CN112525430B - 一种泥浆脉冲器系统密封性测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泥浆脉冲器系统密封性测试装置及测试方法，包括机体、测试机构、控制面板；机体的前侧表面上端设有观察窗，检测水槽外侧的机体顶部表面通过旋转臂横向设有调节杆，回转盘远离调节杆一侧表面设有伸缩杆；测试机构包括定位夹盘、加压气枪、CCD摄像机，定位夹盘的侧面中部通过开设通孔固定设置有圆台形导气筒，加压气枪设在定位夹盘远离导气筒一侧表面中部；控制面板横向设在机体前侧表面上端。本发明利用旋转臂配合回转盘的移动完成上料，并在伸缩杆作用下完成对定位夹盘的精准下调，加压气枪将外部空气由导气筒定量注入脉冲器的管道内以通过CCD摄像机观察水泡量判断整体气密性，使用效果好。

Description

一种泥浆脉冲器系统密封性测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，尤其涉及钻井过程的随钻测量和随钻测井技术领域，具体是一种泥浆脉冲器系统密封性测试装置及测试方法。

背景技术

有关产烃地层的信息通常是在与地层相交的钻孔中进行的作业中获得的。典型的井筒作业也包括收集井下信息，包括随钻测量（MWD）和随钻测井（LWD）。地层信息通常包括井下流体压力和/或温度，以及有关地层的信息，如电阻率、密度、工具方位和位置以及孔隙度。随钻测量和随钻测量过程中获得的信息通常通过泥浆脉冲遥测实时传输到地面，通过井下管柱的流体被间歇性测量，以便在流体中产生压力脉冲。在泥浆脉冲遥测过程中，对流体进行连续计量，以产生可识别的信号，由流体中的压力变化表示，这些信号由流体带回到地面。地面上的传感器（如压力传感器）将泥浆系统中的压力变化转换为电信号进行进一步处理。

目前已知的一些泥浆脉冲发生器使用柱塞或圆盘驱动器来产生压力脉冲。柱塞式驱动器通过泥浆通道中的活塞阻挡和释放泥浆流，可以垂直或水平定向。盘式执行机构由水平布置的具有轴向开口的圆盘组成，相互旋转或摆动圆盘，有选择地将开口移入或移出定位装置，以间歇地阻塞并允许流体流过圆盘，从而将压力脉冲引入钻井液中。使用柱塞产生泥浆脉冲的一个缺点是将柱塞移入或移出其相关开口所需的力。移动柱塞所需的较大力限制了柱塞的工作速度，从而限制了可中继井口的数据密度。类似地，旋转圆盘之间的大剪切力会抵抗它们各自的转速。

专利号为US 10450859 B2的美国专利公开了一种与钻井系统一起使用的泥浆脉冲系统以及在井筒中的钻井液中产生泥浆脉冲的方法。与钻井系统一起使用的泥浆脉冲系统包括脉冲器组件，其设置在流经钻柱的钻井液路径中。脉冲发生器组件由一个主体构成，主体具有入口、出口以及入口和出口之间的腔体；旋转构件设置在空腔中，并且通过所述旋转构件形成多个端口；当旋转构件有选择地旋转以将其中一个端口的一端与入口对齐时，其中一个端口的另一端与出口对齐，从而使钻井液在入口和出口之间流动并通过其中一个端口；并且当旋转构件选择性地旋转以移动所有当端口与入口不匹配时，钻井液中会产生一个压力脉冲；进一步的，旋转构件被选择性地振荡以将其中一个端口移入和移出与入口对准的位置；旋转构件可在所述空腔内轴向移动；此外，旋转构件可选择性地旋转以调制在钻井液中产生的压力脉冲的频率、相位或振幅；控制旋转构件旋转的控制器可以包括在泥浆脉冲系统中；还可以包括与旋转构件耦合的致动器；其中，端口彼此相交，靠近旋转构件的中间部分。

针对上述现有技术或新开发的泥浆脉冲器，其关键在于系统密封性要满足需求，而现有技术在泥浆脉冲器加工时的系统密封性测试操作多通过手动抽检完成，不仅检测效率低、耗时长，而且检测劳动强度大、成本高，实用性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种泥浆脉冲器系统密封性测试装置及测试方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种泥浆脉冲器系统密封性测试装置及测试方法，包括机体、测试机构、控制面板；

所述机体的前侧表面上端中部通过开设U形槽竖直固定设置有观察窗，所述观察窗一侧的机体顶部表面竖直固定设置有检测水槽，所述检测水槽外侧的机体顶部表面一端中部通过定位座竖直固定设置有旋转臂，所述旋转臂远离机体一端的侧面横向活动设置有调节杆，所述调节杆的侧面一端通过导轨竖直活动设置有回转盘，所述回转盘远离调节杆一侧表面通过开设凹槽固定设置有伸缩杆；

所述测试机构包括定位夹盘、加压气枪、CCD摄像机，所述定位夹盘通过连接座固定设置在伸缩杆远离回转盘一端侧面，所述定位夹盘的侧面中部通过开设通孔固定设置有圆台形导气筒，所述加压气枪固定设置在定位夹盘远离导气筒一侧表面中部，所述CCD摄像机竖直固定设置在回转盘远离伸缩杆一侧表面；

所述控制面板横向固定设置在观察窗一侧的机体前侧表面上端，所述控制面板经控制器与测试机构内电气设备信号连接。

优选的，所述观察窗为透明玻璃窗，所述检测水槽的内壁一侧竖直设有刻度表。

优选的，所述旋转臂为电动调节臂，所述旋转臂的转动角度范围为0-90度。

优选的，所述回转盘由步进电机控制并在调节杆的侧面左右移动，所述伸缩杆由回转盘控制与调节杆间的转动角度范围为45-135度。

优选的，所述伸缩杆为液压杆，所述定位夹盘为法兰盘式组装结构且由伸缩杆与旋转臂协调控制工件在检测水槽内的深度。

优选的，所述加压气枪外接气源且由电磁控流阀控制所述导气筒的进气。

本发明还公开了一种基于上述泥浆脉冲器系统密封性测试装置的测试方法，包括以下步骤：

S1.通孔的填充：将脉冲器的通孔通过填充物进行充实；

S2.脉冲器的固定：将脉冲器一端通过法兰盘固定在定位夹盘的侧面；

S3.上料：旋转臂配合回转盘在调节杆侧面的移动以完成快速上料；

S4.位置调节：伸缩杆控制定位夹盘移动作用下完成精准下调；

S5.气体的填充：气源将外部空气通过加压气枪由导气筒注入脉冲器的管道内；

S6.气密性的判断：通过CCD摄像机观察检测水槽内水面的水泡量以判断整体气密性。

优选的，所述步骤S6中气密性的判断可通过人工利用观察窗直接观察并判断密封性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、测试机构包括定位夹盘、加压气枪、CCD摄像机，定位夹盘的侧面设有导气筒，利用旋转臂配合回转盘在调节杆侧面的移动以完成快速上料并在伸缩杆控制定位夹盘移动作用下完成精准下调，加压气枪将外部空气由导气筒注入脉冲器的管道内以通过CCD摄像机观察检测水槽内水面的水泡量进而判断整体气密性，满足自动化组装与产业化检测需求，使用效果好；

2、在机体的前侧表面上端中部通过开设U形槽设有观察窗，能够通过目视方式实时观察脉冲器周边水体中的气泡量以判断密封性，增多测试时的判断依据，实用性强。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解并构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视结构图；

图3为本发明调节杆的表面结构示意图；

图4为本发明的流程图。

图中数字表示：1、机体；2、控制面板；3、观察窗；4、检测水槽；5、旋转臂；6、调节杆；7、回转盘；8、伸缩杆；9、定位夹盘；10、加压气枪；11、CCD摄像机；12、导气筒；13、刻度表；14、定位座；15、导轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本实施例公开了一种泥浆脉冲器系统密封性测试装置，包括机体1、测试机构、控制面板2；机体1的前侧表面上端中部通过开设U形槽竖直固定设置有观察窗3，观察窗3一侧的机体1顶部表面竖直固定设置有检测水槽4，检测水槽4外侧的机体1顶部表面一端中部通过定位座14竖直固定设置有旋转臂5，旋转臂5远离机体1一端的侧面横向活动设置有调节杆6，调节杆6的侧面一端通过导轨15竖直活动设置有回转盘7，回转盘7远离调节杆6一侧表面通过开设凹槽固定设置有伸缩杆8；测试机构包括定位夹盘9、加压气枪10、CCD摄像机11，定位夹盘9通过连接座固定设置在伸缩杆8远离回转盘7一端侧面，定位夹盘9的侧面中部通过开设通孔固定设置有圆台形导气筒12，加压气枪10固定设置在定位夹盘9远离导气筒12一侧表面中部，CCD摄像机11竖直固定设置在回转盘7远离伸缩杆8一侧表面；控制面板2横向固定设置在观察窗3一侧的机体1前侧表面上端，控制面板2经控制器与测试机构内电气设备信号连接。

其中，观察窗3为透明玻璃窗，检测水槽4的内壁一侧竖直设有刻度表13，提供测试时水位变化的参考依据；旋转臂5为电动调节臂，旋转臂5的转动角度范围为0-90度，满足上料时的组装需求；回转盘7由步进电机控制在调节杆6的侧面左右移动，伸缩杆8由回转盘7控制与调节杆6间的转动角度范围为45-135度，方便脉冲器与定位夹盘9间的组装操作；伸缩杆8为液压杆，定位夹盘9为法兰盘式组装结构且由伸缩杆8与旋转臂5协调控制在检测水槽4内的深度，满足检测时的微调与组装需求；加压气枪10外接气源且由电磁控流阀控制导气筒12的进气，保证进气量稳定以保证气密检测性能。

参考图4，本实施例还提供了一种基于上述泥浆脉冲器系统密封性测试装置的测试方法，包括以下步骤：

S1.通孔的填充：将脉冲器的通孔通过填充物进行充实；

S2.脉冲器的固定：将脉冲器一端通过法兰盘固定在定位夹盘9的侧面；

S3.上料：旋转臂5配合回转盘7在调节杆6侧面的移动以完成快速上料；

S4.位置调节：伸缩杆8控制定位夹盘9移动作用下完成精准下调；

S5.气体的填充：气源将外部空气通过加压气枪10由导气筒12注入脉冲器的管道内；

S6.气密性的判断：通过CCD摄像机11观察检测水槽内水面的水泡量以判断整体气密性，还可通过人工利用观察窗3直接观察并判断密封性。

本发明的工作原理及使用流程：

使用时根据检测需求将脉冲器的通孔通过填充物进行充实并将其一端通过法兰盘固定在定位夹盘9的侧面，旋转臂5配合回转盘7在调节杆6侧面的移动以完成快速上料并在伸缩杆8控制定位夹盘9移动作用下完成精准下调，气源将外部空气通过加压气枪10由导气筒12注入脉冲器的管道内，并通过CCD摄像机11观察检测水槽内水面的水泡量以判断整体气密性，且可人工利用观察窗3直接观察并判断密封性，检测成本低、效率高，使用效果好。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种泥浆脉冲器系统密封性测试装置，其特征在于：包括机体(1)、测试机构、控制面板(2)；

所述机体(1)的前侧表面上端中部通过开设U形槽竖直固定设置有观察窗(3)，所述观察窗(3)一侧的机体(1)顶部表面竖直固定设置有检测水槽(4)，所述检测水槽(4)外侧的机体(1)顶部表面一端中部通过定位座(14)竖直固定设置有转动角度范围为0-90度的旋转臂(5)，所述旋转臂(5)远离机体(1)一端的侧面横向活动设置有调节杆(6)，所述调节杆(6)的侧面一端通过导轨(15)竖直活动设置有回转盘(7)，所述回转盘(7)远离调节杆(6)一侧表面通过开设凹槽固定设置有伸缩杆(8)，所述伸缩杆(8)由回转盘(7)控制与调节杆(6)间的转动角度范围为45-135度；所述伸缩杆(8)为液压杆，所述定位夹盘(9)由伸缩杆(8)与旋转臂(5)协调控制工件在检测水槽(4)内的深度；

所述测试机构包括定位夹盘(9)、加压气枪(10)、CCD摄像机(11)，所述加压气枪(10)外接气源且由电磁控流阀控制所述导气筒(12)的进气；所述定位夹盘(9)为法兰盘式组装结构且通过连接座固定设置在伸缩杆(8)远离回转盘(7)一端的侧面，所述定位夹盘(9)的侧面中部通过开设通孔固定设置有圆台形导气筒(12)，所述加压气枪(10)固定设置在定位夹盘(9)远离导气筒(12)一侧表面中部，所述CCD摄像机(11)竖直固定设置在回转盘(7)远离伸缩杆(8)一侧表面；

所述控制面板(2)横向固定设置在观察窗(3)一侧的机体(1)前侧表面上端，所述控制面板(2)经控制器与所述测试机构内电气设备信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种泥浆脉冲器系统密封性测试装置，其特征在于：所述观察窗(3)为透明玻璃窗，所述检测水槽(4)的内壁一侧竖直设有刻度表(13)。

3.根据权利要求1所述的一种泥浆脉冲器系统密封性测试装置，其特征在于：所述旋转臂(5)为电动调节臂。

4.根据权利要求1所述的一种泥浆脉冲器系统密封性测试装置，其特征在于：所述回转盘(7)由步进电机控制并在调节杆(6)的侧面左右移动。

5.一种根据权利要求1-4任意一项所述的泥浆脉冲器系统密封性测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.通孔的填充：将脉冲器的通孔通过填充物进行充实；

S2.脉冲器的固定：将脉冲器一端通过法兰盘固定在定位夹盘(9)的侧面；

S3.上料：旋转臂(5)配合回转盘(7)在调节杆(6)侧面的移动以完成快速上料；

S4.位置调节：伸缩杆(8)控制定位夹盘(9)移动作用下完成精准下调；

S5.气体的填充：气源将外部空气通过加压气枪(10)由导气筒12注入脉冲器的管道内；

S6.气密性的判断：通过CCD摄像机(11)观察检测水槽内水面的水泡量以判断整体气密性。

6.根据权利要求5所述的一种泥浆脉冲器系统密封性测试装置的测试方法，其特征在于：所述步骤S6中气密性的判断可通过人工利用观察窗(3)直接观察并判断密封性。

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