CN110566183B - 一种井下油位检测装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种井下油位检测装置，井下油位检测装置包括安装壳体和平衡筒，所述平衡筒安装在所述安装壳体上，所述平衡筒包括筒体和安装在所述筒体内的运动活塞、活塞拉簧、运动杆、运动杆压簧和位移传感器；所述活塞拉簧的一端固定在所述筒体的一端，所述活塞拉簧的另一端连接所述运动活塞的一侧，所述运动活塞的一侧还与所述运动杆压簧的一端连接，所述运动杆压簧的另一端与所述运动杆的一端相连，所述运动杆的另一端设置有用于测量运动活塞位移量的所述位移传感器；所述运动杆的另一端上设置有限位结构，所述运动活塞的一侧还连接有卡位结构，所述运动活塞通过所述卡位结构和所述限位结构配合带动所述运动杆移动。
Description
技术领域
本申请涉及但不限于油井勘测设备领域，特别是一种井下油位检测装置。
背景技术
在旋转井壁取心仪等井下仪器中，液压油作为工作介质非常普遍，且所用液压油体积比较大，在温度及环境压力变化的影响下，液压油体积变化量比较大；为减少井下压力及温度对液压油体积变化的影响，通常采用平衡活塞来补偿，减少环境温度及井筒压力对系统的影响。
在旋转取心作业过程中，在井下的高温高压环境下，钻头高速旋转，对井下机械旋转动密封技术要求很高。由于井筒与地层压力差很大，再加高温环境影响，且钻头受力非常复杂，机械封失效频繁发生。对于机械旋转动密封技术来说，按照国家标准GB/T33509-2017《机械密封通用规范》，机械密封泄露是必然的，且轻微的泄露可减少摩擦，提高机械效率，但过多泄露，会损坏仪器。对井下旋转取心仪器来说，液压油如果泄露速度过快，泄露量太大，作业风险极大，轻者造成损坏仪器，重则造成灌肠事故，使仪器几乎报废。
发明内容
本申请提供了一种井下油位检测装置，其可实时检测井下仪器中液压油的油位，避免液压油过多的泄露造成严重事故。
本申请提供了一种井下油位检测装置，包括安装壳体和平衡筒，所述平衡筒安装在所述安装壳体上，
所述平衡筒包括筒体和安装在所述筒体内的运动活塞、活塞拉簧、运动杆、运动杆压簧和位移传感器；
所述活塞拉簧的一端固定在所述筒体的一端，所述活塞拉簧的另一端连接所述运动活塞的一侧，所述运动活塞的一侧还与所述运动杆压簧的一端连接，所述运动杆压簧的另一端与所述运动杆的一端相连，所述运动杆的另一端设置有用于测量运动活塞位移量的所述位移传感器；
所述运动杆的另一端上设置有限位结构，所述运动活塞的一侧还连接有卡位结构，所述运动活塞通过所述卡位结构和所述限位结构配合带动所述运动杆移动。
相比于现有技术，本申请具有以下有益效果：
本申请提供的井下油位检测装置，通过检测运动活塞的位移量，从而检测井下仪器中液压油的油位，在油位异常时将井下仪器提前升井检修，避免造成灌肠等严重事故。此外，本申请提供的井下油位检测装置结构相对简单，工作可靠性高，使用寿命长，大大提高了该井下油位检测装置的实用性。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请实施例所述的井下油位检测装置的结构示意图；
图2为图1中A-A剖面示意图；
图3为图2中B部结构的放大图；
图4为图2中C部结构的放大图；
图5为本申请实施例所述的平衡筒的结构示意图；
图6为本申请实施例所述的固定套的结构示意图。
图示说明：
1-安装壳体，2-平衡筒，21-运动活塞，22-活塞拉簧，23-运动杆，231-环形台阶，24-运动杆压簧，25-筒体，26-固定套筒，27-固定套，271-径向凸起，3-位移传感器，31-固定端，32-滑动端，33-固定杆，4-上固定头，5-下固定头，6-密封堵头，7-螺纹孔，8-过油过线连通孔。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
为了避免上述的井下故障发生，经多次实验及分析得出，如果能够实时检测平衡活塞位置变化，就可以准确判断液压油泄露量的大小及泄露速度的快慢，从而可以彻底避免损坏仪器，避免灌肠等恶性事件的发生。
本申请实施例提供了一种井下油位检测装置，如图1至图6所示，包括安装壳体1和平衡筒2，平衡筒2安装在安装壳体1上，平衡筒2包括筒体25和安装在筒体25内的运动活塞21、活塞拉簧22、运动杆23、运动杆压簧24和位移传感器3；活塞拉簧22的一端固定在筒体25的一端，活塞拉簧22的另一端连接运动活塞21的一侧，运动活塞21的一侧还与运动杆压簧24的一端连接，运动杆压簧24的另一端与运动杆23的一端相连，运动杆23的另一端设置有用于测量运动活塞21位移量的位移传感器3；运动杆23的另一端上设置有限位结构，运动活塞21的一侧还连接有卡位结构，运动活塞21通过卡位结构和限位结构配合带动运动杆23移动。
本申请提供的井下油位检测装置，工作过程如下：如图所示，运动活塞21左侧与井下的泥浆连通，运动活塞21右侧与井下仪器内部的液压油油箱连通，当液压油油箱内部注满油时(即运动活塞21右侧注入液压油)，运动活塞21则向左运动，活塞拉簧22被拉长，而内部的运动杆压簧24，由于初始处于压缩状态，会向右顶住运动杆23(即运动杆23被运动杆压簧24顶住，其相对筒体25未发生移动)，当运动活塞21向左运动一定距离(该距离设为S1)后，运动活塞21与运动杆23通过限位结构连接，使运动杆23与运动活塞21同步向左运动，运动活塞21及运动杆23向左运动的极限距离(终点)即是运动活塞21顶住平衡筒2左侧端部时(顶住下固定头5)。从运动活塞21和运动杆23开始一起运动时，至二者到达最左侧极限位置间的距离设为S2，由于运动杆23上设置有位移传感器3相关部件，故可检测出运动杆23随运动活塞21一同运动的距离(S2)，运动活塞21实际运动的(最大)距离为S1+S2。在实际取心作业时，内部油箱注满油后，需要继续注油，使运动活塞21的位置(距离)大于S1，小于S1+S2，确保仪器中的液压油压力大于地层泥浆压力。
实际操作中，可选择位移传感器3的量程小于S1+S2，当油箱中的液压油体积减少时，运动活塞21向右运动，位移传感器3仍可以检测到运动活塞21的位置，当油箱中的液压油体积继续减少时，当运动活塞21向右移动到小于S1后(即运动活塞21总体向左的位移量小于S1)，位移传感器3不能够继续检测到运动活塞21的位移变化(位移传感器3只能检测S2，不能检测S1)，此时仪器液压油箱的液压油不足，不能够继续工作，需要让仪器停止工作，提出井口，避免泥浆进入仪器油箱中发生灌肠，严重损坏仪器。实际操作中，应注意避免使液压油压力过大，即运动活塞21的位置不应超过位移传感器3的最大量程。
在一示例性实施例中，如图2至图4所示，卡位结构包括固定套筒26和固定套27，固定套筒26的一端与运动活塞21的一侧相连，固定套筒26的另一端还连接有固定套27，固定套27与限位结构配合。固定套筒26套设在运动杆23和运动杆压簧24外侧，活塞拉簧22套设在固定套筒26外侧。固定套筒26和固定套27均套设在运动杆23外侧，限位结构为环形台阶，固定套27上对应位置设置有凸起，固定套27通过凸起抵住环形台阶的方式带动运动杆23移动，固定套的结构如图6所示。
运动活塞21连接有固定套筒26，固定套筒26设置在活塞拉簧22和运动杆压簧24之间，固定套筒26末端设置有固定套27，固定套27上远离固定套筒26的一端设置有多个径向凸起，运动杆23的中部位置的限位结构设置为环形台阶，固定套27运动至运动杆23的中部位置处时，径向凸起抵住环形台阶，从而使固定套27带动运动杆23一同移动。运动活塞21带动固定套筒26及固定套27向左运动S1距离后，使固定套27的锥面与运动杆23的锥面接触，从而使运动杆23随运动活塞21一同向左移动。固定套27靠近上固定头4的端部还设置有倒角(导向面)，便于固定套进入上固定头4的凹槽部分中。
在一示例性实施例中，如图3和图5所示，筒体25设置有运动杆23一侧的端部安装有上固定头4，上固定头4用于封堵筒体25的一端。筒体25远离上固定头4的另一端设置有下固定头5，下固定头5用于封堵筒体25的另一端。
上固定头4与下固定头5分别用于封堵平衡筒2的两侧，并且，上固定头4和下固定头5上均设置有螺纹孔7，螺钉穿过螺纹孔7将平衡筒2安装在安装壳体1上，拆装维修方便。其中，下固定头5上设有通孔，用于将外部泥浆引入平衡筒2内运动活塞21左侧的腔体内。平衡筒2的另一端设置的过油过线连通孔8，用于连接油箱，将液压油引入运动活塞21右侧的腔体内。
在一示例性实施例中，如图2和图3所示，上固定头4上设置有位移传感器3的固定端31，运动杆23靠近上固定头4一侧的端部上设置有位移传感器3的滑动端32。位移传感器3的固定端31还连接有固定杆33，固定杆33穿过位移传感器3的滑动端32、运动杆23和运动杆压簧24。
上述位移传感器3的设置方式，使传感器可测量运动杆23的位移量，进而测量出运动活塞21的位移量S2，从而判定仪器中液压油的油位，防止发生灌肠等恶性事故。
在一示例性实施例中，如图2所示，运动活塞21的另一侧上安装有密封堵头6，运动活塞21和密封堵头6将筒体25分为两个独立的腔体。
活动活塞上安装有密封堵头6，将筒体25分为两个独立的腔体。前述的活塞拉簧22、运动杆23、运动杆压簧24和位移传感器3等均位于右侧的腔体中。其中，密封堵头6可设置为大密封堵头+小密封堵头的密封形式。
在实际应用中，本申请实施例提供的井下油位检测装置，注入井下仪器串中，其下部可与液压控制短节相连接，其上部与控制通讯短节相连接。在上固定头4、下固定头5和密封堵头6处，均设置有密封圈，以增加装置的密封性能。在上固定头4上还设置有过油过线连通孔8，以保证油液从油箱进入右侧的腔体中，以及位移传感器3的接线引出等。在运动活塞21左侧与筒体25接触的圆周上还设置有刮泥环，保证运动活塞21向左运动时，泥浆不会通过运动活塞21与筒体25间的连接处进入右侧腔体。运动杆23在固定内部运动，液压油可以在固定套27两侧串油，且固定套27与运动杆23接触面积比较小，运动阻力比较小，运动灵活。
本申请实施例提供的井下油位检测装置保养便捷，保养平衡筒2时，几乎不需要动线，通过固定螺钉，直接把平衡筒2从安装壳体1上拆下来单独保养即可，非常便捷。对从安装壳体1上拆卸下来的平衡筒2进行保养时，位移传感器3固定端31固定在平衡筒2上固定头4上，通过先拆卸掉上固定头4上的工艺堵头，在不拆卸运动活塞21及活塞拉簧22的情况下，可以先快捷的拆卸出位移传感器3固定端31，避免必须先拆卸活塞拉簧22及运动活塞21，从而损坏位移传感器3固定端31的情况。
此外，本申请实施例提供的井下油位检测装置，还可根据运动活塞21位移的速度，判断出液压油泄露的速度；根据运动活塞21在不同位置处运动速度不同，从而判断泄露位置，大大提高了井下油位检测装置的实用性。
在本申请中的描述中，需要说明的是，术语“多个”是指两个或更多个，“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”、“安装”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请描述的实施例是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的技术方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它技术方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的技术方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
Claims (8)
1.一种井下油位检测装置，其特征在于，包括安装壳体和平衡筒，所述平衡筒安装在所述安装壳体上，
所述平衡筒包括筒体和安装在所述筒体内的运动活塞、活塞拉簧、运动杆、运动杆压簧和位移传感器；
所述活塞拉簧的一端固定在所述筒体的一端，所述活塞拉簧的另一端连接所述运动活塞的一侧，所述运动活塞的一侧还与所述运动杆压簧的一端连接，所述运动杆压簧的另一端与所述运动杆的一端相连，所述运动杆的另一端设置有用于测量运动活塞位移量的所述位移传感器；
所述运动杆的另一端上设置有限位结构，所述运动活塞的一侧还连接有卡位结构，所述运动活塞通过所述卡位结构和所述限位结构配合带动所述运动杆移动，
所述卡位结构包括固定套筒和固定套，所述固定套筒的一端与所述运动活塞的一侧相连，所述固定套筒的另一端还连接有固定套，所述固定套与所述限位结构配合，
所述固定套筒和所述固定套均套设在所述运动杆外侧，所述限位结构为环形台阶，所述固定套上设置有径向凸起，所述固定套通过所述凸起抵住所述环形台阶的方式带动所述运动杆移动。
2.根据权利要求1所述的井下油位检测装置，其特征在于，所述固定套筒套设在所述运动杆和所述运动杆压簧外侧，所述活塞拉簧套设在所述固定套筒外侧。
3.根据权利要求1所述的井下油位检测装置，其特征在于，所述筒体设置有所述运动杆一侧的端部安装有上固定头，所述上固定头用于封堵所述筒体的一端。
4.根据权利要求3所述的井下油位检测装置，其特征在于，所述位移传感器包括固定端和滑动端，所述上固定头上设置有所述位移传感器的固定端，所述运动杆靠近所述上固定头一侧的端部上设置有所述位移传感器的滑动端。
5.根据权利要求4所述的井下油位检测装置，其特征在于，所述位移传感器还包括与固定端连接的固定杆，所述固定杆穿过所述位移传感器的滑动端、所述运动杆和所述运动杆压簧。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的井下油位检测装置，其特征在于，所述运动活塞的另一侧上安装有密封堵头，所述运动活塞和所述密封堵头将所述筒体分为两个独立的腔体。
7.根据权利要求3所述的井下油位检测装置，其特征在于，所述筒体远离所述上固定头的另一端设置有下固定头，所述下固定头用于封堵所述筒体的另一端。
8.根据权利要求7所述的井下油位检测装置，其特征在于，所述上固定头和所述下固定头上均设置有螺纹孔，螺钉穿过所述螺纹孔将所述平衡筒安装在所述安装壳体上。
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