CN104330201A

CN104330201A - 一种用于检测脉冲器推力与行程的检测装置

Info

Publication number: CN104330201A
Application number: CN201410716091.9A
Authority: CN
Inventors: 陆永钢; 魏建农; 李东海
Original assignee: Shanghai SK Petroleum Chemical Equipment Corp Ltd; Shanghai SK Petroleum Equipment Co Ltd; Shanghai SK Petroleum Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Shen Kai Petroleum Measurement and Control Technology Co., Ltd.; Shanghai SK Petroleum Chemical Equipment Corp Ltd; Shanghai SK Petroleum Equipment Co Ltd; Shanghai SK Petroleum Technology Co Ltd
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2034-12-02
Also published as: CN104330201B

Abstract

一种用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，包含：脉冲器固定组件，用于固定待检测的脉冲器；脉冲器驱动组件，用于驱动待检测的脉冲器工作；连接脉冲器固定组件的弹性组件；设置在弹性组件一端上的压力传感器，该压力传感器与待检测脉冲器上具有蘑菇头的一端接触，用于检测脉冲器的推力；设置在弹性组件另一端上的位移传感器，用于检测脉冲器的行程；压力传感器所检测的压力数据与位移传感器所检测的位移数据通过数据处理显示设备处理后，可拟合成波形显示，也可分别显示。本发明是一种集机械、电气、软件一体化的装置，操作简单，可模拟自发电无线随钻测斜仪脉冲器在井下工作时的工况，可有效检测自发电脉冲器的性能。

Description

一种用于检测脉冲器推力与行程的检测装置

技术领域

本发明涉及无线随钻检测领域，尤其涉及一种用于检测脉冲器推力与行程的检测装置。

背景技术

无线随钻测量仪器是在钻井专业方面发展起来的一种代表钻井新技术的新型测量、测井仪器，可对地层参数、井眼轨迹进行持续监测，其使用越来越广泛，越来越重要。

自发电无线随钻测斜仪（FMWD）是一种正脉冲、可自发电的无线钻井定向系统。井下探管采用高精度定向传感器，实现井身轨迹参数的精准测量，它通过有规律的控制脉冲器的蘑菇头伸缩，改变限流环处的泥浆流动阻力，从而在钻柱中产生泥浆正脉冲，然后通过地面设备对产生的泥浆正脉冲进行采集、处理后，将井斜、方位、重力工具面、磁性工具面、重力和、磁场和、温度等参数在电脑软件中显示出来，为定向井施工提供实时、精准的操作依据。

随着无线随钻测量技术的快速发展，FWMD脉冲器也承担起为LWD（随钻测井Logging While Drilling）进行信号传输的任务。因此对脉冲器的要求也越来越大。主要体现是：一方面对脉冲器发码速度要求更快，另一方面是要求在高速发码的同时保证地面能够采集到有效的高强度高分辨率脉冲。

脉冲器是无线随钻测量仪器的重要组成部分，脉冲器蘑菇头的顶出力的大小、顶出冲程长短决定了地面是否能够采集到有效的高强度高分辨率脉冲。因此需要提供一种设备来检测脉冲器的推力与行程。

发明内容

本发明提供一种用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，是一种集机械、电气、软件一体化的装置，操作简单，可模拟自发电无线随钻测斜仪脉冲器在井下工作时的工况，可有效检测自发电脉冲器的性能。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，该检测装置包含：

脉冲器固定组件，用于固定待检测的脉冲器；

脉冲器驱动组件，用于驱动待检测的脉冲器工作；

弹性组件，其连接脉冲器固定组件；

压力传感器，其设置在弹性组件上靠近待检测脉冲器的一端，该压力传感器与待检测脉冲器一端的蘑菇头接触，用于检测脉冲器的推力；

位移传感器，其设置在弹性组件上的另一端，用于检测脉冲器的行程。

所述的脉冲器固定组件包含：

底座；

支撑座，其固定设置在底座上，该支撑座上设置通孔，脉冲器穿过该支撑座上的通孔；

皮带轮支座，其固定设置在底座上，该皮带轮支座与支撑座平行设置，该皮带轮支座上设置通孔，脉冲器穿过该皮带轮支座上的通孔；

加强板，其固定连接支撑座；

定位组件，其套设在脉冲器上，该定位组件与加强板固定，从而将脉冲器固定，防止脉冲器的滑动和旋转。

所述的定位组件包含：

定位圈，其套设在脉冲器上；

第一定位螺钉，其穿过定位圈，通过拧紧该第一定位螺钉将定位圈和脉冲器固定；

第二定位螺钉，其穿过加强板和定位圈，通过拧紧该第二定位螺钉将定位圈和脉冲器固定在加强板上。

所述的脉冲器驱动组件包含：

皮带轮组件，其包含第一皮带轮和第二皮带轮，所述的第一皮带轮具有内孔，该第一皮带轮套设在脉冲器上，脉冲器穿过第一皮带轮的内孔；所述的第一皮带轮为从动轮，所述的第二皮带轮为主动轮；

皮带，其套设在第一皮带轮和第二皮带轮上，将第二皮带轮的转动传递给第一皮带轮，带动第一皮带轮转动；

伺服电机，其连接第二皮带轮，带动第二皮带轮转动。

所述的第一皮带轮的内孔处设置若干强磁铁，该强磁铁与脉冲器内部的强磁铁形成磁极耦合。

所述的弹性组件包含：

定位块，其分别与底座和加强板固定，该定位块上具有主轴通孔；

动块；

主轴，其包含固定端和移动端，所述的固定端连接所述的压力传感器，固定端穿过动块，并与动块固定，所述的移动端穿过定位块上的主轴通孔，可在主轴通孔内移动；

若干弹性元件，其一端固定连接定位块，另一端固定连接动块；

顶帽，其一端连接主轴的移动端，另一端连接所述的位移传感器；

位移传感器连接组件，其连接位移传感器和定位块。

所述的弹性元件为弹簧或碟簧。

所述的位移传感器连接组件包含：

支架，其固定连接位移传感器；

侧支板，其固定连接支架和定位块。

所述的用于检测脉冲器推力与行程的检测装置还包含调节组件，其设置在待检测脉冲器一端的蘑菇头上，与压力传感器接触；

所述的调节组件包含：

连接套，其设置在待检测脉冲器一端的蘑菇头上；

调整螺钉，其螺纹端与连接套螺纹连接，其顶端与压力传感器接触；该调整螺钉通过锁紧螺母紧固。

所述的用于检测脉冲器推力与行程的检测装置还包含数据处理显示设备，其电性连接压力传感器和位移传感器，数据处理显示设备对压力传感器及位移传感器所采集的数据进行处理，数据处理显示设备将压力数据与位移数据拟合在一起，形成波形显示，或者分别显示压力数据与位移数据的波形。

本发明操作简单，可模拟自发电无线随钻测斜仪脉冲器在井下工作时的工况，可有效检测自发电脉冲器的性能。

附图说明

图1、图2和图3是本发明提供的一种用于检测脉冲器推力与行程的检测装置的结构示意图。

具体实施方式

以下根据图1～图3，具体说明本发明的较佳实施例。

如图1、～图3所示，本发明提供一种用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，该检测装置包含：

脉冲器固定组件，用于固定待检测的脉冲器33；

脉冲器驱动组件，用于驱动待检测的脉冲器33工作；

弹性组件，其连接脉冲器固定组件；

压力传感器14，其设置在弹性组件上靠近待检测脉冲器33的一端，该压力传感器14与待检测脉冲器33一端的蘑菇头3301接触，用于检测脉冲器33的推力；

位移传感器23，其设置在弹性组件上的另一端，用于检测脉冲器33的行程；

调节组件，其设置在待检测脉冲器33一端的蘑菇头3301上，与压力传感器14接触；

数据处理显示设备39，其电性连接压力传感器14和位移传感器23，显示检测到的数据。

所述的脉冲器固定组件包含：

底座1；

支撑座4，其固定设置在底座1上，该支撑座4上设置通孔，脉冲器33穿过该支撑座4上的通孔；

皮带轮支座2，其固定设置在底座1上，该皮带轮支座2与支撑座4平行设置，该皮带轮支座2上设置通孔，脉冲器33穿过该通孔；

加强板6，其固定连接支撑座4；

定位组件，其套设在脉冲器33上，该定位组件与加强板6固定，从而将脉冲器固定，防止脉冲器的滑动和旋转。

所述的定位组件包含：

定位圈5，其套设在脉冲器33上；

第一定位螺钉36，其穿过定位圈5，通过拧紧该第一定位螺钉36将定位圈5和脉冲器33固定；

第二定位螺钉35，其穿过加强板6和定位圈5，通过拧紧该第二定位螺钉35将定位圈5和脉冲器33固定在加强板6上。

所述的脉冲器驱动组件包含：

皮带轮组件，其包含第一皮带轮301和第二皮带轮302，所述的第一皮带轮301具有内孔，该第一皮带轮301套设在脉冲器33上，脉冲器33穿过内孔；所述的第一皮带轮301为从动轮，所述的第二皮带轮302为主动轮；所述的第一皮带轮301的内孔处设置若干强磁铁，该强磁铁与脉冲器33内部的强磁铁形成磁极耦合；

皮带38，其套设在第一皮带轮301和第二皮带轮302上，将第二皮带轮302的转动传递给第一皮带轮301，带动第一皮带轮301转动；

伺服电机37，其连接第二皮带轮302，带动第二皮带轮302转动，该伺服电机37的转速可调。

所述的弹性组件包含：

定位块7，其分别与底座1和加强板6固定；该定位块通过若干加强板螺钉26和配套设置的弹性垫圈27与加强板6固定，该定位块7上具有主轴通孔；

动块10；

主轴12，其包含固定端和移动端，所述的固定端连接所述的压力传感器14，固定端穿过动块10，并与动块10固定，所述的移动端穿过定位块17上的主轴通孔，可在主轴通孔内移动；

若干弹性元件34，其一端固定连接定位块7，另一端固定连接动块10；本实施例中，设置4个弹性元件34，每个弹性元件4的一端通过定位轴13、螺母18、垫圈17和小铜套8与定位块7固定连接，每个弹性元件4的另一端通过螺母20和弹性垫圈19与动块10固定连接；所述的弹性元件34可为弹簧或碟簧；

顶帽16，其一端连接主轴12的移动端，另一端连接所述的位移传感器23；所述主轴12的移动端先用螺母15固定，再用顶帽16锁紧；

位移传感器连接组件，其连接位移传感器23和定位块7。

所述的位移传感器连接组件包含：

支架21，其固定连接位移传感器23；该支架21通过螺钉28连接位移传感器23；

侧支板22，其固定连接支架21和定位块7；该侧支板22通过螺钉分别连接支架21和定位块7。

所述的调节组件包含：

连接套29，其设置在待检测脉冲器33一端的蘑菇头3301上；

调整螺钉30，其螺纹端与连接套29螺纹连接，其顶端与压力传感器14接触；该调整螺钉30通过锁紧螺母31紧固。

在利用本发明提供的检测装置来检测脉冲器的性能时，该检测装置的组装调试和工作原理如下：

一、组装调试步骤：

1、将脉冲器33依次穿过皮带轮支座2的通孔、第一皮带轮3的通孔和支撑座4的通孔，用第二定位螺钉35和第一定位螺钉36穿过定位圈5固定脉冲器。

2、将联接套29装在脉冲器顶部的蘑菇头3301上，再装调整螺钉30。

3、调节调整螺钉30，使其与压力传感器14接触并产生压力，当位移传感器23显示0.10mm位移，产生预压缩力（预压缩力，可更好地固定、保持位置）后，打紧锁紧螺母31。

4、将位移传感器14与压力传感器23的显示值调零。

5、打开饲服电机37的电源开关，旋转饲服电机37调速旋钮，使饲服电机37的转速分两个档位：1800转/分、2000转/分，共磨合2分钟。

6、在饲服电机37的转速为2000转/分是，接通脉冲器检测箱，给脉冲器33加载2秒间隔脉冲，连续工作8-10分钟，检测脉冲器33的推力与行程，通过脉冲器检测箱记录电压、电流值。

7、检测完毕后，关闭脉冲器检测箱电源开关，旋转饲服电机37调速旋钮，使饲服电机37转速缓慢回零，关闭饲服电机37电源，读取数据处理显示设备39上脉冲器推力与行程值。

二、工作原理如下：

通电后，伺服电机37工作，带动第二皮带轮302转动，第二皮带轮302作为主动轮，通过皮带38带动作为从动轮的第一皮带轮301转动，第一皮带轮301的内孔处的强磁铁与脉冲器33内部的强磁铁形成磁极耦合，带动脉冲器33工作，使脉冲器33的前端蘑菇头3301处于顶出或不顶出状态，脉冲器工作时，前端蘑菇头3301会不停地伸出与缩回。

如图1～图3所示，当脉冲器前端蘑菇头3301处于顶出状态时，脉冲器前端蘑菇头3301压在压力传感器14上，压力传感器14产生信号，脉冲器前端蘑菇头3301压迫主轴12向左运动，主轴12的固定端带动动块10向左运动，弹性元件34压缩，主轴12的移动端带动位移传感器23运动产生信号。

当脉冲器前端蘑菇头3301处于不顶出状态时，弹性元件34的恢复力作用于动块10，使动块10右移，带动主轴12右移，压迫脉冲器前端蘑菇头3301恢复初始位置。

脉冲器工作时，前端蘑菇头3301会不停地伸出与缩回，在此过程中，压力传感器14和位移传感器23会不停地采集信号，位移传感器14记录脉冲器行程，压力传感器23记录脉冲器推力，压力传感器14和位移传感器23将传输至数据处理显示设备39，数据处理显示设备39根据所要检测脉冲器33的需要，对压力传感器14及位移传感器23所采集的数据进行处理，数据处理显示设备39可将压力数据与位移数据拟合在一起，形成波形显示，也可分别显示压力数据与位移数据的波形，可以在数据处理显示设备39上查看波形所对应的数值。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，其特征在于，该检测装置包含：

脉冲器固定组件，用于固定待检测的脉冲器（33）；

脉冲器驱动组件，用于驱动待检测的脉冲器（33）工作；

弹性组件，其连接脉冲器固定组件；

压力传感器（14），其设置在弹性组件上靠近待检测脉冲器（33）的一端，该压力传感器（14）与待检测脉冲器（33）一端的蘑菇头（3301）接触，用于检测脉冲器（33）的推力；

位移传感器（23），其设置在弹性组件上的另一端，用于检测脉冲器（33）的行程。

2.如权利要求1所述的用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，其特征在于，所述的脉冲器固定组件包含：

底座（1）；

支撑座（4），其固定设置在底座（1）上，该支撑座（4）上设置通孔，脉冲器（33）穿过该支撑座（4）上的通孔；

皮带轮支座（2），其固定设置在底座（1）上，该皮带轮支座（2）与支撑座（4）平行设置，该皮带轮支座（2）上设置通孔，脉冲器（33）穿过该皮带轮支座（2）上的通孔；

加强板（6），其固定连接支撑座（4）；

定位组件，其套设在脉冲器（33）上，该定位组件与加强板（6）固定，从而将脉冲器（33）固定，防止脉冲器（33）的滑动和旋转。

3.如权利要求2所述的用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，其特征在于，所述的定位组件包含：

定位圈（5），其套设在脉冲器（33）上；

第一定位螺钉（36），其穿过定位圈（5），通过拧紧该第一定位螺钉（36）将定位圈（5）和脉冲器（33）固定；

第二定位螺钉（35），其穿过加强板（6）和定位圈（5），通过拧紧该第二定位螺钉（35）将定位圈（5）和脉冲器（33）固定在加强板（6）上。

4.如权利要求3所述的用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，其特征在于，所述的脉冲器驱动组件包含：

皮带轮组件，其包含第一皮带轮（301）和第二皮带轮（302），所述的第一皮带轮（301）具有内孔，该第一皮带轮（301）套设在脉冲器（33）上，脉冲器（33）穿过第一皮带轮（301）的内孔；所述的第一皮带轮（301）为从动轮，所述的第二皮带轮（302）为主动轮；

皮带（38），其套设在第一皮带轮（301）和第二皮带轮（302）上，将第二皮带轮（302）的转动传递给第一皮带轮（301），带动第一皮带轮（301）转动；

伺服电机（37），其连接第二皮带轮（302），带动第二皮带轮（302）转动。

5.如权利要求4所述的用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，其特征在于，所述的第一皮带轮（301）的内孔处设置若干强磁铁，该强磁铁与脉冲器（33）内部的强磁铁形成磁极耦合。

6.如权利要求5所述的用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，其特征在于，所述的弹性组件包含：

定位块（7），其分别与底座（1）和加强板（6）固定，该定位块（7）上具有主轴通孔；

动块（10）；

主轴（12），其包含固定端和移动端，所述的固定端连接所述的压力传感器（14），固定端穿过动块（10），并与动块（10）固定，所述的移动端穿过定位块（17）上的主轴通孔，可在主轴通孔内移动；

若干弹性元件（34），其一端固定连接定位块（7），另一端固定连接动块（10）；

顶帽（16），其一端连接主轴（12）的移动端，另一端连接所述的位移传感器（23）；

位移传感器连接组件，其连接位移传感器（23）和定位块（7）。

7.如权利要求6所述的用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，其特征在于，所述的弹性元件（34）为弹簧或碟簧。

8.如权利要求7所述的用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，其特征在于，所述的位移传感器连接组件包含：

支架（21），其固定连接位移传感器（23）；

侧支板（22），其固定连接支架（21）和定位块（7）。

9.如权利要求8所述的用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，其特征在于，所述的用于检测脉冲器推力与行程的检测装置还包含调节组件，其设置在待检测脉冲器（33）一端的蘑菇头（3301）上，与压力传感器（14）接触；

所述的调节组件包含：

连接套（29），其设置在待检测脉冲器（33）一端的蘑菇头（3301）上；

调整螺钉（30），其螺纹端与连接套（29）螺纹连接，其顶端与压力传感器（14）接触；该调整螺钉（30）通过锁紧螺母（31）紧固。

10.如权利要求9所述的用于检测脉冲器推力与行程的检测装置，其特征在于，所述的用于检测脉冲器推力与行程的检测装置还包含数据处理显示设备（39），其电性连接压力传感器（14）和位移传感器（23），数据处理显示设备（39）对压力传感器（14）及位移传感器（23）所采集的数据进行处理，数据处理显示设备（39）将压力数据与位移数据拟合在一起，形成波形显示，或者分别显示压力数据与位移数据的波形。