CN103628863A - 自发电脉冲器用无胶杯顶端总成 - Google Patents

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本发明公开了一种自发电脉冲器用无胶杯顶端总成，包括设置在顶杆座内与顶杆座密封的活塞，所述活塞上螺纹连接有顶杆本体，所述顶杆座的前端固定设有前补心，所述前补心密封套设在顶杆本体的外表面；所述顶杆本体上设有平衡活塞，所述平衡活塞与活塞和顶杆座之间形成油室；所述平衡活塞的一端设有与顶杆座内壁固定连接的后补心，所述后补心套设在顶杆本体的外表面，所述后补心上设有与油室连通的过油通道；所述前补心与平衡活塞之间形成硅脂室，所述前补心上设有注硅脂孔。本发明结构简单，设计合理，能够适应高温以及深井的测井工作，具有自我保护功能，简单可靠的自平衡结构，能提高顶杆的强度，同时能降低密封结构的磨损，提高了使用寿命。

Description

自发电脉冲器用无胶杯顶端总成
技术领域
本发明涉及一种顶端总成，具体涉及一种自发电脉冲器用无胶杯顶端总成。
背景技术
近几来，脉冲器广泛采用高性能锂电池为井下测量仪器供电，而锂电池的工作温度不能超过120℃，寿命为150～200小时。随着深井数量和深度增加、随钻测量和井下导向控制技术的发展，随钻测量仪器和控制工具的功能越来越强，井下温度越来越高，深井中的高温环境使得锂电池性能和寿命都大幅度降低，甚至无法工作。另外，频繁地更换锂电池，将降低钻井效率，再者，使用锂电池供电还将带来环境污染。因此，作为井下主流电源的锂电池已难于满足随钻测量仪器和控制工具、深井钻井对电力的需要，我们公司发明了高温无胶杯自发电脉冲器，常温脉冲器的橡胶胶杯结构由于国内技术原因，一直以来脉冲器的胶杯一直靠着进口解决，但胶杯的耐高温性能有限，其最高耐温150℃，胶杯结构在不断地伸缩工作过程中极易老化、变硬、鼓包，脉冲器的井下工作环境恶劣，泥浆中有无数的石粒砂砾，胶杯与泥浆接触，很容易被杂质划伤或损坏，胶杯损坏后，泥浆将直接冲蚀脉冲器芯轴，将脉冲器内部的精密部件损坏，而造成巨大损失。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单，设计合理，能够适应高温以及深井的测井工作，具有自我保护功能，简单可靠的自平衡结构，能提高顶杆的强度，同时降低密封结构的磨损，能提高使用寿命的自发电脉冲器用无胶杯顶端总成。
其技术方案是：自发电脉冲器用无胶杯顶端总成，包括设置在顶杆座内与顶杆座密封的活塞，所述活塞上螺纹连接有顶杆本体，所述顶杆座的前端固定设有前补心，所述前补心密封套设在顶杆本体的外表面；所述顶杆本体上设有平衡活塞，所述平衡活塞与活塞和顶杆座之间形成油室；所述平衡活塞的一端设有与顶杆座内壁固定连接的后补心，所述后补心套设在顶杆本体的外表面，所述后补心上设有与油室连通的过油通道；所述前补心与平衡活塞之间形成硅脂室，所述前补心上设有注硅脂孔。
所述平衡活塞的外周表面设有格莱圈。
所述顶杆座上设有与油室连通的注油堵头。
所述顶杆本体为两段台阶式整体结构，所述顶杆本体的前端设有蘑菇头。
所述前补心与顶杆座螺纹连接。
所述前补心的密封端面和平衡活塞的密封端面均设有多个密封圈。
本发明与现有技术相比较，具有以下优点：结构简单，设计合理，能够适应高温以及深井的测井工作，具有自我保护功能，简单可靠的自平衡结构，能提高顶杆的强度，同时能降低密封结构的磨损，提高了使用寿命。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，自发电脉冲器用无胶杯顶端总成，包括设置在顶杆座1内与顶杆座1密封的活塞2，所述活塞2上螺纹连接有顶杆本体3，所述顶杆座1的前端固定设有前补心4，所述前补心4密封套设在顶杆本体3的外表面；所述顶杆本体3上设有平衡活塞5，所述平衡活塞5与活塞2和顶杆座1之间形成油室6；所述平衡活塞5的一端设有与顶杆座1内壁固定连接的后补心7，所述后补心7套设在顶杆本体3的外表面，所述后补心7上设有与油室6连通的过油通道8；所述前补心4与平衡活塞5之间形成硅脂室9，所述前补心4上设有注硅脂孔10。
所述平衡活塞5的外周表面设有格莱圈11。其密封单元均采用可耐200℃高温的双层格莱圈11，即使在泥浆环境中，其耐磨性能及其密封性能稳定可靠，使用寿命长。
所述顶杆座1上设有与油室6连通的注油堵头12。
所述顶杆本体3为两段台阶式整体结构，所述顶杆本体3的前端设有蘑菇头13。
所述前补心4与顶杆座1螺纹连接。便于对脉冲器日常维护和拆装。
所述前补心4的密封端面和平衡活塞5的密封端面均设有多个密封圈14。密封圈14为O型密封圈，前补心4处的密封圈14可以刮泥浆，防止大颗粒杂质进入脉冲器顶端总成，损坏顶杆本体。
无胶杯自发电脉冲器的工作原理：利用钻井过程中钻井液冲刷涡轮带动驱动轴旋转，经过变速器使磁力耦合器内磁转子旋转，磁力耦合器外磁转子则跟随同步旋转，从而带动发电机转轴旋转，切割磁力线而发电，为井下无线随钻测斜仪器提供电源，实现了无接触传递动力；当排量高时，利用磁力耦合器内外磁转子产生的滑差效应保护发电机，实现了流体动能—机械能—电能的转化，该仪器上端连接一液压泵，钻井液在鱼颈总成和限流环与蘑菇头形成的环形腔内流动，当电磁阀“吸合”时，控制阀衔铁在电磁铁吸力作用下压住氧化锆陶瓷珠起到封油作用，脉冲器柱塞泵在斜盘的作用下，6个柱塞不停的做直线往复运动，并将油泵到无胶杯顶端总成的油压室随着泵油压增加，活塞2在油压作用下被推动，带动顶杆本体3运动使蘑菇头13升起9mm并且保持1秒，钻井液憋压产生信号。
无胶杯的脉冲器顶端总成由于取消了之前的胶杯，脉冲器在工作中随着油温的不断升高，脉冲器内部油室6内的油产生压力，此时平衡活塞5在油压力的作用下，推动平衡活塞5上升以抵消脉冲器内部油室6内油的膨胀压力，这样平衡活塞5就挤压硅脂室9内的硅脂，部分硅脂从注硅脂孔10流出，减轻压力，达到平衡活塞5两边的硅脂压力与油室6内油压力的平衡。通过这种结构，具有以下优点：
1、新的自发电顶端总成的适应性更好，能够适应高温以及深井的测井工作。
2、顶杆座1具有自我保护功能，当脉冲器的顶端总成的平衡活塞5密封失效或者脉冲器漏油等其他原因造成脉冲器不工作，平衡活塞5会在泥浆压力作用下瞬间回到其零位，并与顶杆座1、后补心7的端面构成机械密封单元，防止泥浆进入脉冲器损坏脉冲器其他的零部件。
3、简单可靠的自平衡结构，顶端总成的平衡活塞5，起始位置在其硅脂室9的零位，随着脉冲器的不停工作，脉冲器内的油温逐渐上升，油膨胀后，压力平衡机构开始工作，使得平衡活塞5两边压力始终处于平衡状态。
4、顶端总成采用的双补心结构，前补心4和后补心7分别介于平衡活塞5与活塞2间交叉分布，大大提高了顶杆本体3的强度，同时降低了气密封结构磨损，提高了其使用寿命。
5、通过后补心可以扶持顶杆本体3，防止顶杆本体断裂，能降低格莱圈11因偏心造成的磨损。
6、通过注硅脂孔10可以向硅脂室9注入硅脂，使脉冲器内部油压与外部泥浆压力持平，而且便于检测平衡活塞5是否归于零位；通过在硅脂室9注入硅脂，硅脂在受压时可以起到良好的防水密封和耐水冲刷作用，而且具有良好的防锈和抗磨作用，还能起到防腐蚀保护作用，适应性强，与各种塑料、金属兼容性好。前补心4和后补心7能起到扶正顶杆本体1的作用。
本发明结构简单，设计合理，能够适应高温以及深井的测井工作，具有自我保护功能，简单可靠的自平衡结构，能提高顶杆的强度，同时能降低密封结构的磨损，提高了使用寿命。

Claims (6)

1.自发电脉冲器用无胶杯顶端总成，包括设置在顶杆座内与顶杆座密封的活塞，所述活塞上螺纹连接有顶杆本体，其特征在于：所述顶杆座的前端固定设有前补心，所述前补心密封套设在顶杆本体的外表面；
所述顶杆本体上设有平衡活塞，所述平衡活塞与活塞和顶杆座之间形成油室；
所述平衡活塞的一端设有与顶杆座内壁固定连接的后补心，所述后补心套设在顶杆本体的外表面，所述后补心上设有与油室连通的过油通道；
所述前补心与平衡活塞之间形成硅脂室，所述前补心上设有注硅脂孔。
2.根据权利要求1所述的自发电脉冲器用无胶杯顶端总成，其特征在于：所述平衡活塞的外周表面设有格莱圈。
3.根据权利要求1所述的自发电脉冲器用无胶杯顶端总成，其特征在于：所述顶杆座上设有与油室连通的注油堵头。
4.根据权利要求1所述的自发电脉冲器用无胶杯顶端总成，其特征在于：所述顶杆本体为两段台阶式整体结构，所述顶杆本体的前端设有蘑菇头。
5.根据权利要求1所述的自发电脉冲器用无胶杯顶端总成，其特征在于：所述前补心与顶杆座螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的自发电脉冲器用无胶杯顶端总成，其特征在于：所述前补心的密封端面和平衡活塞的密封端面均设有多个密封圈。
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