一種液壓裝置的製作方法
2023-08-03 18:03:51 2
本實用新型涉及石油行業井下儀器技術領域，具體地涉及用於旋轉導向系統的液壓裝置。
背景技術：
在石油鑽井技術發展應用過程中，超深井、高難度定向井、叢式井、水平井、大位移井、多底井及三維多目標井等特殊工藝井技術相繼出現並受到廣泛重視，而要鑽成這些高難度的複雜結構井，並能滿足地質和油藏工程的要求，其關鍵技術之一是要能夠引導或控制井眼按預定的井眼軌跡(幾何導向)或預定的目標地層(地質導向)鑽進，即可控三維軌跡的導向鑽井技術，並以旋轉導向鑽井技術最具代表性和先進性，是現代導向鑽井的研究重點和發展方向，是代表鑽井技術向信息化、智能化和自動化方向發展的前沿技術。
旋轉導向系統按其執行機構型式可分為機械式和液壓式，機械式系統雖然結構簡單，但往往受到交變應力影響，容易發生疲勞破壞，而液壓式系統工作比較可靠，旋轉鑽進過程中產生靜態偏置力，不存在液壓衝擊現象。在研發旋轉導向系統中，微型液壓控制系統是整個導向系統核心技術之一，是產生偏置力的來源，是實現精確三維軌跡定向的保證，同時也是旋轉導向系統研發的難點。由於井底工況非常惡劣，高溫、高壓、衝擊等現象不可避免，且井底儀器尺寸要求比較苛刻，因此針對旋轉導向系統，開展抗惡劣環境小型化液壓伺服控制技術相關研究非常必要。由於液壓迴路非常複雜，實現起來需要體積較大，現有產品均通過擴展鑽具軸向尺寸來實現，而鑽具組合的軸向尺寸將直接影響整個旋轉導向系統的最大狗腿度及造斜能力等，因此，迫切需要一種改進性能的小尺寸大推力的液壓裝置。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於為旋轉導向系統提供一種能夠適應高溫150℃、高壓150MPa環境、長時間工作、小尺寸大推力、維護保養方便的液壓裝置。本液壓裝置可安裝在旋轉導向工具上，能夠輸出不小於40kN的力，作用於巴掌塊上，能夠實現輸出力大小的連續調整，使旋轉鑽進過程中產生所需的靜態偏置力。
根據實施例，一種液壓裝置，包括：驅動電機、行星減速器、柱塞泵、過濾網、柱塞缸、柱塞、節流閥、膠囊、溢流閥和壓力傳感器，其特徵在於，所述驅動電機經過所述行星減速器減速增力之後，驅動所述柱塞泵以輸出一定壓力和流量的液壓油，經過所述過濾網過濾到所需精度之後，高壓液壓油進入所述柱塞缸中，作用在所述柱塞上，以使所述柱塞向外運動，同時產生所需驅動力，並且其餘液壓油經過所述節流閥回流到所述膠囊中，所述節流閥與所述溢流閥並聯，起安全保護作用，所述壓力傳感器與所述柱塞缸連接，以實時監測所述柱塞缸中的壓力大小，從而實現壓力閉環控制。
根據實施例，該液壓裝置還包括大殼體和小殼體，其中，所述驅動電機、所述行星減速器、所述柱塞泵、所述過濾網、所述柱塞缸、所述柱塞、所述節流閥、所述膠囊、所述溢流閥和所述壓力傳感器均裝配在所述大殼體和小殼體中，並且所述大殼體與所述小殼體之間裝有安裝所述驅動電機的電機座和保護壓力傳感器的壓力傳感器套，並且所述電機座與所述小殼體配合端設有矩形槽，用以將矩形連接器頭與連接器座相對固定。
根據實施例，所述驅動電機為細長型高溫浸油電機。
根據實施例，所述柱塞缸和所述柱塞為兩級密封結構，所述柱塞內安裝有平衡柱塞，用以將高壓油區與外部泥漿壓力隔離並且自動補償由於壓力與溫度變化、及高壓油洩露引起的低壓油體積變化。
根據實施例，所述節流閥和所述溢流閥並聯裝配在載體中，所述載體與閥座通過O型圈密封並且通過螺紋連接，所述柱塞泵與所述閥座、所述O型圈密封后通過細牙螺紋連接。
根據實施例，該液壓裝置包括由所述大殼體、濾網、所述膠囊、擋圈等組成的補償裝置，用以利用所述膠囊的彈性來補償外界環境壓力和溫度變化的影響。
根據實施例，所述膠囊被壓緊在膠囊壓套、膠囊連接形成的圓錐形縫隙中，當所述膠囊壓套通過螺紋擰入低壓連接時壓緊膠囊，並且所述膠囊的端面帶有矩形止口，卡在膠囊連接的矩形槽中以防止脫落。
附圖說明
圖1是示出本實用新型的液壓裝置的總體結構示意圖。
圖2是示出本實用新型的液壓裝置的大殼體和小殼體的裝配結構示意圖。
圖3是示出本實用新型的液壓裝置的柱塞缸和柱塞的裝配結構示意圖。
圖4是示出本實用新型的液壓裝置的節流閥和溢流閥的裝配結構示意圖。
圖5是示出本實用新型的液壓裝置的補償裝置的裝配結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步描述本實用新型的液壓裝置。
圖1示出本實用新型的液壓裝置的總體結構示意圖。如圖1所示，本實施例中包括驅動電機1、行星減速器2、柱塞泵3、過濾網4、柱塞缸5、柱塞6、節流閥7、膠囊8、溢流閥9、壓力傳感器10。
工作時，驅動電機1經行星減速器2減速增力後，驅動柱塞泵3，輸出一定壓力和流量的液壓油，經過過濾網4過濾到所需精度後，高壓液壓油進入柱塞缸5中，作用在柱塞6上，柱塞向外運動，同時產生所需驅動力。其餘液壓油經過節流閥回流7到膠囊8中，節流閥7並聯溢流閥9，起安全保護作用。與柱塞缸5連接的壓力傳感器10實時監測柱塞缸中壓力大小，以實現壓力閉環控制。
圖2示出本實用新型的液壓裝置的大殼體和小殼體的裝配結構示意圖。如圖2所示，驅動電機1、行星減速器2、柱塞泵3、過濾網4、柱塞缸5、柱塞6、節流閥7、膠囊8、溢流閥9、壓力傳感器10均裝配在大殼體11、小殼體12兩個殼體零件中，大殼體11與小殼體12之間裝有電機座13和壓力傳感器套14，這兩個零件設計具有多種功能。與大小殼體採用活塞密封，能隔絕外部高壓泥漿與液壓裝置內部液壓油；與大小殼體均外圓柱配合，能精確定位大小殼體的相對裝配位置；電機座13設計有扳手結構，轉動電機座，能旋轉驅動電機1到適合位置；壓力傳感器套14能夠保護壓力傳感器10；兩個零件內部有走線孔，能通過大小殼體間的線纜。電機座與小殼體配合端設有矩形槽，恰好能將矩形連接器頭15與連接器座16相對固定，節約液壓裝置內部空間，省去了連接螺釘，拆卸方便，連接可靠。
在本實施例中，驅動電機1採用細長型耐高溫浸油電機，慣量小，佔用徑向尺寸小，而且浸在油中，利用散熱，從而長時間可靠工作。
圖3示出本實用新型的液壓裝置的柱塞缸和柱塞的裝配結構示意圖。如圖3所示，所述柱塞缸5和柱塞6採用兩級密封結構。柱塞內安裝有平衡柱塞17，將高壓油區與外部泥漿壓力隔離，分別進行高壓油區與低壓油區、低壓油區與泥漿壓力兩級密封設計，能夠可靠實現柱塞裝置的動密封設計。低壓油區的液壓油能夠潤滑密封裝置，平衡柱塞17能夠自動補償由於壓力與溫度變化、及高壓油洩露引起的低壓油體積變化，這些設計均能有效增加動密封裝置的可靠性和壽命。
圖4示出本實用新型的液壓裝置的節流閥和溢流閥的裝配結構示意圖。如圖4所示，所述節流閥7和溢流閥9並聯裝配在載體18中，載體18與閥座19通過O型圈20密封，並通過螺紋連接，柱塞泵3與閥座O型圈20密封后通過細牙螺紋連接，這種雙層圓柱密封結構，體積小巧緊湊，便於拆裝，能夠直接實現柱塞運動液壓動力源。既能使內部保持高壓，又使壓力產生的力不傳遞到外部，保護液壓裝置內的其他部件不受力。
圖5示出本實用新型的液壓裝置的補償裝置的裝配結構示意圖。如圖5所示，本液壓裝置，設計有補償裝置，由大本體11、濾網21、膠囊8、擋圈22等組成，利用膠囊8的橡膠材料彈性，補償外界環境壓力和溫度變化的影響，補償方法不同於常見的活塞平衡擋板形式。將外部泥漿壓力引入液壓油中，使大小本體不必承受泥漿的高壓，能夠平衡泥漿150MPa以上壓力，從而大大降低了大小本體的強度要求，降低設計難度。
所述膠囊8，一方面儲存液壓裝置的工作介質液壓油，同時膠囊8被壓緊在膠囊壓套23、膠囊連接24所形成的圓錐形縫隙中，當膠囊壓套通過螺紋擰入低壓連接25時，自然可靠地壓緊膠囊，而不採用常見的將膠囊通過硫化高溫加熱方法與零件固連，同時膠囊端面帶有矩形止口，卡在膠囊連接的矩形槽中，防止脫落，簡化了工藝，降低了成本，易於拆卸維護。
如以上所述，本實用新型提供了一種可安裝在旋轉導向工具上的液壓裝置，其能夠適應高溫150℃、高壓150MPa環境、長時間工作、維護保養方便、能夠輸出不小於40kN的力，作用於巴掌塊上，能夠實現輸出力大小的連續調整，使旋轉鑽進過程中產生所需的靜態偏置力。
顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而並非是對本實用新型的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬於本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本實用新型的保護範圍之中。