CN102162359B - 一种地层测试器用高精密泵抽装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地层测试器用高精密泵抽装置，包括：电机为高温抗振精密直流伺服电机；制动闸连接设置在电机输出轴上；减速器一端连接电机，另一端连接丝杠副，减速器为高温抗振精密减速器；丝杠副一端连接减速器，另一端连接泵抽装置内的活塞；电机、制动闸、减速器、丝杠副及泵抽装置依次串接，并套设在泵抽基体内，泵抽基体套设在钻铤内，泵抽基体与钻铤之间缝隙为泥浆通道。本发明采用电机、减速器及丝杠副，且电机、减速器及丝杠副等与泵抽装置串联连接套设在泵抽基体内，泥浆通道为泵抽基体与钻铤之间缝隙，有效利用了泵抽基体空间，并由于电机及减速器均具有高精密抗振性能，丝杠副可控性高，从而实现泵抽的高精密控制。

Description

一种地层测试器用高精密泵抽装置

技术领域

本发明涉及一种地层测试器用高精密泵抽装置。

背景技术

泵抽是随钻地层测试仪的核心部件之一，高精密泵抽可以设定的速度和体积准确抽取地层流体；获知任意时刻的抽吸速度及抽吸体积。泵抽吸速度和抽吸体积对压力恢复有重大影响，泵抽吸速度过快或过慢都不能准确的测量真实的地层压力；抽吸体积过多或过少都会对地层压力恢复曲线造成影响，通过对地层压力恢复曲线的分析，能得出地层流体渗透率和了解地层的动态特性，因此我们需要对泵抽抽吸速度和体积进行精确控制。

目前电缆地层测试器上用的液压泵抽装置，由于其地层受钻井液等侵腐较为严重，需要反复、大抽吸量进行多次抽吸，以得到真实地层压力等参数，其抽吸时间长短可以几乎不受限制，因此无需进行精密泵抽；而随钻地层测试中，由于井眼刚刚钻开，井眼受钻井液等侵腐较少，无须反复多次抽吸，即可测量到真实地层压力。但随钻地层测试作业中，钻头需停止钻进，这样就大大占用钻井作业时间，而钻井作业能提供给随钻地层测试作业的时间非常有限；另一方面，由于随钻地层测试没有电缆供电，只能用自带电池组供电，受供电限制，需进行节能设计；因此泵抽装置需进行精密控制，从而实现精密泵抽。然而由于在随钻地层测试中，钻艇需承受较大的扭矩，钻艇内部有较大的通道进行泥浆传输、还有压力油、样品、回油以及贯穿线的通道，钻艇外部空间又受井眼的限制，因此可用于安置泵抽的空间非常有限，要在随钻地层测试器中设置高精密泵抽装置非常困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在泵抽基体狭长空间内实现高精密泵抽控制的地层测试器用高精密泵抽装置。

为了解决上述问题，本发明提供了一种地层测试器用高精密泵抽装置，包括：

电机，所述电机为高温抗振精密直流伺服电机；

制动闸，所述制动闸连接设置在所述电机输出轴上；

减速器，所述减速器一端连接所述电机，另一端连接丝杠副，所述减速器为高温抗振精密减速器；

丝杠副，所述丝杠副一端连接减速器，另一端连接泵抽装置内的活塞；

泵抽基体，所述电机、制动闸、减速器、丝杠副及泵抽装置依次串接，并套设在所述泵抽基体内，所述泵抽基体套设在钻铤内，所述泵抽基体与所述钻铤之间缝隙为泥浆通道。

进一步，还包括：

电机控制电路，所述电机控制电路连接所述电机并控制所述电机动作；

电机驱动电路，所述电机驱动电路连接所述电机并驱动所述电机动作；

系统压力管路，所述系统压力管路连接所述电机、减速器及丝杠副；

坐封压力管路，所述坐封压力管路连接所述泵抽装置中的坐封探头并控制所述坐封探头动作。

进一步，还包括旋转变压器，所述旋转变压器连接所述电机，所述旋转变压器采集所述电机动作信息并发送到所述电机控制电路。

进一步，所述丝杠副包括丝杠与丝杠套，所述丝杠与丝杠套之间螺纹连接，所述丝杠套一端连接所述泵抽装置中的活塞，在所述丝杠套与所述泵抽基体之间还设置有限制所述丝杠套转动的滑键。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用电机、减速器及丝杠副，且电机、减速器及丝杠副等与泵抽装置串联连接套设在泵抽基体内，泥浆通道为泵抽基体与钻铤之间缝隙，有效利用了泵抽基体空间，并由于电机及减速器均具有高精密抗振性能，丝杠副可控性高，从而实现泵抽的高精密控制。

2、本发明结构简单、泵抽动作控制可靠，可极大提高工作效率及泵抽采样质量，本发明使用可靠性高，效果好。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：

图1示出了本发明一种地层测试器用高精密泵抽装置结构示意图；

图2示出了图1中局部放大示意图；

图3示出了图1中A向剖视放大示意图；

图4示出了本发明一种地层测试器用高精密泵抽装置工作原理示意图。

具体实施方式

如图1-图3所示，本发明包括电机1、制动闸2、减速器3、丝杠副4及泵抽基体5。其中，电机1为动力装置，制动闸2防止负载带动电机1转动，减速器3用于减速，丝杠副4用于将旋转运动转换为直线移动，泵抽基体5为支撑结构。

电机1为高温抗振精密直流伺服电机。电机1用于输出动力，通过减速器3驱动丝杠副4运动，从而推动泵抽装置6运动，实现泵抽功能。

制动闸2连接设置在电机1输出轴上。制动闸2始终起作用，在电机1正常运行时，需克服制动闸2阻力，在电机1停止转动时，负载反向惯性驱动力小于制动闸2的阻力，所以该制动闸2可防止电机1被负载驱动，破坏电机1，影响泵抽控制效果。

减速器3一端连接电机1，另一端连接丝杠副4，减速器3为高温抗振精密减速器。减速器3减速比根据实际控制需要确定，不但需要满足控制精度要求，还需要满足外形尺寸配合泵抽基体5。

丝杠副4一端连接减速器3，另一端连接泵抽装置6内的活塞61。该丝杠副4为高精度行星滚珠丝杠副，可将旋转运动转换为直线移动，且传动精度非常高。泵抽装置6包括泵抽缸62、活塞61及坐封探头等，活塞61滑动设置在泵抽缸62内，由丝杠副4传递动力。

电机1、制动闸2、减速器3、丝杠副4及泵抽装置6依次串接，并套设在泵抽基体5内，泵抽基体5套设在钻铤7内，泵抽基体5与钻铤7之间缝隙为泥浆通道8。钻铤7内壁为圆柱形，泵抽基体5外壁为不规则柱状结构，因此泵抽基体5外壁与钻铤7内壁之间形成一定缝隙，本发明利用该缝隙作为泥浆通道8。而样品通道、压力油通道、回油通道及贯通线通道等均设置在电机1、制动闸2、减速器3、丝杠副4及泵抽装置6上。

本发明采用电机1、减速器3及丝杠副4，且电机1、减速器3及丝杠副4等与泵抽装置6串联连接套设在泵抽基体5内，泥浆通道8为泵抽基体5与钻铤7之间缝隙，有效利用了泵抽基体5空间，并由于电机1及减速器3均具有高精密抗振性能，丝杠副4可控性高，从而实现泵抽的高精密控制。

如图4所示，本发明中还包括电机控制电路11、电机驱动电路12、系统压力管路13及坐封压力管路14。其中：

电机控制电路11连接电机1并控制电机1动作，电机控制电路11包括预设参数及人机交互平台，实现对电机1的精确控制，从而通过本发明就实现了对泵抽运动的精确控制。

电机驱动电路12连接电机1并驱动电机1动作。电机驱动电路12一方面引入电源，一方面通过线路连接电机1，从而在电机控制电路11控制下驱动电机1运动，实现动力输出。

系统压力管路13连接电机1、减速器3及丝杠副4。该系统压力管路13检测并控制电机1、减速器3及丝杠副4压力。

坐封压力管路14连接泵抽装置6中的坐封探头63并控制坐封探头63动作。坐封压力管路14包括伸开坐封探头压力管路与收缩坐封探头压力管路，可分别实现坐封探头63的伸开与收缩。

本发明中，还包括旋转变压器9，旋转变压器9连接电机1，旋转变压器9采集电机1动作信息并发送到电机控制电路11。该旋转变压器9始终与电机1同步转动，其结构与变压器类似，采用旋转变压器9可采集电机1旋转角度、时间及力矩等参数。

本发明中，丝杠副4包括丝杠41与丝杠套42，丝杠41与丝杠套42之间螺纹连接，丝杠套42一端连接泵抽装置6中的活塞61，在丝杠套42与泵抽基体5之间还设置有限制丝杠套42转动的滑键43。丝杠41在丝杠套42中转动，丝杠套42被滑键43限制无法转动，从而只能直线移动，丝杠套42在直线移动过程中推拉连接在丝杠套42一端的活塞61，使得活塞61在泵抽缸62内进行移动，实现泵抽动作。

本发明结构简单、泵抽动作控制可靠，可极大提高工作效率及泵抽采样质量，本发明使用可靠性高，效果好。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种地层测试器用高精密泵抽装置，其特征在于，包括：

电机，所述电机为高温抗振精密直流伺服电机；

制动闸，所述制动闸连接设置在所述电机输出轴上；

减速器，所述减速器一端连接所述电机，另一端连接丝杠副，所述减速器为高温抗振精密减速器；

丝杠副，所述丝杠副一端连接减速器，另一端连接泵抽装置内的活塞；

泵抽基体，所述电机、制动闸、减速器、丝杠副及泵抽装置依次串接，并套设在所述泵抽基体内，所述泵抽基体套设在钻铤内，所述泵抽基体与所述钻铤之间缝隙为泥浆通道。

2.如权利要求1所述的地层测试器用高精密泵抽装置，其特征在于：还包括：

电机控制电路，所述电机控制电路连接所述电机并控制所述电机动作；

电机驱动电路，所述电机驱动电路连接所述电机并驱动所述电机动作；

系统压力管路，所述系统压力管路连接所述电机、减速器及丝杠副；

坐封压力管路，所述坐封压力管路连接所述泵抽装置中的坐封探头并控制所述坐封探头动作。

3.如权利要求2所述的地层测试器用高精密泵抽装置，其特征在于：还包括旋转变压器，所述旋转变压器连接所述电机，所述旋转变压器采集所述电机动作信息并发送到所述电机控制电路。

4.如权利要求1-3任一所述的地层测试器用高精密泵抽装置，其特征在于：所述丝杠副包括丝杠与丝杠套，所述丝杠与丝杠套之间螺纹连接，所述丝杠套一端连接所述泵抽装置中的活塞，在所述丝杠套与所述泵抽基体之间还设置有限制所述丝杠套转动的滑键。

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