CN105569636B - 一种井下座层离合检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下座层离合检测装置及方法，它是通过霍尔器件输出信号的变化，准确、直观判断仪器是否座层、离合成功，提高测试成功率；亦可通过座层后，反向转动电机是否会收爪堵转来判断是否座层、离合成功。它还通过转位编码器输出脉冲，实现对电机、传动轴的精确转位控制，确保座层时螺纹付已脱扣，避免损坏螺纹；它还通过座层螺纹脱扣离合方式，实现了单电机控制定位爪收张动作和双向调节动作要求，两个动作无干扰。并施以霍尔器件进行离合判断，提高了仪器的可靠性和可操作性。本发明的这种井下座层离合检测装置及其方法适用于在油、水井测试仪器，尤其适用于同心水井测调、验封类仪器。

Description

一种井下座层离合检测装置及方法

技术领域

本发明涉及到一种井下座层离合检测装置及方法，属于井下仪器结构技术领域。

背景技术

同(空)心井用测调仪、水井验封仪等直读式仪器均采用在配水器上方控制井下电机转动张开定位爪、下放仪器靠定位爪与配水器内孔定位台阶配合的方法实现仪器定位、座层。但由于井内环境复杂，存在结垢、死油、积砂等情况，导致仪器并未真正座到正确的层位上，而目前使用的仪器无直观、有效的方法进行座层、离合检查，导致地面操作人员无法准确判断仪器井下状态，从而影响测试工作效率或导致测试失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种井下座层离合检测装置及方法，以克服目前技术的不足。

本发明的技术方案是这样构成的：

本发明的装置由电机、转位编码器、密封圈一、传动轴、霍尔器件、密封圈二、透磁罩、磁钢、支架、螺杆、螺纹副、弹簧、凸台、压力传感器、安装头、定位爪、扭簧、转轴、外壳等组成。外壳左端连接在安装头右端的螺纹上。电机通过联轴器、轴承结构等与传动轴相连，对外输出转矩。传动轴上装有密封圈一，与安装头内孔配合，密封外界高压。传动轴轴肩上安装有转位编码器，当传动轴转动时，转位编码器会输出方波信号，对该信号(方波脉冲数)计数即可获得传动轴转动圈数。传动轴右端与螺杆左端通过滑键配合，能传递转矩。定位爪、扭簧通过转轴铰接在支架上，定位爪可绕转轴进行一定角度转动。定位爪左端与螺杆上的凸台接触。支架何外壳之间加工有防转、限位结构，支架只能在外壳上进行小距离直线(左右方向)运动。支架和螺杆上加工有螺纹副。

其检测方法是这样的：下井时，螺纹副处于旋合状态，支架处于最右端，定位爪左端与凸台高点接触，扭簧处于变形、蓄能状态，定位爪水平处于收拢状态。当仪器到达要求位置时，地面操作人员控制电机转动若干个脉冲，螺纹副逐渐松脱，支架连同定位爪向左运动，当定位爪左端滑向凸台低点过程中，在扭簧作用下，定位爪逐渐张开。当螺纹副完全脱开后，电机停止转动，定位爪张开到最大位置。仪器座层后，仪器重量完全由定位爪承受，并传递到配水器内孔定位台阶上。在定位台阶支持力作用下，支架连同定位爪继续向左运动。螺纹副内、外螺纹相隔一定距离，电机转动进行其他动作时，不会导致定位爪误收拢。支架向左运动时压缩弹簧。支架左端镶嵌或粘贴有磁钢。霍尔器件前端安装有透磁罩和密封圈，既保证密封，又能透过磁力线。当支架运动到左极限位置时，磁钢磁极磁力线透过透磁罩，磁场强度达到阈值时，使霍尔器件输出座层离合信号。当仪器未成功座层，或上提仪器时，在弹簧弹力作用下，支架向右运动，磁钢磁极远离霍尔器件，磁场强度降低，霍尔器件输出未离合信号。此时，反向转动电机，螺纹副逐渐旋合，支架向右运动，当定位爪左端滑向凸台高点过程中，定位爪逐渐收拢。压力传感器安装在安装头上，用于测试压力变化。

由于采用了上述技术方案，该发明的井下座层离合检测装置及其方法具有以下特点：

首先，本发明通过霍尔器件输出信号的变化，准确、直观判断仪器是否座层、离合成功，提高测试成功率；亦可通过座层后，反向转动电机是否会收爪堵转来判断是否座层、离合成功。

其次，通过转位编码器输出脉冲，实现对电机、传动轴的精确转位控制，确保座层时螺纹副已脱扣，避免损坏螺纹；

另外，本发明通过座层螺纹脱扣离合方式，实现了单电机控制定位爪收张动作和双向调节动作要求，两个动作无干扰。并施以霍尔器件进行离合判断，提高了仪器的可靠性和可操作性。

本发明的这种井下座层离合检测装置及其方法适用于在油、水井测试仪器，尤其适用于同心水井测调、验封类仪器。

附图说明

图1是井下座层离合检测装置组成示意图；

图2是定位爪张开状态结构示意图。

附图标记说明：1-电机，2-转位编码器，3-密封圈一，4-传动轴，5—霍尔器件，6-密封圈二，7-透磁罩，8-磁钢，9-支架，10-螺杆，11-螺纹副，12-弹簧，13-凸台，14-压力传感器，15-安装头，16-定位爪，17-扭簧，18-转轴，19-外壳。

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行详细描述，进一步解释和说明本发明的技术方案特点。

实施例1：

如图1所示，本发明的井下座层离合检测装置由电机1、转位编码器2、密封圈一3，传动轴4、霍尔器件5、密封圈二6、透磁罩7、磁钢8、支架9、螺杆10、螺纹副11、弹簧12、凸台13、压力传感器14、安装头15、定位爪16、扭簧17、转轴18、外壳19等组成。

外壳19在图1主视图中未示意，只在图2中进行了示意，其左端连接在安装头15右端的螺纹上。电机1通过联轴器、轴承结构等与传动轴4相连，对外输出转矩。传动轴4上装有密封圈3，与安装头15内孔配合，密封外界高压。

传动轴4轴肩上安装有转位编码器2，当传动轴4转动时，转位编码器2会输出方波信号，对该信号(方波脉冲数)计数即可获得传动轴4转动圈数。传动轴4右端与螺杆10左端通过滑键配合，能传递转矩。

如图2所示，定位爪16、扭簧17通过转轴18铰接在支架9上，定位爪16可绕转轴18进行一定角度转动。定位爪16左端与螺杆10上的凸台13接触。

支架9和外壳19之间加工有防转、限位结构(图1未示意)，支架9只能在外壳19上进行小距离直线(左右方向)运动。支架9和螺杆10)上加工有螺纹副11。

螺纹副11内、外螺纹相隔一定距离，电机1转动进行其他动作时，不会导致定位爪16误收拢。支架9向左运动时压缩弹簧12。支架9左端镶嵌或粘贴有磁钢8。霍尔器件5前端安装有透磁罩7和密封圈6，既保证密封，又能透过磁力线。霍尔器件5可直接用硅橡胶灌封在透磁罩7孔内或焊接在印制板上后粘贴在透磁罩7端面上，安装时必须保证霍尔器件5磁敏感面与透磁罩7中心线垂直、居中。霍尔器件5磁敏感面中心线、透磁罩7中心线及磁钢8中心线基本重合，且霍尔器件5与磁钢8保持合适距离。这样能保证磁钢8随支架9运动时，其磁场强度的变化能引起霍尔器件5输出信号翻转。

另外，压力传感器14安装在安装头15上，用于测试压力变化。

本发明是这样实施的：

图2所示为定位爪16张开状态。结合图1所示，下井时，螺纹副11处于旋合状态，支架9处于最右端，定位爪16左端与凸台13高点接触，扭簧17处于变形、蓄能状态，定位爪16水平处于收拢状态。

当仪器到达要求位置时，地面操作人员控制电机1转动若干个脉冲，螺纹副11逐渐松脱，支架9连同定位爪16向左运动，当定位爪16左端滑向凸台13低点过程中，在扭簧17作用下，定位爪16逐渐张开。

当螺纹副11完全脱开后，电机1停止转动，定位爪16张开到最大位置。

仪器座层后，仪器重量完全由定位爪16承受，并传递到配水器内孔定位台阶(图1未示意)上。在定位台阶支持力作用下，支架9连同定位爪16继续向左(上)运动。

当支架9运动到左极限位置时，磁钢8磁极磁力线透过透磁罩7，磁场强度达到阈值时，使霍尔器件5输出座层离合信号。

当仪器未成功座层，或上提仪器时，在弹簧12弹力作用下，支架9向右运动，磁钢8磁极远离霍尔器件5，磁场强度降低，霍尔器件5输出未离合信号。此时，反向转动电机1，螺纹副11逐渐旋合，支架9向右运动，当定位爪16左端滑向凸台13高点过程中，定位爪16逐渐收拢。

以上所述，仅是本发明的较佳实施案例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种井下座层离合检测装置，其特征在于：它包括电机（1），电机（1）通过联轴器和轴承结构与传动轴（4）相连用于对外输出转矩；传动轴（4）上装有密封圈一（3）并与安装头（15）内孔配合，安装头（15）上设有霍尔器件（5）和压力传感器（14）；传动轴（4）轴肩上安装有用于输出方波信号的转位编码器（2）；传动轴（4）右端通过滑键与螺杆（10）左端配合以传递转矩，螺杆（10）上设有支架（9），定位爪（16）、扭簧（17）通过转轴（18）铰接在支架（9）上；它还设有外壳（19），外壳（19）的左端连接在安装头（15）右端的螺纹上；定位爪（16）能够实现绕转轴（18）进行一定角度转动，定位爪（16）左端与螺杆（10）上的凸台（13）接触；支架（9）和外壳（19）之间加工有防转、限位结构，支架（9）只能在外壳（19）上进行左右方向直线运动。

2.根据权利要求1所述的井下座层离合检测装置，其特征在于：支架（9）和螺杆（10）上加工有螺纹副（11）。

3.根据权利要求1所述的井下座层离合检测装置，其特征在于：在支架（9）左端螺杆（10）上套有弹簧（12），支架（9）向左运动时压缩弹簧（12）。

4.根据权利要求3所述的井下座层离合检测装置，其特征在于：支架（9）左端镶嵌或粘贴有磁钢（8）。

5.根据权利要求3所述的井下座层离合检测装置，其特征在于：霍尔器件（5）前端安装有透磁罩（7）和密封圈二（6），既保证密封，又能透过磁力线。

6.一种采用权利要求1的装置的井下座层离合检测方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：下井时，螺纹副（11）处于旋合状态，支架（9）处于最右端，定位爪（16）左端与凸台（13）高点接触，扭簧（17）处于变形、蓄能状态，定位爪（16）水平处于收拢状态；

步骤2：当仪器到达要求位置时，地面操作人员控制电机（1）转动若干个脉冲，螺纹副（11）逐渐松脱，支架（9）连同定位爪（16）向左运动，当定位爪（16）左端滑向凸台（13）低点过程中，在扭簧（17）作用下，定位爪（16）逐渐张开；

步骤3：当螺纹副（11）完全脱开后，电机（1）停止转动，定位爪（16）张开到最大位置；

步骤4：仪器座层后，仪器重量完全由定位爪（16）承受，并传递到配水器内孔定位台阶上；在定位台阶支持力作用下，支架（9）连同定位爪（16）继续向左运动；

步骤5：当支架（9）运动到左极限位置时，磁钢（8）磁极磁力线透过透磁罩（7），磁场强度达到阈值时，使霍尔器件（5）输出座层离合信号；

当仪器未成功座层，或上提仪器时，在弹簧（12）弹力作用下，支架（9）向右运动，磁钢（8）磁极远离霍尔器件（5），磁场强度降低，霍尔器件（5）输出未离合信号；此时，反向转动电机（1），螺纹副（11）逐渐旋合，支架（9）向右运动，当定位爪（16）左端滑向凸台（13）高点过程中，定位爪（16）逐渐收拢。