CN109025971A - 钻井压力检测装置及其膜片受力机构 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种钻井压力检测装置及其膜片受力机构，该膜片受力机构包括膜片本体，所述膜片本体具有平整的正面和反面，所述正面上开设有多个均匀分布的第一盲孔，所述反面上开设有多个均匀分布的第二盲孔，所述第一盲孔的轴线及所述第二盲孔的轴线分别与所述膜片本体的轴线平行。本申请实施例不仅可提高膜片受力机构的压力传递动态特性及钻井压力检测装置的测量精度，还可以延长膜片受力机构的使用寿命，且方便膜片受力机构的清洗。
Description
技术领域
本申请涉及钻井压力测量技术领域，尤其是涉及一种钻井压力检测装置及其膜片受力机构。
背景技术
钻井过程中，为了准确掌握钻井过程进展情况，一般需要实时掌握封井器的试压数据，并根据试压参数指挥后续钻井的作业过程，因此封井器试压数据的准确性、真实性和实时性是非常重要的。目前钻井现场检测压力使用两种方式：一种是传统的指针式机械压力表，通过肉眼在现场读取；一种是采用通用型压力传感器系统显示。
然而，上述钻井现场检测压力方式所采用的压力传感器一般都都是采用波纹状膜片作为受力结构，如图1和图2所示。在实现本申请的过程中，本申请的发明人发现：由于波纹状膜片呈单方向的波纹状排列，波纹状膜片受压时难以产生均匀形变，从而导致其压力传递动态特性较差，因而难以准确的传递压力，进而降低了整个钻井压力检测装置的测量精度。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种钻井压力检测装置及其膜片受力机构，以提高膜片受力机构的压力传递动态特性及钻井压力检测装置的测量精度。
为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种膜片受力机构，包括膜片本体，所述膜片本体具有平整的正面和反面，所述正面上开设有多个均匀分布的第一盲孔，所述反面上开设有多个均匀分布的第二盲孔，所述第一盲孔的轴线及所述第二盲孔的轴线分别与所述膜片本体的轴线平行。
本申请实施例的膜片受力机构中，所述第一盲孔与所述第二盲孔均匀错位分布。
本申请实施例的膜片受力机构中，所所述第一盲孔和所述第二盲孔具有相同的形状及大小。
本申请实施例的膜片受力机构中，所所述第一盲孔与所述第二盲孔具有相同的数量。
本申请实施例的膜片受力机构中，所所述第一盲孔和所述第二盲孔均为圆形或正多边形。
本申请实施例的膜片受力机构中，所所述第一盲孔之间的孔距以及所述第二盲孔之间的孔距均大于所述膜片本体的厚度。
另一方面，本申请实施例还提供了一种钻井压力检测装置，包括压力传感主体和与之相连的传感器接头；所述传感器接头内设有压力传递通道和膜片受力机构；所述膜片受力机构位于所述压力传递通道的前端，且与所述压力传递通道相接触所述压力传递通道的后端与所述压力传感主体内的压力探头相接触；所述膜片受力机构包括膜片本体，所述膜片本体具有平整的正面和反面，所述正面上开设有多个均匀分布的第一盲孔，所述反面上开设有多个均匀分布的第二盲孔，所述第一盲孔的轴线及所述第二盲孔的轴线分别与所述膜片本体的轴线平行。
本申请实施例的钻井压力检测装置中，所述第一盲孔与所述第二盲孔均匀错位分布。
本申请实施例的钻井压力检测装置中，所述第一盲孔和所述第二盲孔具有相同的形状及大小。
本申请实施例的钻井压力检测装置中，所述第一盲孔与所述第二盲孔具有相同的数量。
本申请实施例的钻井压力检测装置中，所述第一盲孔和所述第二盲孔均为圆形或正多边形。
本申请实施例的钻井压力检测装置中，所述第一盲孔之间的孔距以及所述第二盲孔之间的孔距均大于所述膜片本体的厚度。
本申请实施例的钻井压力检测装置中，所述压力传递通道包括一个轴向孔，所述轴向孔内填充满油导压流体，所述膜片本体、所述轴向孔和所述压力探头形成所述导压流体的密闭空间。
本申请实施例的钻井压力检测装置中，所述导压流体包括硅油。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例中，由于膜片本体的正面和反面均平整且均设有均匀分布的盲孔；如此，当膜片受力机构受到压力或在外力撤销而缩回常态时，会产生相对均匀一致的形变，因此对于每个盲孔而言，其空间扩张或空间回缩的变化幅度很小，因此，相对于现有技术中的波纹状膜片，本申请实施例的膜片受力机构可具有更好的传递压力动态特性，从而有利于准确的传递压力，进而可利于提高整个钻井压力检测装置的测量精度。而且，由于每个盲孔的空间扩张或空间回缩的变化幅度很小，其内难以塞入比其直径的常态尺寸更大的颗粒状物质，因而本申请实施例避免了因塞入比其直径的常态尺寸更大的颗粒状物质而造成的膜片机械损伤，延长了膜片的使用寿命，且方便了膜片的清洗。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为现有技术中的一种波纹状膜片结构示意图；
图2为图1中波纹状膜片结构的A-A向剖视图；
图3为本申请一实施例的钻井压力检测装置的结构半剖视图；
图4为本申请一实施例的钻井压力检测装置中的膜片受力机构的结构放大示意图；
图5为图4中膜片受力机构的侧视剖视图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。例如在下面描述中，在第一部件上方形成第二部件，可以包括第一部件和第二部件以直接接触方式形成的实施例，还可以包括第一部件和第二部件以非直接接触方式(即第一部件和第二部件之间还可以包括额外的部件)形成的实施例等。
而且，为了便于描述，本申请一些实施例可以使用诸如“在…上方”、“在…之下”、“顶部”、“下方”等空间相对术语，以描述如实施例各附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件之间的关系。应当理解的是，除了附图中描述的方位之外，空间相对术语还旨在包括装置在使用或操作中的不同方位。例如若附图中的装置被翻转，则被描述为“在”其他元件或部件“下方”或“之下”的元件或部件，随后将被定位为“在”其他元件或部件“上方”或“之上”。
参考图3所示，本申请实施例的钻井压力检测装置可包括压力传感主体及与之螺纹连接的传感器接头1。其中，压力传感主体可以包括壳体7、安装于壳体内的压力探头4、数据采集模块5及数据传输模块6。所述传感器接头1内设有压力传递通道和膜片受力机构2，在所述传感器接头1内，所述膜片受力机构2所在的平面与所述传感器接头1的轴线垂直。在一些示例性实施例中，所述传感器接头1的内腔可以是经过抽真空处理的。所述膜片受力机2构位于所述压力传递通道3的前端且与所述压力传递通道3相接触，所述压力传递通道3的后端与所述压力探头4相接触。当安装在传感器接头1上的膜片受力机构2与被测物接触而受压后，膜片受力机构2会均匀发生变形，这种变形会在压力传递通道3内产生与形变方向相反的压力，并通过压力传递通道3传递给所述压力探头4，所述压力探头4将对应的压力转变为压力电信号，所述数据采集模块5采集到压力电信号后，可将压力电信号传递给所述数据传输模块6，再由所述数据传输模块6把压力电信号传输出去，从而完成压力检测过程。
结合图4和图5所示，在本申请一实施例中，所述膜片受力机构2可以包括膜片本体200，所述膜片本体200具有平整的正面和反面，所述正面上开设有多个均匀分布的第一盲孔201，所述反面上开设有多个均匀分布的第二盲孔202，所述第一盲孔201的轴线及所述第二盲孔202的轴线分别与所述膜片本体200的轴线平行。在一些示例性实施方式中，所述膜片本体200可以采用诸如不锈钢等机械强度大且耐腐蚀、耐高温的材质。
在本申请一实施例中，所述压力传递通道3可包括一个轴向孔，所述轴向孔内可填充满油导压流体(例如硅油等)，所述膜片本体200、所述轴向孔和所述压力探头4形成所述导压流体的密闭空间。
在实现本申请的过程中，本申请的发明人研究发现，由于现有技术中的波纹状膜片呈波纹状单方向排列，在受到外部压力时，波纹状膜片会发生非均匀形变，从而导致波纹状膜片的一部分波纹发生空间扩张，而另一部分波纹发生回缩；同样，在外力撤销而缩回常态的过程中也会发生非均匀形变，从而也会导致波纹状膜片的一部分波纹发生空间扩张，而另一部分波纹发生回缩。如此，在泥浆中泥沙成分含量较高，或因钻井工艺需要在钻井液中添加金刚砂、石英砂等颗粒状物质时，那些在外力压迫下空间扩张的波纹内易塞入比其常态尺寸更大的颗粒状物质，而在外力撤销而缩回常态时，这些尺寸更大的颗粒状物质会因为这些波纹的空间回缩而夹持的更紧，从而容易造成波纹状膜片的机械损伤，且使得波纹状膜片清洗起来极不方便，尤其是在用压力水清洗不掉时，人工强制性撬出夹持的颗粒状物质，很容易造成膜片损坏报废。此外，夹持在波纹状膜片内的颗粒状物质还会进一步影响波纹状膜片的压力传递动态特性。
而对于本申请实施例的膜片受力机构，由于所述膜片本体的正面和反面均平整且均设有均匀分布的盲孔；如此，当所述膜片受力机构受到压力或在外力撤销而缩回常态时，会产生相对均匀一致的形变，因此对于每个盲孔而言，其空间扩张或空间回缩的变化幅度很小，因此，相对于现有技术中的波纹状膜片，本申请实施例的膜片受力机构可具有更好的传递压力动态特性，从而有利于准确的传递压力，进而可利于提高整个钻井压力检测装置的测量精度。而且，由于每个盲孔的空间扩张或空间回缩的变化幅度很小，其内难以塞入比其直径的常态尺寸更大的颗粒状物质，因而本申请实施例避免了因塞入比其直径的常态尺寸更大的颗粒状物质而造成的膜片机械损伤，延长了膜片的使用寿命，且方便了膜片的清洗。
本申请一实施例中，请继续参考图5所示，所述第一盲孔201和所述第二盲孔202可具有相同的形状、大小和数量，从而可增强所述膜片受力机构2的受力均匀和形变一致的效果，进而可进一步增强其传递压力动态特性。本申请另一实施例中，请继续参考图5所示，所述第一盲孔201与所述第二盲孔202可均匀错位分布，从而可进一步增强所述膜片受力机构2的受力均匀和形变一致的效果。当然，在本申请另一实施例中，所述第一盲孔201与所述第二盲孔202也可是相对于所述膜片本体200轴向对称分布或非对称分布，只是这样的效果可能会比上述第一盲孔201与所述第二盲孔202均匀错位分布稍差些，但即便如此，还是要比现有技术中的波纹状膜片的性能要好的多。
本申请一些实施例中，所述第一盲孔201和所述第二盲孔202均为任何适合的形状，例如圆形、正多边形(例如正四边形、正六边形)等。然而，考虑到加工成本，所述第一盲孔201和所述第二盲孔202采用圆形可能更加合适。
此外，本申请一些实施例中，所述第一盲孔201和所述第二盲孔202的直径尺寸不能过大，否则会降低其机械强度；也不能过小，否则会降低其受力灵敏度；类似的，所述第一盲孔201之间的孔距以及所述第二盲孔202之间的孔距同样不能过大，否则会降低其机械强度；也不能过小，否则会降低其受力灵敏度。综合考虑以上因素，较佳的，所述第一盲孔201和所述第二盲孔202的直径尺寸可在所述膜片本体200的厚度的1/4～1/2之间取值；所述第一盲孔201之间的孔距以及所述第二盲孔201之间的孔距均可等于或稍大于所述膜片本体的厚度。
实验表明，本申请实施例的钻井压力检测装置能够在不改变原封井器的情况下，在任何需要的时候测量获得压井管线中的泥浆压力值，且能够广泛地适应各种工况下的泥浆体系并取得较为准确的检测结果。此外，在本申请实施例的钻井压力检测装置的传感器接头1上可设有通用接口，从而使得本申请实施例的钻井压力检测装置可以与任何被检测的管路之间固定连接。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的装置或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (14)
1.一种膜片受力机构，其特征在于，包括膜片本体，所述膜片本体具有平整的正面和反面，所述正面上开设有多个均匀分布的第一盲孔，所述反面上开设有多个均匀分布的第二盲孔，所述第一盲孔的轴线及所述第二盲孔的轴线分别与所述膜片本体的轴线平行。
2.如权利要求1所述的膜片受力机构，其特征在于，所述第一盲孔与所述第二盲孔均匀错位分布。
3.如权利要求1所述的膜片受力机构，其特征在于，所述第一盲孔和所述第二盲孔具有相同的形状及大小。
4.如权利要求1所述的膜片受力机构，其特征在于，所述第一盲孔与所述第二盲孔具有相同的数量。
5.如权利要求3所述的膜片受力机构，其特征在于，所述第一盲孔和所述第二盲孔均为圆形或正多边形。
6.如权利要求1所述的膜片受力机构，其特征在于，所述第一盲孔之间的孔距以及所述第二盲孔之间的孔距均大于所述膜片本体的厚度。
7.一种钻井压力检测装置，其特征在于，包括压力传感主体和与之相连的传感器接头；所述传感器接头内设有压力传递通道和膜片受力机构；所述膜片受力机构位于所述压力传递通道的前端，且与所述压力传递通道相接触所述压力传递通道的后端与所述压力传感主体内的压力探头相接触；所述膜片受力机构包括膜片本体，所述膜片本体具有平整的正面和反面，所述正面上开设有多个均匀分布的第一盲孔，所述反面上开设有多个均匀分布的第二盲孔，所述第一盲孔的轴线及所述第二盲孔的轴线分别与所述膜片本体的轴线平行。
8.如权利要求7所述的钻井压力检测装置，其特征在于，所述第一盲孔与所述第二盲孔均匀错位分布。
9.如权利要求7所述的钻井压力检测装置，其特征在于，所述第一盲孔和所述第二盲孔具有相同的形状及大小。
10.如权利要求7所述的钻井压力检测装置，其特征在于，所述第一盲孔与所述第二盲孔具有相同的数量。
11.如权利要求9所述的钻井压力检测装置，其特征在于，所述第一盲孔和所述第二盲孔均为圆形或正多边形。
12.如权利要求7所述的钻井压力检测装置，其特征在于，所述第一盲孔之间的孔距以及所述第二盲孔之间的孔距均大于所述膜片本体的厚度。
13.如权利要求7所述的钻井压力检测装置，其特征在于，所述压力传递通道包括一个轴向孔，所述轴向孔内填充满油导压流体，所述膜片本体、所述轴向孔和所述压力探头形成所述导压流体的密闭空间。
14.如权利要求13所述的钻井压力检测装置，其特征在于，所述导压流体包括硅油。
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