一種新型酸性液體釋放器的製作方法

2023-11-30 20:50:56 1

專利名稱：一種新型酸性液體釋放器的製作方法
技術領域：
一種新型酸性液體釋放器技術領域[0001]本實用新型屬石油儀器儀表類，具體涉及一種主要用於清洗注水井中結垢嚴重工作筒的酸性液體釋放器。
背景技術：
[0002]在石油測井儀器中，對於注水井中結垢比較嚴重的工作筒進行必要的清洗處理， 是保持注水量穩定的一種必要的措施。[0003]目前，國內油田使用液體釋放器火藥燃燒式和電機驅動式兩種。由於火藥的來源、 儲存以及應用都有較大的安全隱患，所以電機驅動式液體釋放器應用比較普遍。目前大部分的電機驅動式液體釋放器是通過控制電纜電壓控制儀器容器管內的酸性液體(鹽酸)注入工作筒內完成清洗任務。儀器在這種方式下工作時需要頻繁調節電纜電壓，控制過程複雜，且功耗大，易出故障。[0004]隨著井下壓力的增加，若釋放器容器管內外壓力不平衡時，很有可能電機無法拖動而將電機毀壞，或者將機械傳動部件損毀而不能實現其功能，因此，儀器在液體釋放前及釋放時容器管內外壓力的平衡十分重要。[0005]由於釋放器釋放的鹽酸具有較強的腐蝕性，所以存放鹽酸溶液的倉體應密封良好，在未釋放前做到無洩露。儀器在釋放過程中，利用水流將鹽酸全部可靠釋放。發明內容[0006]為了解決現有的酸性液體釋放器控制過程複雜、容器管易被腐蝕、管內外壓差大容易毀壞電機的技術問題，本實用新型提供一種智能的酸性液體釋放器。[0007]本實用新型的技術方案是[0008]一種新型酸性液體釋放器，包括控制單元、驅動機構以及執行機構，所述驅動機構包括電機，所述執行機構包括絲槓外殼、與電機連接的且設置在絲槓外殼內的滾珠絲槓以及釋放組件，[0009]所述釋放組件包括容器管、設置在容器管內的缸杆、以及設置在缸杆上的注釋閥門和釋放閥門，所述容器管上端設置有注液口，所述容器管的下端設置有放液口，所述缸杆的一端與滾珠絲槓連接，所述注釋閥門在缸杆的帶動下控制注液口的開合，所述釋放閥門在缸杆的帶動下控制出液口的開合，[0010]所述滾珠絲槓上設置有壓板，所述絲槓外殼上設置有限位窗口，所述限位窗口的一端設置有第一限位開關，所述限位窗口的另一端設置有第二限位開關，所述滾珠絲槓帶動壓板在限位窗口中運動與第一限位開關和第二限位開關接觸，[0011]其特殊之處在於所述控制單元包括手抄器、控制電路、驅動電路以及供電單元， 所述手抄器和驅動電路均與控制電路連接，所述控制電路為單片機，驅動電路由控制電路控制，[0012]所述驅動電路包括串聯在電機兩端的第一控制電路和第二控制電路，[0013]所述第一控制電路包括包括第一反相器U3A、第五三極體Q5、第一三極體Q1、第三三極體Q3和第一開關Si，所述第一反相器的輸入端接單片機，所述第一反相器的輸出端接第五三極體的基極，所述第五三極體的射極接地，所述第五三極體的基極接電機，所述第一三極體的集極接第三三極體的基極，所述第三三極體的射極通過第一開關接電機；所述第二控制電路包括第二反相器U3F、第六三極體Q6、第二三極體Q2、第四三極體Q4和第二開關S2，所述第二反相器的輸入端接單片機，所述第二反相器的輸出端接第六三極體的基極，所述第六三極體的射極接地，所述第六三極體的基極接電機，所述第二三極體的集極接第四三極體的基極，所述第四三極體的射極通過第二開關接電機。上述容器管上設置有壓力平衡裝置，所述壓力平衡裝置包括兩個單向閥，所述兩個單向閥的進出口相反。上述容器管管壁和放液口設置有防酸金屬層。上述供電單元採用電池供電。上述容器管末端設置有密封腔。上述手抄器與控制電路通過RS232串口相連。本實用新型所具有的優點1、本實用新型通過一個電機驅動電路驅動電機正轉和反轉的切換，即控制儀器復位和液體釋放操作。利用手抄器可靈活設定液體釋放的時間以及儀器復位，操作方便簡單、 智能。2、本實用新型儀器入井和升井時電機驅動電路自動斷電，驅動電路可進入休眠模式，功耗較低，在進行清洗工作時進行喚醒處理。3、本實用新型在容器管兩側設置有兩個方向相反的單向閥，在高壓下儀器容器內外壓力通過單向閥可進行平衡調節，保證清洗液的可靠釋放和儀器的正常復位。4、本實用新型在液體容器內壁和出液口接頭設置有金屬防酸層，避免了強酸對儀器的腐蝕。5、本實用新型儀器採用電池供電，可根據所需清洗工作筒的深度，使用外部控制器設定時間(範圍0 M小時)智能控制酸性液體的釋放。在結構設計上，在儀器尾部加一密封腔的方法解決儀器容器管內外壓力的平衡問題，主要是靠兩個單向閥自主調節壓力，本實用新型的儀器的機械結構簡單可靠，拆卸和安裝方便。

圖1為本實用新型酸性液體釋放器的結構示意圖；圖2為本實用新型驅動電路結構示意圖；圖3為本實用新型A處放大圖；其中附圖標記為1-控制單元，2-驅動單元，3-滾珠絲槓，4-第一限位開關，5-第二限位開關，6-壓板，7-注液閥門，8-容器管，9-單向閥，10-釋放閥門，11-缸杆，12-注液口，13-放液口，14-密封腔。
具體實施方式
如圖1所示，一種新型酸性液體釋放器，包括控制單元1、驅動機構2以及執行機構，驅動機構包括電機，執行機構包括絲槓外殼、與電機連接的且設置在絲槓外殼內的滾珠絲槓3以及釋放組件，釋放組件包括容器管8、設置在容器管內的缸杆11、以及設置在缸杆 11上的注釋閥門7和釋放閥門10，容器管上端設置有注液口 12述容器管的下端設置有放液口 13，缸杆的一端與滾珠絲槓連接，注釋閥門7在缸杆的帶動下控制注液口 12的開合，釋放閥門在缸杆的帶動下控制出液口的開合， 滾珠絲槓上設置有壓板6，絲槓外殼上設置有限位窗口，限位窗口的一端設置有第一限位開關4，限位窗口的另一端設置有第二限位開關5，滾珠絲槓帶動壓板在限位窗口中運動與第一限位開關和第二限位開關接觸，控制單元包括手抄器、控制中心、驅動電路以及供電單元，手抄器和驅動電路均與控制中心連接，控制中心為單片機，驅動電路包括串聯在電機兩端的第一控制電路和第二控制電路，第一控制電路包括並聯的Ul電路和U2電路，Ul電路包括以單片機為輸入端依次連接的第一反相器U3A和第五三極體Q5，U2電路包括依次串聯的第一三極體Q1、第三三極體Q3和第一開關Si，第二控制電路包括並聯的U3電路和U4電路，U3電路包括以單片機為輸入端依次連接的第二反相器U3F和第六三極體Q6，U4電路包括依次串聯的第二三極體Q2、第四三極體Q4和第二開關S2。為了調節壓力本實用新型在容器管上設置有壓力平衡裝置，壓力平衡裝置包括兩個單向閥，所述兩個單向閥的進出口相反。一個單向閥用於控制容器管內的液體流向管外， 另一個單向閥用於控制管外的液體流向管內，他們均受內外壓力的控制來完成開合。為了避免酸腐蝕，容器管管壁和放液口設置有防酸金屬層，一般採用銅鍍層或金鍍層。為了方便智能供電單元用電池供電。為了平衡內外壓裡容器管末端設置有密封腔。密封腔將槓桿的頂端置於其中，以使槓桿頂端不受外界環境的高壓，這樣整個槓桿所受的外界壓力只會作用在槓桿的上下兩個密封面上，而兩個密封面的面積相等，所受的壓力方向相反，因此，可實現所受壓力的平衡。具體操作流程如下儀器復位一加液一寫入定時一入井一液體釋放一升井儀器復位使用手抄器給驅動電路發命令使電機反轉拖動滾珠絲槓按壓限位開關實現復位。加液用扳手扭開加液口密封塞，利用注射器向容器管內加入酸液。然後再將密封塞旋緊，保證液體無法流出。定時加完液體後，入井前，使用手抄器給儀器發命令，根據井深和儀器下降速度來設定合理的定時時間。入井將儀器時間設定完畢後。連接好鋼絲繩將儀器速度均勻地放入井中。釋放將儀器放到所需清洗的目的處，按照設定的時間儀器會啟動電機正轉拖動滾珠絲槓和缸杆前進。約半分鐘後，缸杆下活塞將會打開，同時上活塞也會鬆脫，這樣就形成一個通腔，利用注入水的流動將酸液衝入注水器。缸杆還會一直前進，直到按壓限位開關後才停止。[0046]升井放液口全部打開後，經過特定的時間可完成整個儀器的操作過程。[0047]電機驅動電路[0048]儀器電路設計的核心是電機驅動電路設計，如圖1所示，儀器採用橋式驅動電路實現電機的正反轉控制。電路由兩個施密特反相器U3A和U3B，兩個三極體Ql，Q2，四個MOS 功率管Q3、Q4，Q5和Q6以及一些分立元件組成。單片機IO 口輸出電平通過施密特反相器後控制Q3、Q4、Q5和Q6管的通斷狀態改變加在電機兩端電壓的方向，控制電機的正反轉操作，即控制儀器復位和液體釋放操作。[0049]電機的正轉(液體釋放)控制過程根據所需清洗工作筒處的深度和電纜的下井速度設定液體釋放所需等待時間，時間設置是由外部控制器給儀器發送控制命令來完成。 當設定時間到達時，儀器主控晶片的P0.0和P0. 1管腳分別設置為高電平和低電平，此時 Q1、Q3、Q6管子導通，Q2、Q4、Q5關斷，電機兩端為正向電壓，實現正轉功能，直到壓限位開關時停止運動，實現酸性液體的釋放。電機的反轉控制過程使用外部控制器給儀器發命令使電機反轉拖動滾珠螺母按壓限位開關實現復位。當儀器接收到復位的命令時，主控晶片的 P0. 0和P0. 1管腳分別設置為低電平和高電平，此時Ql、Q3、Q6管子關斷，Q2、Q4、Q5導通， 電機兩端為反向電壓，實現反轉功能，直到壓限位開關時停止運動，實現儀器的復位。[0050]高壓下壓力平衡裝置[0051]隨著深度的增加井下壓力越來越大，如果儀器容器管內外壓力不平衡很有可能電機無法拖動而將電機毀壞，或者將機械傳動部件損毀而不能實現功能的情況。考慮到儀器在液體釋放前及釋放時壓力的平衡問題，採用在儀器尾部加一密封腔來實現壓力的及時平衡。高壓下壓力平衡裝置如圖2所示。其管內外的壓力即時平衡主要由以上兩個單向閥來調節。具體說明如下[0052]上單向閥儀器下井時，深度越深，壓力越大，所以在儀器下井過程中，容器內外存在壓差，若不進行容器內外壓力平衡處理，會將機械傳動部件損毀而不能實現功能。為了及時消除壓差，設計一個由外向內單向閥，當外部壓強大於內部壓強的0. 4MPa時，閥打開，注水井中水將通過單向閥流入容器管內，來達到內外壓差平衡。[0053]下單向閥儀器升井時，容器外壓力會慢慢減小，因此在儀器升井過程中，容器內外仍存在壓差。設計由內向外單向閥，當遇到故障時，電機無法推開缸杆，液體無法釋放時， 為了確保安全，在將釋放其升到地面上時，需保證內外壓差不能大於0. 4MPa.[0054]此高壓平衡裝置能夠及時自主調節儀器液體容器內外壓力，使其平衡，確保儀器下井和升井時容器內的壓力平衡，確保儀器的正常工作。[0055]防酸處理[0056]釋放器中清洗工作筒的酸性液體為鹽酸，若儀器中存儲清洗液的容器管壁和出液口接頭在不經過某些特殊處理的情況下，會被鹽酸腐蝕，這不但對儀器造成損壞，而且消耗了清洗液鹽酸，因此對容器管壁和出液口接頭的防酸處理非常重要。[0057]考慮到鹽酸和常用金屬的化學特性，對儀器存儲鹽酸溶液的金屬管壁和出液口接頭進行鍍金或鍍銅處理，保證存放鹽酸溶液的倉體密封良好，確保儀器清洗工作的順利進行。[0058]儀器的電機驅動電路參考圖2，首先，在默認狀態下，單片機管腳P0. 0與P0. 1輸出均為低電平，通過反相器後變高電平，Ql Q6此時均處於關斷狀態，電機兩端電壓為0V，電機靜止。當釋放液體時，P0. 0輸出為高電平，P0. 1輸出為低電平，此時Ql、Q3和Q6導通， Q2、Q4、Q5關斷，電機兩端為正向電壓，實現正轉，當按壓限位開Sl的位置時停止；當儀器復位時，P0. 0輸出為低電平，P0. 1輸出為高電平，此時Ql、Q3和Q6導通，Q2、Q4、Q5關斷，電機兩端為反向電壓，實現反轉，當按壓限位開S2的位置時停止；圖1中Ql、Q2基極的電阻 R3，R8為限流電阻，QU Q2的集電極電阻分別與Q3、Q4柵極和源極間的電阻R4、R6串聯進行分壓，以提供合適的柵源極電壓。反相器的輸入段加上拉電阻R9和R10，是為了避免系統在初始化時，反相器U3和U4同時輸出高電平而導致的短路。控制狀態如表1所示。表1電機控制狀態表
權利要求1.一種新型酸性液體釋放器，包括控制單元、驅動機構以及執行機構，所述驅動機構包括電機，所述執行機構包括絲槓外殼、與電機連接的且設置在絲槓外殼內的滾珠絲槓以及釋放組件，所述釋放組件包括容器管、設置在容器管內的缸杆、以及設置在缸杆上的注釋閥門和釋放閥門，所述容器管上端設置有注液口，所述容器管的下端設置有放液口，所述缸杆的一端與滾珠絲槓連接，所述注釋閥門在缸杆的帶動下控制注液口的開合，所述釋放閥門在缸杆的帶動下控制出液口的開合，所述滾珠絲槓上設置有壓板，所述絲槓外殼上設置有限位窗口，所述限位窗口的一端設置有第一限位開關，所述限位窗口的另一端設置有第二限位開關，所述滾珠絲槓帶動壓板在限位窗口中運動與第一限位開關和第二限位開關接觸，其特徵在於所述控制單元包括手抄器、控制電路、驅動電路以及供電單元，所述手抄器和驅動電路均與控制電路連接，所述控制電路為單片機，驅動電路由控制電路控制，所述驅動電路包括串聯在電機兩端的第一控制電路和第二控制電路，所述第一控制電路包括包括第一反相器(U3A)、第五三極體(Q5)、第一三極體(Ql)、第三三極體和第一開關(Si)，所述第一反相器的輸入端接單片機，所述第一反相器的輸出端接第五三極體的基極，所述第五三極體的射極接地，所述第五三極體的基極接電機，所述第一三極體的集極接第三三極體的基極，所述第三三極體的射極通過第一開關接電機；所述第二控制電路包括第二反相器(U3F)、第六三極體(Q6)、第二三極體(Q2)、第四三極體0H)和第二開關(S2)，所述第二反相器的輸入端接單片機，所述第二反相器的輸出端接第六三極體的基極，所述第六三極體的射極接地，所述第六三極體的基極接電機，所述第二三極體的集極接第四三極體的基極，所述第四三極體的射極通過第二開關接電機。
2.根據權利要求1所述的新型酸性液體釋放器，其特徵在於所述容器管上設置有壓力平衡裝置，所述壓力平衡裝置包括兩個單向閥，所述兩個單向閥的進出口相反。
3.根據權利要求1或2所述的新型酸性液體釋放器，其特徵在於所述容器管管壁和放液口設置有防酸金屬層。
4.根據權利要求3所述的新型酸性液體釋放器，其特徵在於所述供電單元採用電池 {共 ο
5.根據權利要求4所述的新型酸性液體釋放器，其特徵在於所述容器管末端設置有密封腔。
6.根據權利要求5所述的新型酸性液體釋放器，其特徵在於所述手抄器與控制電路通過RS232串口相連。
專利摘要本實用新型涉及一種新型酸性液體釋放器，包括控制單元、驅動機構以及執行機構，控制單元包括手抄器、控制電路、驅動電路以及供電單元，驅動電路包括串聯在電機兩端的第一控制電路和第二控制電路，本實用新型解決了現有的酸性液體釋放器控制過程複雜、容器管易被腐蝕的技術問題，本實用新型操作方便簡單、智能。
文檔編號E21B37/06GK202249960SQ20112036971
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者崔健, 李斌, 王偉剛, 羅培華 申請人:西安思坦儀器股份有限公司