一種高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置的製作方法

2023-10-10 12:47:54 2

專利名稱：一種高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高溫高壓井下儀器作業過程中對某個液壓迴路的系統壓力進行遠程調節控制的裝置，更具體地，涉及一種液壓系統中利用步進電機驅動來調節節流閥的回油節流口大小，從而通過液壓迴路的回油流量大小變化來實現對液壓系統壓力進行遠程調節的裝置。
背景技術：
在石油勘探行業裡需要利用井壁取芯來獲取地層地質構造、巖性及油氣儲集等資料。在井壁取芯作業中鑽頭的鑽進速度是影響取芯作業的重要因素，鑽進速度過快將直接導致取芯卡鑽；鑽進速度過慢則會增加取芯時間，降低取芯效率，同時鑽頭在地層裡停留時間越長，卡鑽風險就越大。而鑽頭的鑽進速度直接取決於系統壓力的大小，因此，在驅動鑽頭鑽進的液壓迴路中可以設計一個旁路回油節流閥，通過節流閥節流口的大小控制來微量調節系統壓力，從而使取芯鑽頭獲得一個安全平穩的鑽進速度。在以往的設計中，節流閥的調節螺釘端部需要操作人員用螺絲刀手動調節來改變節流閥的節流口大小。但是這樣做有很大的局限在很大程度上必須依靠操作者的現場作業經驗，結合取芯井段的井溫井壓、聲波時差、泥漿比重及泥餅厚度等參數，在儀器下井之前預先調整；且調節誤差大，定位不精確，增加了卡鑽的風險。儀器在井下作業時，一旦鑽進速度不合適需要調整時，操作者無法再次調整，必須將儀器重新提出井口。這樣就直接導致現場作業時效嚴重下降。為此，有必要在不影響井下儀器正常作業下提供一種實時的、通過地面指令遠程控制來精確調節液壓系統壓力的裝置。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種實時的、通過地面指令遠程控制來精確調節液壓系統壓力的裝置，從而使操作者可以很方便的根據井下取芯井段的井溫井壓、聲波時差、泥漿比重及泥餅厚度等參數的變化，適時調節以控制取芯鑽頭的鑽進速度，使取芯作業方便、安全、高效和可靠。為了解決上述問題，本實用新型提供了一種高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置，其特徵在於包括通過固定套筒相連接的步進電機和節流閥，節流閥的一側設有大小可調的節流口，所述步進電機的輸出軸旋轉時通過傳動機構帶動節流閥的閥芯相對於節流口發生側向位移以改變節流口的大小。其特徵還在於所述節流閥具有底座，所述傳動機構包括調節螺釘、底座和調節螺杆。其特徵還在於底座一端連接調節螺釘、另一端連接節流閥閥體，調節螺釘與步進電機的輸出軸連接，調節螺杆兩端分別頂住調節螺釘和閥芯。其特徵還在於所述步進電機的輸出軸與調節螺釘之間採用鍵連接，使得當輸出軸旋轉時，調節螺釘相對於輸出軸做軸向運動。[0009]其特徵還在於所述調節螺釘與底座之間通過梯形螺紋傳動，推動調節螺杆和閥芯一起發生側向位移。其特徵還在於所述閥芯的另一端設置復位彈簧或者節流閥閥體上與油箱連通一端開有溢流口以使多餘的液壓油溢出。其特徵在於步進電機的控制線經高溫高壓密封插頭連接電機驅動板控制信號線， 所述節流閥的輸入油路端接有高溫高壓壓力傳感器或者壓力表，用於監測壓力值的變化。與現有技術相比，本實用新型的高溫高壓井下儀器液壓系統調壓調速裝置具有以下優點1、步進電機工作穩定，精確度高，可以達到準確定位的目的；2、儀器高溫高壓下井作業中無需停止運轉即可調節某一迴路壓力，作業時效性大大提高；3、步進電機驅動由操作者通過地面控制臺控制，操作方便、安全可靠；4、步進電機的步進角可以調節，步進角越小調節越精細，適用於微小範圍內的調節；5、本結構空間體積小、運行平穩可靠，十分適合在井下儀器中使用。
圖1為本實用新型裝置的結構示意圖。圖2為步進電機輸出軸和調節螺釘之間連接部份的剖面圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的井下儀器液壓系統調壓調速裝置進行詳細的描述。如圖1所示，高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置包括高溫高壓步進電機1和節流閥3，它們通過一個固定套筒2相連接。固定套筒2上面開有視窗口，可以在安裝調試的時候方便觀察調節螺釘5的行程。固定套筒2與節流閥3連接的地方有頂絲定位孔來保證步進電機輸出軸4和節流閥調節螺釘5兩者之間的同軸度。步進電機1通過固定支架13 固定在儀器內部。步進電機1可以正轉(順時針)或反轉(逆時針)，它由地面控制臺經驅動電路進行控制。步進電機輸出軸4與調節螺釘5之間採用鍵連接，調節螺釘5與節流閥底座8之間螺紋連接。由上述可見，步進電機輸出軸4在旋轉的時候，由於調節螺釘5在梯形螺紋傳動下，調節螺釘5同時相對於步進電機輸出軸4做軸向運動。步進電機輸出軸 4和調節螺釘5連接部分的剖面形狀見附圖2。節流閥底座8 一端與調節螺釘5連接，另一端與節流閥閥體螺紋連接。在節流閥底座8中孔有一根調節螺杆6，兩端分別頂住調節螺釘5和閥芯7。閥芯7與閥體內孔之間採用間隙密封技術，合理控制兩者之間的徑向配合間隙，可以使閥芯7既能起到油液密封作用又能在閥體內孔軸向靈活運動。當閥芯7向節流閥3的節流口 11方向移動時，節流口 11的面積縮小，反之則增大。閥芯7的另一端有一彈簧9，起復位和緩衝作用。管接頭12 上的油口與被調節的液壓迴路相連，在這個液壓迴路上安裝有壓力傳感器來監測壓力值， 這樣從地面控制臺就可以適時觀察到壓力的變化。從以上描述可以看出，本實用新型的高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置能夠在設定的範圍內任意調節節流閥的出口壓力，從而實現取芯鑽頭的鑽速控制。本實用新型的高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置的操作過程如下井下儀器在井下工作時，電機帶動液壓泵啟動，整個液壓系統開始工作。調節旁路回油節流閥的節流口開口大小，可以直接調節整個液壓系統的系統壓力。當地面控制臺觀察到壓力傳感器的壓力值過低而需要提高時，按下地面控制臺上的控制按鈕(+)，步進電機 1接到地面指令進行正轉，步進電機輸出軸4帶動調節螺釘5順時針旋轉，調節螺釘5與節流閥底座8之間通過梯形螺紋的傳動產生向左軸向位移，從而推動調節螺杆6及節流閥閥芯7 —起左移，節流閥閥芯7的左移直接使節流閥節流口 11面積減小，系統回油流量隨之減小，系統壓力不斷增加；反之當需要降低系統壓力時，按下控制按鈕(_)，步進電機1接地面指令帶動調節螺釘5逆時針旋轉，從而通過連接傳動裝置使節流閥的閥芯7軸向右移，節流口 11面積增加，腔內的壓力不斷減小，液壓系統的壓力隨之減小。通過地面控制臺上的壓力顯示可以很方便的適時觀察壓力的變化並迅速作出相應的調整。本實用新型的高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置，是一種空間體積小、運行平穩可靠、操作簡便實用的小型裝置，對測井行業井下儀器現場作業和實驗室的液壓試驗與調試均可適用。為了更直觀和便於測試，本裝置還可以設置一個只包含直流電源和步進電機驅動板的簡易控制裝置，便於實驗室使用。本實用新型還可有其他多種實施例，在不背離本實用新型精神及實質的情況下， 熟悉本領域的技術人員當可根據本實用新型作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本實用新型所附的權利要求的保護範圍。
權利要求1.一種高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置，其特徵在於包括通過固定套筒(2)相連接的步進電機(1)和節流閥(3)，節流閥C3)的一側設有大小可調的節流口(11)，所述步進電機的輸出軸(4)旋轉時通過傳動機構帶動節流閥的閥芯(7)相對於節流口(11)發生側向位移以改變節流口(11)的大小。
2.如權利要求1所述的高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置，其特徵在於所述節流閥 (3)具有底座(8)，所述傳動機構包括調節螺釘(5)、底座(8)和調節螺杆(6)。
3.如權利要求2所述的高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置，其特徵在於底座(8)— 端連接調節螺釘(5)、另一端連接節流閥閥體，調節螺釘(5)與步進電機的輸出軸⑷連接， 調節螺杆(6)兩端分別頂住調節螺釘( 和閥芯(7)。
4.如權利要求3所述的高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置，其特徵在於所述步進電機的輸出軸(4)與調節螺釘( 之間採用鍵連接，使得當輸出軸(4)旋轉時，調節螺釘(5) 相對於輸出軸⑷做軸向運動。
5.如權利要求4所述的高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置，其特徵在於所述調節螺釘(5)與底座(8)之間通過梯形螺紋傳動，推動調節螺杆(6)和閥芯(7) —起發生側向位移。
6.如權利要求3所述的高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置，其特徵在於所述閥芯 (7)的另一端設置復位彈簧(9)或者節流閥閥體上與液壓油箱連通的一端開有溢流口以使多餘的液壓油溢出。
7.如權利要求1所述的高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置，其特徵在於步進電機 (1)的控制線經高溫高壓密封插頭連接電機驅動板控制信號線，所述節流閥(3)的輸入油路端接有高溫高壓壓力傳感器或者壓力表，用於監測壓力值的變化。
專利摘要本實用新型涉及一種高溫高壓井下儀器遠程調壓調速裝置，屬於井下施工的技術領域。該裝置包括通過固定套筒2相連接的步進電機1和節流閥3，節流閥3的一側設有大小可調的節流口11，所述步進電機的輸出軸4旋轉時通過傳動機構帶動節流閥的閥芯7相對於節流口11發生側向位移以改變節流口的大小，從而實現遠程控制液壓系統的壓力和鑽進速度的技術效果。本實用新型操作方便、精確度高、運行平穩可靠，適合在井下儀器中使用。
文檔編號F16K31/04GK202140079SQ20112016985
公開日2012年2月8日 申請日期2011年5月24日 優先權日2011年5月24日
發明者代蕊, 歐陽劍, 趙江波 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司