境進行完整和合理的模擬，影響了測試的效果。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種泥漿正脈衝發生器的測試設備，能夠完整合理地模擬泥漿正脈衝發生器在井下工作時的環境條件。
為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種泥漿正脈衝發生器的測試設備，包括機械性能測試系統，其特徵在於，還包括加熱系統和振動系統，所述加熱系統包括加熱裝置和一個帶有爐門的保溫爐體；所述機械性能測試系統固定在所述振動系統的振動部分上，並可一起放置到所述保溫爐體內。
進一步地，上述測試設備還可具有以下特點所述加熱系統通過滾輪放置在一對導軌上。
進一步地，上述測試設備還可具有以下特點所述加熱系統的加熱裝置包括加熱箱，連接在所述加熱箱和保溫爐體之間的進風管和迴風管，以及安裝在所述進風管上的循環風機。
進一步地，上述測試設備還可具有以下特點所述加熱系統還包括溫控裝置，該溫控裝置有一個設在所述保溫爐體內的溫度傳感器，在檢測溫度低於下限值後向所述加熱裝置輸出啟動信號，在檢測溫度高於上限值時向所述加熱裝置輸出停止信號。
進一步地，上述測試設備還可具有以下特點所述振動系統為一電磁振動系統，所述機械性能測試系統固定在該電磁振動系統振動部分的振動臺上。
進一步地，上述測試設備還可具有以下特點所述機械性能測試裝置包括測試臺，以及固定在所述測試臺上的泥漿正脈衝發生器、驅動裝置、包含有磁體組的轉子組件、承壓裝置和傳感器，所述泥漿正脈衝發生器水平固定在所述測試臺上，所述轉子組件同心但不接觸地套設在所述泥漿正脈衝發生器外並對應於該泥漿正脈衝發生器內磁軸所在的位置，兩端通過軸承固定安裝在所述測試臺上，並與所述驅動裝置連接，所述承壓裝置一端抵頂於所述泥漿正脈衝發生器的錐形閥，另一端靠近所述傳感器。
進一步地，上述測試設備還可具有以下特點所述轉子組件包括第一傳動輪、外套筒、磁性軸套以及所述軸承，該第一傳動輪固定地套設在該外套筒外，該外套筒套在所述磁性軸套外且相互固連，該外套筒的兩端分別通過所述軸承固定在所述固定件上，該磁性軸套外圓周的軸向上均勻分布有多個磁體構成的所述磁體組。
進一步地，上述測試設備還可具有以下特點所述驅動裝置為固定在所述測試臺上的伺服電機，與該伺服電機轉動軸相連的第二傳動輪，以及連接在該第二傳動輪和所述第一傳動輪之間的傳動帶。
進一步地，上述測試設備還可具有以下特點所述承壓裝置包括固定座、承壓板、連接在該固定座和承壓板之間多根預壓縮的彈簧，以及穿過固定座和承壓板中部的承壓杆，該承壓杆與承壓板固連，一端抵頂在所述泥漿正脈衝發生器的錐形閥，另一端靠近所述傳感器。
進一步地，上述測試設備還可具有以下特點所述機械性能測試系統推入所述保溫爐體後，所述測試臺將所述保溫爐體分隔成上、下兩部分，且其上部為封閉的空間。
由上可知，本實用新型脈衝發生器的測試設備能夠模擬脈衝發生器在井下工作時的振動、高溫等環境條件，並能模擬脈衝器外圍件被泥漿衝刷時產生的旋轉。通過測定脈衝發生器在模擬環境下的性能參數，並根據所得參數對其性能進行評價，就能將不合格的脈衝發生器挑選出來，減少井下設備事故的發生。
圖1是本實用新型測試設備的溫控加熱系統的結構圖。
圖2是本實用新型測試設備的機械性能測試系統的結構圖。
圖3是圖2中機械性能測試系統的轉子組件的分解圖。
圖4是本實用新型測試設備的承壓裝置的側視圖。
圖5是本實用新型測試設備的電磁振動系統與機械性能測試系統組合後的結構圖。
具體實施方式
本實用新型的脈衝發生器測試臺由三部分組成溫控加熱系統1、機械性能測試系統3和電磁振動系統5。溫控加熱系統1和電磁振動系統5分別模擬泥漿正脈衝發生器在井下工作時的高溫和振動環境；機械性能測試系統3模擬泥漿正脈衝發生器外圍件被泥漿衝刷時產生的旋轉情況，同時向脈衝發生器發出觸發信號，並測量脈衝發生器在模擬環境及給定信號下所產生的電壓、電流、位移信號。
如圖1所示，溫控加熱系統1由加熱裝置11、保溫爐體12和溫控裝置組成，其中加熱裝置11進一步包括加熱箱111、循環風機112、進風管113和迴風管114。加熱箱111和保溫爐體12之間通過進、迴風管113、114連接，循環風機112安裝在進風管113上。工作時，先設定試驗溫度，加熱箱111採用電阻絲加熱管加熱，利用循環風機112送風，由進風管113進入保溫爐體12，並通過迴風管114循環流動，保溫爐體12中部採用保溫板121密封。溫控加熱系統通過滾輪放置在一對導軌7上，可沿該導軌移動，在面嚮導軌縱向的一個側面上開有爐門。
溫控裝置包括在保溫爐體12內設置的一個溫度傳感器，當檢測溫度低於設定的下限值時，發出啟動信號控制所述加熱裝置啟動加熱和循環送風，當檢測溫度達到上限值時，停止加熱和送風，使保溫爐體內的溫度保持在所需要的範圍內。
如圖2所示，本實施例的機械性能測試系統3包括測試臺31、泥漿正脈衝發生器(以下也簡稱為脈衝發生器)32、驅動裝置33、轉子組件34、承壓裝置35和傳感器36(該圖未示出，見圖4)。
脈衝發生器32通過一端的一個固定環311以及間隔設置的多個固定板312水平固定在測試臺31上，在靠近另一端的固定板上還設有一固定套313，可供螺釘穿過對脈衝發生器32的位置進行固定和調節。脈衝發生器32的錐形閥頂抵在承壓裝置35上，另一端可與信號線相連接。
轉子組件34位於兩個固定板312之間，套設在脈衝發生器32外對應於其內部磁軸所在的位置。請同時參照圖3的分解圖，轉子組件34由第一皮帶輪341、外套筒342、磁性軸套343以及兩個軸承344組成，第一皮帶輪341固定套設在外套筒342外，外套筒342兩端分別通過軸承344固定在兩個固定板312上，磁性軸套343安裝在外套筒342內並相互鍵接，磁性軸套343與脈衝發生器32同心但不接觸，其外圓周的軸向上均勻分布有多個磁體，構成了磁體組。
驅動裝置33固定在測試臺31下方，由伺服電機331，與其轉動軸相連接的第二皮帶輪332，以及連接在第二皮帶輪332和第一皮帶輪341之間的同步齒形帶333組成。
請參照圖4，承壓裝置35由固定座351、承壓板352、連接在固定座和承壓板之間的4根預壓縮的彈簧353，以及穿過固定座和承壓板中部的承壓杆354組成，承壓杆354與承壓板352相互固定，承壓杆354抵頂在脈衝發生器32的錐形閥上並利用彈簧353保證一定的預應力，其另一端對應於傳感器36。
伺服電機331通電轉動時，通過第二皮帶輪332、同步齒形帶333、第一皮帶輪341、外套筒342帶動磁性軸套343上的磁體組旋轉，這樣就能模擬脈衝器工作時其外圍件葉片被泥漿衝刷產生的轉動。由於磁場作用力的原因，磁體組的轉動帶動脈衝發生器內部的磁軸轉動，當轉子轉速達到設定轉速時，通過信號線給脈衝發生器發送驅動方波，使其產生伸縮運動，推動承壓杆354一同運動，然後通過傳感器就可以測量脈衝發生器的衝程並通過外設電壓表、電流表測量電壓、電流等參數。本實施例的機械性能測試系統3可以很真實地模擬泥漿正脈衝發生器在井下的工作，並且結構簡單合理。
為了更為逼真的模擬井下環境，本實施例還設置了電磁振動系統5，如圖5所示，該振動系統為一個振動臺體51，其振動部分包含的振動臺511與機械性能測試系統3的測試臺31固定連接，通過信號發生器的控制，振動臺體51的振動部分產生一定頻率和幅度的運動，使測試臺31上的脈衝發生器32一起振動，從而模擬脈衝器在井下工作時的真實情況。
對於高溫環境的模擬，是在溫控加熱系統的溫度達到設定溫度時，抽出保溫爐體中的保溫板121，然後沿導軌推動溫控加熱系統使電磁振動系統和機械性能測試系統進入到保溫爐體內，設計使得測試臺31的形狀尺寸和保溫板121基本相同，並用保溫材料製成，這樣可以在保溫爐體的上方形成一個封閉的保溫空間，以模擬脈衝發生器在井下工作時的高溫環境。
上述實施例還可以做一些變換，例如溫控加熱系統的加熱裝置並不局限於實施例中公開的加熱箱送熱風的方式，也可以在爐體側壁設置加熱器件。又如機械性能測試系統中的驅動裝置也可以採用汽動馬達，在汽動馬達中內嵌磁性軸套來實現實施例中轉子組件的功能。採用鏈輪代替皮帶輪傳動，等等。
權利要求1.一種泥漿正脈衝發生器的測試設備，包括機械性能測試系統，其特徵在於，還包括加熱系統和振動系統，其中所述加熱系統包括加熱裝置和一個帶有爐門的保溫爐體；所述機械性能測試系統固定在所述振動系統的振動部分上，並可一起放置到所述保溫爐體內。
2.如權利要求1所述的測試設備，其特徵在於，所述加熱系統通過滾輪放置在一對導軌上。
3.如權利要求1所述的測試設備，其特徵在於，所述加熱系統的加熱裝置包括加熱箱，連接在所述加熱箱和保溫爐體之間的進風管和迴風管，以及安裝在所述進風管上的循環風機。
4.如權利要求1或3所述的測試設備，其特徵在於，所述加熱系統還包括溫控裝置，該溫控裝置有一個設在所述保溫爐體內的溫度傳感器，在檢測溫度低於下限值後向所述加熱裝置輸出啟動信號，在檢測溫度高於上限值時向所述加熱裝置輸出停止信號。
5.如權利要求1所述的測試設備，其特徵在於，所述振動系統為一電磁振動系統，所述機械性能測試系統固定在該電磁振動系統的振動部分的振動臺上。
6.如權利要求1所述的測試設備，其特徵在於，所述機械性能測試裝置包括測試臺，以及固定在所述測試臺上的泥漿正脈衝發生器、驅動裝置、包含有磁體組的轉子組件、承壓裝置和傳感器，所述泥漿正脈衝發生器水平固定在所述測試臺上，所述轉子組件同心但不接觸地套設在所述泥漿正脈衝發生器外並對應於該泥漿正脈衝發生器內磁軸所在的位置，兩端通過軸承固定安裝在所述測試臺上，並與所述驅動裝置連接，所述承壓裝置一端抵頂於所述泥漿正脈衝發生器的錐形閥，另一端靠近所述傳感器。
7.如權利要求6所述的測試設備，其特徵在於，所述轉子組件包括第一傳動輪、外套筒、磁性軸套以及所述軸承，該第一皮帶輪固定地套設在該外套筒外，該外套筒套在所述磁性軸套外且相互固連，該外套筒的兩端分別通過所述軸承固定在所述測試臺上，該磁性軸套外圓周的軸向上均勻分布有多個磁體構成的所述磁體組。
8.如權利要求7所述的測試設備，其特徵在於，所述驅動裝置為固定在所述測試臺上的伺服電機，與該伺服電機轉動軸相連的第二傳動輪，以及連接在該第二傳動輪和所述第一傳動輪之間的傳動帶。
9.如權利要求6所述的測試設備，其特徵在於，所述承壓裝置包括固定座、承壓板、連接在該固定座和承壓板之間多根預壓縮的彈簧，以及穿過固定座和承壓板中部的承壓杆，該承壓杆與所述承壓板固連，一端抵頂在所述泥漿正脈衝發生器的錐形閥，另一端靠近所述傳感器。
10.如權利要求6所述的測試設備，其特徵在於，所述機械性能測試系統推入所述保溫爐體後，所述測試臺將所述保溫爐體分隔成上、下兩部分，且其上部為封閉的空間。
專利摘要本實用新型公開了一種泥漿正脈衝發生器的測試設備，包括機械性能測試系統，其特徵在於，還包括加熱系統和振動系統，所述加熱系統包括加熱裝置和一個帶有爐門的保溫爐體；所述機械性能測試系統固定在所述振動系統的振動部分上，並可一起放置到所述保溫爐體內。本實用新型的測試設備能夠模擬脈衝發生器在井下工作時的振動、高溫等環境條件，並能模擬脈衝器外圍件被泥漿衝刷時產生的旋轉，通過測定脈衝發生器在模擬環境下的性能參數對其性能進行評價，就能將不合格的脈衝發生器挑選出來，減少井下設備事故的發生。
文檔編號G01M99/00GK2775638SQ20042011561
公開日2006年4月26日 申請日期2004年11月16日 優先權日2004年11月16日
發明者菅志軍, 陳平, 宋永強, 張玉霖, 石巖峰, 石峻峰, 劉德福 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司, 北京中天啟明科技發展有限公司