CN106593421B - 一种耐高温井下信息上传装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐高温井下信息上传装置，所述信息上传装置包括电机、电机减速器组件、联轴器、丝杠组件和小阀头，所述丝杠组件内设有滚珠丝杠，本发明所述信息上传装置容易做到高温>175℃；功耗比较低；压力平衡机构简单可靠，有效降低井底仪器故障率;高温井下信息上传装置，工作可靠，节约电量，解决橡胶胶囊容易破裂问题；采用直流高温电机驱动结构，配备驱动控制单元，通过控制电机的正反转达到泥浆脉冲信号生成，结构简单可靠，成本低廉，可取代传统橡胶胶囊油箱。
Description
技术领域
本发明属于石油井下仪器技术领域，具体涉及一种耐高温井下信息上传装置。
背景技术
石油钻井过程中随钻测量系统承担了井眼轨迹参数测量功能，测量和解算完成后需要通过井下信息上传装置来实现井底参数的上传，目前常用的两种信息上传方式有电磁波和泥浆脉冲信息上传方式，电磁波信号传输受井深的限制比较明显，对深井不适用，泥浆脉冲形式的信息上传方式比较应用，井下控制系统通过适当的编码方式将井下参数信息转化为压力脉冲信号传输到地面，地面通过井底压力信号采集系统实现井下信息的解码功能。
目前井下信息上传装置大部分为电磁阀结构驱动形式，通常为了平衡井底压力采用橡胶材料油箱机构，带来的问题一是很难适应高温井，系统功耗比较大，另外一旦系统充油不当容易发生胶囊破裂等现象，对系统组装装配提供了更高的要求。本专利针对以上所述缺点，提出一种耐高温井下信息上传装置，采用电机驱动结构，结构简单可靠，同时设置压力平衡柱塞，自动补偿外界环境温度及压力变化对系统的影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种耐高温井下信息上传装置，所述信息上传装置包括电机、电机减速器组件、联轴器、丝杠组件和小阀头，所述丝杠组件内设有滚珠丝杠；
所述电机减速器组件和滚珠丝杠通过联轴器固连；
所述电机通过滚珠丝杠连接小阀头；
所述丝杠用于将电机正反旋转运动转换为直线往复运动；
进一步地，所述丝杠组件还包括丝杠支撑轴承、轴承内压紧环、轴承座和丝杠螺母，所述滚珠丝杠中部通过丝杠支撑轴承连接轴承座，所述轴承内压紧环和丝杠螺母分别设置在所述滚珠丝杠两端；
进一步地，所述信息上传装置还包括阀套固定件、压力平衡装置、接头、联轴器套和小阀座;
进一步地，所述压力平衡装置为浮动柱塞，所述压力平衡装置随着井下温度环境的变化自动调整所处位置，用于补偿由于温度变化而导致的系统油温体积变化；
进一步地，所述电机减速器组件上设有位置检测传感器，所述位置检测传感器用于电机正反转，所述电机减速器组件及丝杠组件实际工作时浸泡在液压油里；
进一步地，所述电机减速器组件为直流无刷电机或步进电机；
进一步地，所述阀套固定件设置在所述小阀头相反于滚珠丝杠的另一端；
进一步地，所述压力平衡装置用于固定所述小阀头；
进一步地，所述接头连接在所述电机减速器组件相反于滚珠丝杠的另一端；
进一步地，所述联轴器套7设置在所述联轴器周侧，所述小阀座设置在所述小阀头周侧；
本发明的有益效果如下：
1）容易做到高温>175℃；
2）功耗比较低；
3）压力平衡机构简单可靠，有效降低井底仪器故障率；
4）高温井下信息上传装置，工作可靠，节约电量，解决橡胶胶囊容易破裂问题；
5）采用直流高温电机驱动结构，配备驱动控制单元，通过控制电机的正反转达到泥浆脉冲信号生成，结构简单可靠，成本低廉，可取代传统橡胶胶囊油箱。
附图说明
图1为高温井下信息上传装置装配示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。下面为本发明的举出最佳实施例：
如图1所示，本发明提供一种耐高温井下信息上传装置，所述信息上传装置包括电机、电机减速器组件、联轴器、丝杠组件和小阀头，所述丝杠组件内设有滚珠丝杠；所述电机减速器组件和滚珠丝杠通过联轴器固连；所述电机通过滚珠丝杠连接小阀头；所述丝杠用于将电机正反旋转运动转换为直线往复运动，所述丝杠组件还包括丝杠支撑轴承、轴承内压紧环、轴承座和丝杠螺母，所述滚珠丝杠中部通过丝杠支撑轴承连接轴承座，所述轴承内压紧环和丝杠螺母分别设置在所述滚珠丝杠两端，所述信息上传装置还包括阀套固定件、压力平衡装置、接头、联轴器套和小阀座，所述压力平衡装置为浮动柱塞，所述压力平衡装置随着井下温度环境的变化自动调整所处位置，用于补偿由于温度变化而导致的系统油温体积变化，所述电机减速器组件上设有位置检测传感器，所述位置检测传感器用于电机正反转，所述电机减速器组件及丝杠组件实际工作时浸泡在液压油里，所述电机减速器组件为直流无刷电机或步进电机，所述阀套固定件设置在所述小阀头相反于滚珠丝杠的另一端，所述压力平衡装置用于固定所述小阀头，所述接头连接在所述电机减速器组件相反于滚珠丝杠的另一端，所述联轴器套7设置在所述联轴器周侧，所述小阀座设置在所述小阀头周侧。
图1为高温井下信息上传装置装配示意图，由阀套固定件1、压力平衡装置2、丝杠支撑轴承3、联轴器4、电机减速器组件5、接头6、联轴器套7、轴承内压紧环8、轴承座9、滚珠丝杠10、丝杠螺母11、小阀头12、小阀座13组成。具体实施过程中，电机减速器组件5与滚珠丝杠10通过联轴器4固联，电机的正反旋转运动通过丝杠10转换为直线往复运动，即带动小阀头12的往复运动。
压力平衡装置2为浮动柱塞，随着井下温度环境的变化能够自动调整所处位置，补偿由于温度变化而导致的系统油温体积变化。
电机减速器组件5一般采用直流无刷电机或者步进电机，并有位置检测传感器如霍尔传感器，实现电机的正反转功能。实际工作时电机减速器组件及丝杠组件浸泡在液压油里。
系统在初始工作时要进行初始化工作，即保证小阀头12压紧小阀座13，电机正方向旋转直到控制电路检测到的电流达到设定值如0.5A即认为初始化工作完成。规定小阀头远离小阀座到最大位置为正行程，反之为反行程。正常工作过程中，电机减速器组件接收到控制信号进行正反转运动，运动位移的大小通过位置传感器来检测，即通过霍尔传感器检测计算得到丝杠所处位置来进行判断是否已经到达最大位置，如果达到设定值则认为已经完成了一个正行程，反行程通过电流检测来进行判断，具体判断方法与初始化判断条件一样。通过小阀头的反复动作，产生需要的泥浆脉冲信号，地面可以通过适当信号采集处理系统检测到井下泥浆脉冲信号，进而实现了井下信息上传功能。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种耐高温井下信息上传装置，其特征在于，所述信息上传装置包括电机、电机减速器组件、联轴器、丝杠组件和小阀头，所述丝杠组件内设有滚珠丝杠；
所述电机减速器组件和滚珠丝杠通过联轴器固连；
所述电机通过滚珠丝杠连接小阀头；
所述滚珠丝杠用于将电机正反旋转运动转换为直线往复运动;
所述信息上传装置还包括阀套固定件、压力平衡装置、接头、联轴器套和小阀座，所述压力平衡装置为浮动柱塞，所述压力平衡装置随着井下温度环境的变化自动调整所处位置，用于补偿由于温度变化而导致的系统油温体积变化，所述丝杠组件还包括丝杠支撑轴承、轴承内压紧环、轴承座和丝杠螺母，所述滚珠丝杠中部通过丝杠支撑轴承连接轴承座，所述轴承内压紧环和丝杠螺母分别设置在所述滚珠丝杠两端，所述电机减速器组件上设有位置检测传感器，所述位置检测传感器用于电机正反转，所述电机减速器组件及丝杠组件实际工作时浸泡在液压油里，所述阀套固定件设置在所述小阀头相反于滚珠丝杠的另一端，所述压力平衡装置用于固定所述小阀头，所述接头连接在所述电机减速器组件相反于滚珠丝杠的另一端，所述联轴器套设置在所述联轴器周侧，所述小阀座设置在所述小阀头周侧。
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