CN1609582A - 一种泥浆正脉冲发生器的测试设备 - Google Patents

一种泥浆正脉冲发生器的测试设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种泥浆正脉冲发生器的测试设备，包括机械性能测试系统，其特征在于，还包括加热系统和振动系统，所述加热系统包括加热装置和一个带有炉门的保温炉体；所述机械性能测试系统固定在所述振动系统的振动部分上，并可一起放置到所述保温炉体内。本发明的测试设备能够模拟脉冲发生器在井下工作时的振动、高温等环境条件，并能模拟脉冲器外围件被泥浆冲刷时产生的旋转，通过测定脉冲发生器在模拟环境下的性能参数对其性能进行评价，就能将不合格的脉冲发生器挑选出来，减少井下设备事故的发生。

Description

一种泥浆正脉冲发生器的测试设备
技术领域
本发明涉及一种测量试验设备，特别涉及一种模拟泥浆正脉冲发生器在井下的工作环境的一种试验测量设备。
背景技术
泥浆正脉冲发生器是石油随钻测量、随钻测井数据实时上传的一种关键仪器。在实际工作时，从钻柱来的泥浆带动涡轮叶片转子组件高速旋转，转子组件内装有磁铁组，转动时带动正脉冲发生器外筒内装有相应磁体组的磁轴旋转，磁轴的一端是柱塞泵的斜盘，斜盘的转动可带动柱塞泵的柱塞交替往复，实现柱塞泵的工作。通常情况下，控制阀处于打开状态，柱塞泵处于空载状态，当电磁阀由信号驱动产生磁力关闭控制阀时，活塞的腔体产生压力推动活塞及导杆带动锥形阀向上靠近限流环，从而使钻井液形成一个水击压力波，压力波向上传播直至地表的压力传感器。该压力波可有效搭载信号，用地面仪器对接收到的信号进行处理，可知道井下测点的井斜、方位、工具面、温度等参数。
泥浆正脉冲发生器已在国内各大油田的定向井公司广泛使用，为了减少井下设备事故的发生，有必要通过模拟井下环境测得泥浆正脉冲发生器的性能参数，并根据所得到的参数对其性能进行分析，以便于发现和剔除不合格的产品。
泥浆正脉冲发生器在井下工作时，是处于高温、振动的环境，其外围件(指转子组件)被泥浆冲刷产生高速旋转，目前存在的泥浆正脉冲发生器测试设备可以对其机械性能进行测试，但还不能对井下环境进行完整和合理的模拟，影响了测试的效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种泥浆正脉冲发生器的测试设备，能够完整合理地模拟泥浆正脉冲发生器在井下工作时的环境条件。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种泥浆正脉冲发生器的测试设备，包括机械性能测试系统，其特征在于，还包括加热系统和振动系统，所述加热系统包括加热装置和一个带有炉门的保温炉体；所述机械性能测试系统固定在所述振动系统的振动部分上，并可一起放置到所述保温炉体内。
进一步地，上述测试设备还可具有以下特点：所述加热系统通过滚轮放置在一对导轨上。
进一步地，上述测试设备还可具有以下特点：所述加热系统的加热装置包括加热箱，连接在所述加热箱和保温炉体之间的进风管和回风管，以及安装在所述进风管上的循环风机。
进一步地，上述测试设备还可具有以下特点：所述加热系统还包括温控装置，该温控装置有一个设在所述保温炉体内的温度传感器，在检测温度低于下限值后向所述加热装置输出启动信号，在检测温度高于上限值时向所述加热装置输出停止信号。
进一步地，上述测试设备还可具有以下特点：所述振动系统为一电磁振动系统，所述机械性能测试系统固定在该电磁振动系统振动部分的振动台上。
进一步地，上述测试设备还可具有以下特点：所述机械性能测试装置包括测试台，以及固定在所述测试台上的泥浆正脉冲发生器、驱动装置、包含有磁体组的转子组件、承压装置和传感器，所述泥浆正脉冲发生器水平固定在所述测试台上，所述转子组件同心但不接触地套设在所述泥浆正脉冲发生器外并对应于该泥浆正脉冲发生器内磁轴所在的位置，两端通过轴承固定安装在所述测试台上，并与所述驱动装置连接，所述承压装置一端抵顶于所述泥浆正脉冲发生器的锥形阀，另一端靠近所述传感器。
进一步地，上述测试设备还可具有以下特点：所述转子组件包括第一传动轮、外套筒、磁性轴套以及所述轴承，该第一传动轮固定地套设在该外套筒外，该外套筒套在所述磁性轴套外且相互固连，该外套筒的两端分别通过所述轴承固定在所述固定件上，该磁性轴套外圆周的轴向上均匀分布有多个磁体构成的所述磁体组。
进一步地，上述测试设备还可具有以下特点：所述驱动装置为固定在所述测试台上的伺服电机，与该伺服电机转动轴相连的第二传动轮，以及连接在该第二传动轮和所述第一传动轮之间的传动带。
进一步地，上述测试设备还可具有以下特点：所述承压装置包括固定座、承压板、连接在该固定座和承压板之间多根预压缩的弹簧，以及穿过固定座和承压板中部的承压杆，该承压杆与承压板固连，一端抵顶在所述泥浆正脉冲发生器的锥形阀，另一端靠近所述传感器。
进一步地，上述测试设备还可具有以下特点：所述机械性能测试系统推入所述保温炉体后，所述测试台将所述保温炉体分隔成上、下两部分，且其上部为封闭的空间。
由上可知，本发明脉冲发生器的测试设备能够模拟脉冲发生器在井下工作时的振动、高温等环境条件，并能模拟脉冲器外围件被泥浆冲刷时产生的旋转。通过测定脉冲发生器在模拟环境下的性能参数，并根据所得参数对其性能进行评价，就能将不合格的脉冲发生器挑选出来，减少井下设备事故的发生。
附图说明
图1是本发明测试设备的温控加热系统的结构图。
图2是本发明测试设备的机械性能测试系统的结构图。
图3是图2中机械性能测试系统的转子组件的分解图。
图4是本发明测试设备的承压装置的侧视图。
图5是本发明测试设备的电磁振动系统与机械性能测试系统组合后的结构图。
具体实施方式
本发明的脉冲发生器测试台由三部分组成：温控加热系统1、机械性能测试系统3和电磁振动系统5。温控加热系统1和电磁振动系统5分别模拟泥浆正脉冲发生器在井下工作时的高温和振动环境；机械性能测试系统3模拟泥浆正脉冲发生器外围件被泥浆冲刷时产生的旋转情况，同时向脉冲发生器发出触发信号，并测量脉冲发生器在模拟环境及给定信号下所产生的电压、电流、位移信号。
如图1所示，温控加热系统1由加热装置11、保温炉体12和温控装置组成，其中加热装置11进一步包括加热箱111、循环风机112、进风管113和回风管114。加热箱111和保温炉体12之间通过进、回风管113、114连接，循环风机112安装在进风管113上。工作时，先设定试验温度，加热箱111采用电阻丝加热管加热，利用循环风机112送风，由进风管113进入保温炉体12，并通过回风管114循环流动，保温炉体12中部采用保温板121密封。温控加热系统通过滚轮放置在一对导轨7上，可沿该导轨移动，在面向导轨纵向的一个侧面上开有炉门。
温控装置包括在保温炉体12内设置的一个温度传感器，当检测温度低于设定的下限值时，发出启动信号控制所述加热装置启动加热和循环送风，当检测温度达到上限值时，停止加热和送风，使保温炉体内的温度保持在所需要的范围内。
如图2所示，本实施例的机械性能测试系统3包括测试台31、泥浆正脉冲发生器(以下也简称为：脉冲发生器)32、驱动装置33、转子组件34、承压装置35和传感器36(该图未示出，见图4)。
脉冲发生器32通过一端的一个固定环311以及间隔设置的多个固定板312水平固定在测试台31上，在靠近另一端的固定板上还设有一固定套313，可供螺钉穿过对脉冲发生器32的位置进行固定和调节。脉冲发生器32的锥形阀顶抵在承压装置35上，另一端可与信号线相连接。
转子组件34位于两个固定板312之间，套设在脉冲发生器32外对应于其内部磁轴所在的位置。请同时参照图3的分解图，转子组件34由第一皮带轮341、外套筒342、磁性轴套343以及两个轴承344组成，第一皮带轮341固定套设在外套筒342外，外套筒342两端分别通过轴承344固定在两个固定板312上，磁性轴套343安装在外套筒342内并相互键接，磁性轴套343与脉冲发生器32同心但不接触，其外圆周的轴向上均匀分布有多个磁体，构成了磁体组。
驱动装置33固定在测试台31下方，由伺服电机331，与其转动轴相连接的第二皮带轮332，以及连接在第二皮带轮332和第一皮带轮341之间的同步齿形带333组成。
请参照图4，承压装置35由固定座351、承压板352、连接在固定座和承压板之间的4根预压缩的弹簧353，以及穿过固定座和承压板中部的承压杆354组成，承压杆354与承压板352相互固定，承压杆354抵顶在脉冲发生器32的锥形阀上并利用弹簧353保证一定的预应力，其另一端对应于传感器36。
伺服电机331通电转动时，通过第二皮带轮332、同步齿形带333、第一皮带轮341、外套筒342带动磁性轴套343上的磁体组旋转，这样就能模拟脉冲器工作时其外围件叶片被泥浆冲刷产生的转动。由于磁场作用力的原因，磁体组的转动带动脉冲发生器内部的磁轴转动，当转子转速达到设定转速时，通过信号线给脉冲发生器发送驱动方波，使其产生伸缩运动，推动承压杆354一同运动，然后通过传感器就可以测量脉冲发生器的冲程并通过外设电压表、电流表测量电压、电流等参数。本实施例的机械性能测试系统3可以很真实地模拟泥浆正脉冲发生器在井下的工作，并且结构简单合理。
为了更为逼真的模拟井下环境，本实施例还设置了电磁振动系统5，如图5所示，该振动系统为一个振动台体51，其振动部分包含的振动台511与机械性能测试系统3的测试台31固定连接，通过信号发生器的控制，振动台体51的振动部分产生一定频率和幅度的运动，使测试台31上的脉冲发生器32一起振动，从而模拟脉冲器在井下工作时的真实情况。
对于高温环境的模拟，是在温控加热系统的温度达到设定温度时，抽出保温炉体中的保温板121，然后沿导轨推动温控加热系统使电磁振动系统和机械性能测试系统进入到保温炉体内，设计使得测试台31的形状尺寸和保温板121基本相同，并用保温材料制成，这样可以在保温炉体的上方形成一个封闭的保温空间，以模拟脉冲发生器在井下工作时的高温环境。
上述实施例还可以做一些变换，例如温控加热系统的加热装置并不局限于实施例中公开的加热箱送热风的方式，也可以在炉体侧壁设置加热器件。又如机械性能测试系统中的驱动装置也可以采用汽动马达，在汽动马达中内嵌磁性轴套来实现实施例中转子组件的功能。采用链轮代替皮带轮传动，等等。

Claims (10)

1、一种泥浆正脉冲发生器的测试设备，包括机械性能测试系统，其特征在于，还包括加热系统和振动系统，其中：所述加热系统包括加热装置和一个带有炉门的保温炉体；所述机械性能测试系统固定在所述振动系统的振动部分上，并可一起放置到所述保温炉体内。
2、如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述加热系统通过滚轮放置在一对导轨上。
3、如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述加热系统的加热装置包括加热箱，连接在所述加热箱和保温炉体之间的进风管和回风管，以及安装在所述进风管上的循环风机。
4、如权利要求1或3所述的测试设备，其特征在于，所述加热系统还包括温控装置，该温控装置有一个设在所述保温炉体内的温度传感器，在检测温度低于下限值后向所述加热装置输出启动信号，在检测温度高于上限值时向所述加热装置输出停止信号。
5、如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述振动系统为一电磁振动系统，所述机械性能测试系统固定在该电磁振动系统的振动部分的振动台上。
6、如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述机械性能测试装置包括测试台，以及固定在所述测试台上的泥浆正脉冲发生器、驱动装置、包含有磁体组的转子组件、承压装置和传感器，所述泥浆正脉冲发生器水平固定在所述测试台上，所述转子组件同心但不接触地套设在所述泥浆正脉冲发生器外并对应于该泥浆正脉冲发生器内磁轴所在的位置，两端通过轴承固定安装在所述测试台上，并与所述驱动装置连接，所述承压装置一端抵顶于所述泥浆正脉冲发生器的锥形阀，另一端靠近所述传感器。
7、如权利要求6所述的测试设备，其特征在于，所述转子组件包括第一传动轮、外套筒、磁性轴套以及所述轴承，该第一皮带轮固定地套设在该外套筒外，该外套筒套在所述磁性轴套外且相互固连，该外套筒的两端分别通过所述轴承固定在所述测试台上，该磁性轴套外圆周的轴向上均匀分布有多个磁体构成的所述磁体组。
8、如权利要求7所述的测试设备，其特征在于，所述驱动装置为固定在所述测试台上的伺服电机，与该伺服电机转动轴相连的第二传动轮，以及连接在该第二传动轮和所述第一传动轮之间的传动带。
9、如权利要求6所述的测试设备，其特征在于，所述承压装置包括固定座、承压板、连接在该固定座和承压板之间多根预压缩的弹簧，以及穿过固定座和承压板中部的承压杆，该承压杆与所述承压板固连，一端抵顶在所述泥浆正脉冲发生器的锥形阀，另一端靠近所述传感器。
10、如权利要求6所述的测试设备，其特征在于，所述机械性能测试系统推入所述保温炉体后，所述测试台将所述保温炉体分隔成上、下两部分，且其上部为封闭的空间。
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