CN2448922Y - 环空找水仪密封集流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种油井分层测量用环空找水仪密封集流器,它由集流管及捆扎于其壁上的密封囊、安溢阀、增压电磁泵、泄压电磁泵、四通接头、单向阀、泵壳组成液压闭合回路,其特点是独立设置安溢阀,不受制于泄压电磁泵;增加副弹簧来保证液压系统出口单向阀密封副的初始比压;泄压柱塞不仅是泵的柱塞,而且又是液压系统出口单向阀的阀芯,使泄压电磁泵既有泵的功能,又起单向阀作用,提高集流器的设定工作压强和密封性能,使密封集流器适用于高产液量油井的测量。

Description

环空找水仪密封集流器

本实用新型涉及油井分层测量用环空找水仪密封集流器。

中国专利ZL97226005.6和ZL992080428所公开的环空找水仪密封集流器，它们都是由集流管(前称联通管)及其捆扎于管壁上的复合柔性密封囊、增压电磁泵、泄压电磁泵、四通接头(此前称阀座)以及泵壳组成，在泄压电磁泵内部含有安溢阀。专利ZL97226005.6的特点在于采用复合柔性密封囊取代橡胶囊，用泄压电磁泵取代单向电磁阀，使密封囊在设定的压强下工作，保证密封囊不会因为超压而破坏，达到油井套管被可靠密封，实现有效集，提高测量精度和下井成功率，专利ZL992080428在专利ZL97226005.6的基础上增加了新的特点，其一是去掉泄压电磁泵中作用在泄压柱塞上的泄压弹簧，用软磁材料制作带有“O”型圈的安溢阀芯、柱塞、活动铁芯，三者都支撑在安溢阀的调节弹簧上，在电磁场作用下三者所产生的电磁力直接用来克服调节弹簧的予紧力，启闭泄压电磁泵的出口密封付，由于不用克服增压弹簧力，克服调节弹簧予紧力的力增加了许多，那么出口密封付阀芯的开启高度就增加了，泄压电磁泵的排泄效率就提高了；其二，泄压电磁泵排液出口由底部轴向直排，改为流经泄压电磁泵线圈表面、冷却泄压电磁泵线圈后于泄压泵壳上部径向排出，结果是降低线圈的工作温度，避免线圈烧毁，提高了密封集流器使用寿命。

上述二项专利所涉及的环空找水仪密封集流器，由于安溢阀的设定工作压强与电磁泵的排泄效率相关联，设定安溢阀门工作压强高，调节弹簧予紧力就大，柱塞上产生的电磁力是一定的，除去克服调节弹簧予紧力后，用来继续压缩调节弹簧开启液压系统出口单向阀密封付的力就小，阀门开启高度就小，电磁泵的排泄效率就低，反之，设定工作压强小，弹簧予紧力小，泄压柱塞上产生的电磁力除去克服调节弹簧予紧力后，用来开启液压系统出口单向阀密封付的力就大，开启高度就大，泄压电磁泵的排泄效率就高，环空找水仪密封集流器的密封集流性能取决于安溢阀设定工作压强，设定的压强越高，集流器的密封囊与油井套管之间的压力就越大，运动阻力就越大，密封集流器的密封集流性能就越好，设定的安溢阀工作压强达到一定高度，则泄压电磁泵的排泄效率就变成为零，这是不允许的，所以，要保持必要的安溢阀工作压强和泄压电磁泵的排泄效率，上述二项专利就达不到这个要求，它们只适用于日产液量小的油井测量。

本实用新型的目的就是提供一种液压系统安溢阀设定的工作压强高，泄压电磁泵的排泄效率高，测量油井日产液量范围大，生产效率高的新型环空找水仪密封集流器。

本实用新型实现这一性能的主要技术措施：一是液压系统的安溢阀在布局上设计为独立部件，不含于泄压电磁泵内，不受其制约，安溢阀的设定工作压强只取决于液压系统的压强，取决于密封囊的强度，这样就用设定安溢阀的较高开启工作压强来保证密封囊在较高的压强下工作，保证集流器可靠密封油井套管和实现有效集流；二是泄压柱塞不仅是含有泄压电磁泵出口单向阀密封付的柱塞，又是液压系统出口单向阀密封付的阀芯，它的设计结构使泄压电磁泵既具有泵的功能，又有液压系统出口单向阀的作用，实现这一功能是由安装在泄压接头上同轴配置的二个弹簧完成的，主弹簧是保障泄压柱塞往复运动的复位功能，付弹簧是保障泄压柱塞下端锥形阀芯与阀座组成的液压系统出口单向阀密封付有必需的初始密封比压，来保证液压系统出口的密封性能要求，增压时系统进液蓄压，系统出口单向阀是常闭状态，泄压时，泄压电磁泵工作，泄压柱塞被电磁力提起，系统出口单向阀密封付是常开状态，泄压电磁泵将介质从液压出口单向阀座开口通道无阻碍的迅速排出。

上述，技术设计使新型环空找水仪密封集流器安溢阀的设定工作压强提高1～2倍，测量油井日产液量的范围扩大1～2倍，排泄效率的提高，使生产用时减少1倍，生产效率显著提高。

现结合附图和实施例对本实用新型做具体描述：

图1为新型环空找水仪密封集流器的结构示意图；

图2为集流管结构示意图；

图3为增压电磁泵结构示意图；

图4为泄压电磁泵结构示意图；

图5为新型环空环找水仪密封集流器复合柔性密封囊被保护状态装配示意图；

图6为液压系统原理图。

如图1所示，一种新型环空找水仪密封集流器是这样实现的。它包括集流管1及捆扎其外壁上的复合柔性密封囊(下简称密封囊)11，集流管上端与环空找水仪的测量部份连接，集流管内有管子12，管子一端固定在集流管壁的开口处，与密封囊相通，另一端固定在集流管的下端面上，与液压系统相通，组成闭合回路，是液压介质进、出密封囊的通道；液压系统包括增压电磁泵3、增压泵壳7、及固定其上的安溢阀门2、四通接头4、和泄压电磁泵5、外罩泄压泵壳6。增压电磁泵由含有增压电磁泵入口单向阀密封付的增压接头35与四通接头4上中心阶梯孔密封连接，具有连接和保护作用的增压泵壳7上端与集流管密封连接，其下端与四通接头上端密封连接，增压电磁泵置于其中。增压泵体34外绕线圈，泵体内腔从上而下同轴布置限位螺纹环31，含有增压电磁泵出口单向阀密封付的增压柱塞32和增压弹簧33。泄压电磁泵5由含有泄压电磁泵入口单向阀密封付的泄压接头51密封连接于四通接头4的下中心阶梯孔上，内腔由上至下装配主弹簧52、付弹簧53和含有泄压电磁泵出口单向阀密封付的泄压柱塞54，尾部锥型阀座56与柱塞54锥形端头组成的液压系统出口单向阀密封付530，开有径向排液口61的泄压泵壳6与四通接头4下端连接，形成泄压电磁泵线圈环形冷却液通道，并保护泄压电磁泵。所说四通接头4开有二个不直接相通的上、下中心阶梯孔，与径向开孔41相通的上中心阶梯孔是增压时的介质通道；下中心阶梯孔与圆周均布的轴向孔呈Z型相通，是泄压时介质通道；圆周均布的轴向孔之一是泄压线圈导线的通过孔，用与密封环塞15和压紧螺钉16相同零件密封固定。

如图2所示，集流管上端与测量仪器连接，下侧开有多个进液集流孔14，它与油井相通，当油井套管被密封囊密封后，下部各油层所产流体只有流经此口进入集流管集流后由13处流向测量仪器进行流量和成分的测量。集流管1外壁设有复合柔性密封囊11，它是由纤维织物织成的承载层和涂履在其表面上的有机涂料密封层组成的圆筒形(或圆锥形)结构，纤维织物是锦纶、涤纶、芳纶或其他高分子材料；有机涂料为聚氨酯、聚酰亚胺或其他涂料；密封囊11用1mm粗的耐高温高强度线18捆扎在集流管外壁上，形成可蓄压的柔性密封容器。管子12是液压介质出、入密封囊的通道，两端被固定密封。在集流管下端管座内开有两个阶梯孔，配有密封环塞15和压紧螺钉16，供电导线经此穿过，分别与增压电磁泵和泄压电磁泵的线圈连接，集流管下端侧面用螺纹和密封件与增压泵壳7上端密封连接。

如图3所示，增压电磁泵3，用增压接头35与四通接头4的上中心阶梯孔密封连接，增压接头是增压电磁泵的组成部分，中心轴线上的锥形阀座和球形(或锥形)阀芯312组成增压电磁泵的入口单向阀密封付310，用销子311限制阀芯312的开启高度。由增压接头35连接的增压泵体34外绕增压线圈，内腔由上而下同轴设有限位螺环31，含有增压电磁泵出口单向阀密封付的柱塞32和支持柱塞32复位的增压弹簧33。柱塞32中的出口单向阀密封付320是由柱塞轴线上锥形阀座和球形(或锥形)阀芯322组成，由销子321限制阀芯322的开启高度。增压电磁泵外罩增压泵壳7，增压泵壳7下端与四通接头4密封连接，在增压泵壳7的上段径向安装固定安溢阀门2，这一布局可以使安溢阀门设定较高的安全工作压强，它由阀体21、阀芯22、弹簧25、调节螺环23和密封件24组成独立部件，易于维修，由阀体21上的锥面与球形阀芯22组成密封付，由调节螺环23调节弹簧25的予先压缩行程设定安溢阀门2的开启工作压强。当增压时，密封囊中的压强超过设定的安全工作压强，作用在阀芯22上的液压力大于弹簧25的予紧力，开启密封付，将液压介质泄出；当密封囊中的压力小于弹簧25的予紧力时，弹簧力关闭密封付。这样就保障密封囊在设定的安全工作压强下工作。

增压电磁泵的工作程序与原理。

增压电磁泵3的电源为半波整流的直流电源，电流为0.6～0.7安培。当正半波时，线圈通电，产生电流磁场，电磁力吸引柱塞32向下运动，压缩弹簧33，使泵体内腔容积变小，压强增大，相对压强大于泵体外腔压强，在压差力的作用下，关闭入口单向阀密封付310，开启出口密封付320，泵内液体介质经管子12进入密封囊11，这是充液过程。当负半波时，线圈断电，电磁力消失，柱塞32在弹簧33的弹簧力作用下向上运动，使泵体34的内腔容积增大，压强减小，泵体34内腔的压强小于泵体外腔的压强，在压差力的作用下打开入口密封付310，关闭出口单向阀密封付320，油井的液体由进液口41吸入泵体34的内腔。每一周波完成一次柱塞往复运动，进行一次液压介质的充吸过程。50赫兹频率，每秒钟增压电磁泵就充吸50次，1～2分钟就可以将复合柔性密封囊11充液蓄压到设定的安全工作压强。如果没有及时关闭电源，充入的液压介质至使密封囊内的压强超过设定的安全工作压强，安溢阀门2会自动打开排液泄压。当压强小于设定的安全工作压强时,安溢阀就自动关闭，保证复合柔性密封囊始终在设定的压强下安全工作。

如图4所示，泄压电磁泵5由泄压接头51密封连接在四通接头4的下中心阶梯孔上。泄压接头51是泄压电磁泵的组成部分，接头内的锥形阀座513和球形阀芯511组成泄压电磁泵的入口单向阀密封付510，由销子512限制阀芯511的开启高度。由泄压接头51密封连接的泄压泵体55，外绕泄压线圈，内腔上部是泄压接头51台阶式的弹簧座，安装有使泄压柱塞54复位的主弹簧52和保证液压系统出口单向阀密封付530有一定的初始密封比压的付弹簧53。内腔下部是泄压柱塞54，它内含由柱塞内腔圆锥形阀座和阀芯521组成的泄压电磁泵的出口单向阀密封付520，由销子522限制阀芯521的开启高度。置于泄压泵体尾部的阀座56与泄压柱塞54的下端用非金属材料制的成圆锥形阀芯531组成液压系统出口单向阀密封付530。泄压电磁泵5外罩带有尾塞的泄压泵壳6，泵与泵壳之间形成与油井相通的环形空间，由泄压电磁泵排出的液压介质做为冷却液流经此环形空间，冷却泄压电磁泵线圈后，从泄压泵壳上部出口61处流入油井。

泄压电磁泵的电源为半波整流直流电，电流为0.6～0.7安培，当正半波时，线圈通电产生电流磁场，在磁场电磁力的作用下，可往复直线运动的泄压柱塞54向上运动，泄压柱塞54下端锥形阀芯531与阀座56分离，打开了液压系统的出口单向阀密封付530；泄压柱塞54向上运动的同时压缩主弹簧52和付弹簧53，使泄压电磁泵的出口单向阀密封付520以上的容腔体积减小，压强增大，大于泵体外的压强，在压差力的作用下，关闭泵的入口密封付510，打开泵的出口密封付520，泵内较高压强的液压介质排出泵的出口密封付520，经柱塞下侧的径向孔541排出柱塞后，流经已经开启的密封付530进入环形冷却空间，从泄压泵壳61出口进入油井。当负半波时，线圈中无电流通过，电磁力消失，在主弹簧52和付弹簧53的弹簧力作用下，泄压柱塞54向下运动，泵内腔容积增大，压强减小，泵内腔压强小于泵外腔压强，在压差力的作用下，关闭出口单向阀密封付520，打开入口单向阀密封付510，密封囊11中的液体介质被吸到泄压电磁泵的内腔，完成一次排吸过程。电源供电频率为50赫兹，那么泄压柱塞54每秒完成50次往复运动，排吸50次液压介质，1～2分钟完成排液。

这里要强调说明的是液压系统出口单向阀密封付530，只要泄压电磁泵通电工作，不论是正半波柱塞54向上运动，还是负半波柱塞54向下运动，单向阀密封530总是打开的，原因就在于启动时泄压柱塞54向上行程大于正常工作时泄压柱塞54上、下行程，所以液压系统出口单向阀密封付在泄压泵工作时是常开状态，这就需要设计付弹簧53的刚度远小于主弹簧52的刚度；付弹簧53在泄压电磁泵不工作时支撑泄压柱塞54，保证出口单向阀密封付530上的初始密封比压；而主弹簧52此时并没有接触支撑泄压柱塞54，只有在泄压电磁泵工作时，泄压柱塞54向上运动，先压缩付弹簧53再同时压缩主弹簧52和付弹簧53，当泄压柱塞54向下运动时，只复位到主、付弹簧共有的行程，而不是复位到付弹簧的全部行程，这就是液压系统出口单向阀密封付530在泄压电磁泵工作时是常开状态，在泄压电磁泵不工作时(即增压电磁泵工作或仪器不工作时)是常闭状态的原因。

如图5所示，是新型环空找水仪密封集流器复合柔性密封囊被保护状态装配示意图。

环空找水仪密封集流器在仪器下井装入油井套管过程中，是从油井油管和油井套管之间的空隙通过的，为防止密封囊被刮破，在装配时，复合柔性密封囊11外套保护胶管19，使密封囊11收缩紧贴在集流管1外壁上；当对密封囊充液蓄压时，胶管19会自动失效，完成保护职能。

当仪器处于测量油层位置时，其密封集流器的工作程序如下：首先是增压电磁泵3通电工作，液压系统出口单向阀密封付530处于常闭状态，井内液体从四通接头4的进液口41进入系统与密封囊11内充液蓄压，1～2分钟，密封囊11达到设定的工作压强，切断供电，实现对油井套管的可靠密封和有效集流，密封囊以下油层所产液体从孔14流入集流管经集流后从13处流进测量仪器进行流量和成分的测量。完成测量后，通电使泄压电磁泵5工作，同时出口单向阀密封付530处于常开状态，密封囊中介质迅速从孔61处排尽，切断供电，完成一个油层的测量程序。仪器再移至另一油层重复上述程序，直至每口油井各油层测量完毕，仪器提升至地面，完成一口油井的测量。

本实用新型密封效果可靠，可以实现百分之百的集流，提高了测量精度，下井成功率提高百分二十五到三十，提高了生产率，可以测量日产液量70立方米的油井。

Claims (1)

1一种新型环空找水仪密封集流器，它包括下侧开集流进液口(14)的集流管(1)及捆扎其外壁上的复合柔性密封囊(11)，集流管内腔设有液压介质进、出密封囊(11)的管子(12)，管子(12)两端分别密封固定在集流管的下端面和管壁开口处，与液压系统组成闭合回路，液压系统包括增压电磁泵(3)、增压泵壳(7)、安溢阀门(2)、四通接头(4)、泄压电磁泵(5)和泄压泵壳(6)，集流管(1)的下侧与增压泵壳(7)上端密封连接，增压泵壳(7)的下端与四通接头(4)的上端密封连接，增压电磁泵(3)由增压接头(35)密封连接在四通接头(4)的上中心阶梯孔上，在增压泵壳上端径向密封安装独立部件安溢阀门(2)，泄压电磁泵(5)由泄压接头(51)密封连接在四通接头(4)的下中心阶梯孔上，外罩的泄压泵壳(6)与四通接头(4)的下端连接，在泄压泵壳(6)上段径向开有出液口(61)，四通接头侧面开有径向进液孔(41)，其特征在于：所说的安溢阀门(2)，在布局上设计成液压系统的独立部件，不受泄压电磁泵结构上的制约，它由阀体(21)、阀芯(22)、调节螺环(23)、弹簧(25)和密封件(24)同轴布置组成，由阀体(21)上的内圆锥面与球形阀芯(22)组成安溢阀密封付，密封安装在增压泵壳(7)的上端径向；所说的泄压电磁泵(5)的部件泄压接头(51)，其上端内腔安装锥形阀座(513)和球形阀芯(511)组成泄压电磁泵入口单向阀密封付(510)，用销子(512)限制阀芯(511)的开启高度，内孔是泄压介质通道，下部外表面二个圆柱形台阶是弹簧座，安装使泄压柱塞(54)复位的主弹簧(52)和保证液压系统出口单向阀密封付(530)有一定初始密封比压的付弹簧(53)，两个弹簧端面安装时都不在同一平面上，主弹簧(52)在泄压电磁泵(5)不工作时并不接触泄压柱塞(54)，而只有付弹簧(53)支撑泄压柱塞(54)；所说的泄压电磁泵(5)的部件泄压柱塞(54)，它内腔含有由柱塞内腔圆锥形阀座和球形阀芯(511)组成的泄压电磁泵出口单向阀密封付(520)，销子(522 )限制球形阀芯(521)的开启高度，在销子(522)的下方侧面开有液压介质径向出口(541)，柱塞的下端头部是用非金属材料制成的圆锥形阀芯(531)，与置于泄压电磁泵尾端的阀座(56)组成液压系统出口单向阀密封付(530)。

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