RU2647528C1 - Piezo drive - Google Patents

Piezo drive Download PDF

Info

Publication number
RU2647528C1
RU2647528C1 RU2017100547A RU2017100547A RU2647528C1 RU 2647528 C1 RU2647528 C1 RU 2647528C1 RU 2017100547 A RU2017100547 A RU 2017100547A RU 2017100547 A RU2017100547 A RU 2017100547A RU 2647528 C1 RU2647528 C1 RU 2647528C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
chamber
capillary channel
power
rod
Prior art date
Application number
RU2017100547A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Кириллович Пономарев
Константин Дмитриевич Ашмян
Сергей Григорьевич Вольпин
Original Assignee
Федеральное государственное учреждение "Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук" (ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное учреждение "Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук" (ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН) filed Critical Федеральное государственное учреждение "Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук" (ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН)
Priority to RU2017100547A priority Critical patent/RU2647528C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2647528C1 publication Critical patent/RU2647528C1/en

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/08—Obtaining fluid samples or testing fluids, in boreholes or wells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices

Abstract

FIELD: oil industry.
SUBSTANCE: invention relates to the oil industry and can be used for working with subsurface devices, including sampling of liquids and gases by subsurface samplers. Piezo drive includes a closed oil chamber in which there is a piston separating chamber into two parts with a capillary channel used as a hydro resistor, as well as two power pistons and a ballast chamber. At the same time, the power pistons are oppositely attached to the piston with the capillary channel, and their free ends are moved out of the oil chamber and one of these ends is located in the ballast chamber, one of the power rods consists of a sleeve with a piston fixed in its working position, screwed into it, end of which, located inside the sleeve, is made in the form of a needle changing the passage section of the capillary channel when the piston rotates, and the other end of this piston forms a free end of the power piston.
EFFECT: technical effect: high reliability of piezo drive operation.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к техническим средствам отбора глубинных проб жидкостей.The invention relates to the oil industry, and in particular to technical means for taking in-depth samples of liquids.

Для отбора глубинных проб жидкостей из скважин применяются различные глубинные пробоотборники, в частности спускаемые на забой скважины с помощью канатной техники автономные глубинные пробоотборники с пьезоприводом. Пьезопривод представляет собой гидравлическое реле времени, приводимое в действие давлением жидкости и газа в скважине.To take in-depth samples of liquids from wells, various in-depth samplers are used, in particular, autonomous in-depth samplers with a piezo-actuator lowered to the bottom of the wells using cable technology. A piezo actuator is a hydraulic time switch driven by the pressure of a liquid and gas in a well.

Известно дифференциальное масляное реле времени, содержащее рабочую и приемную камеры с поршнями, разделитель с клапаном и гидросопротивлением, а также головкой с размещенным в ней клапаном, выполненным в виде цилиндрического поршня с выточкой (1).A differential oil time switch is known that contains a working and a receiving chamber with pistons, a separator with a valve and hydraulic resistance, as well as a head with a valve placed in it, made in the form of a cylindrical piston with a groove (1).

Наиболее близким к патентуемому техническому решению является пьезопривод (2), содержащий две одинаковых по размерам цилиндрические камеры, заполненные маслом, отделенные одна от другой поперечной перегородкой с дросселирующим отверстием. В каждой камере находятся поршни с силовыми штоками, имеющими возможность соединения с клапанным или иным устройством глубинного прибора, а также размещенные по обе стороны от перегородки дополнительные поршни с капиллярными каналами, выполняющими роль гидросопротивления.The closest to the patented technical solution is a piezo actuator (2) containing two cylindrical chambers of the same size, filled with oil, separated from each other by a transverse partition with a throttling hole. In each chamber there are pistons with power rods that can be connected to a valve or other device of the downhole device, as well as additional pistons located on both sides of the baffle with capillary channels acting as hydraulic resistance.

Недостатком известного пьезопривода является необходимость для регулирования времени срабатывания замены поршней с встроенными в них не регулируемыми гидросопротивлениями, что связано с разборкой узла пьезопривода и связанной с этим потерей части масла, также с опасностью засорения при разборке в полевых условиях, что, в свою очередь, снижает надежность срабатывания пьезопривода.A disadvantage of the known piezoelectric drive is the need to control the response time of replacing pistons with non-adjustable hydraulic resistances integrated in them, which is associated with the disassembly of the piezoelectric drive assembly and the associated loss of part of the oil, as well as the risk of clogging during disassembly in the field, which, in turn, reduces the reliability of the operation of the piezoelectric drive.

Задачей патентуемого изобретения является повышение надежности срабатывания пьезопривода.The objective of the patented invention is to increase the reliability of the operation of the piezo drive.

Технический результат заключается в обеспечении возможности изменять при прочих равных условиях время перемещения поршня пьезопривода без его разборки и извлечения встроенного гидросопротивления.The technical result consists in providing the ability to change, ceteris paribus, the time of movement of the piston of the piezo actuator without disassembling it and extracting the built-in hydraulic resistance.

Указанные задача и технический результат достигаются пьезоприводом, включающим замкнутую масляную камеру, в которой находится разделяющий камеру на две части поршень с капиллярным каналом, выполняющим роль гидросопротивления, а также два силовых штока и балластную камеру, и который выполнен с возможностью регулирования проходного сечения капиллярного канала без разборки пьезопривода.The specified task and technical result is achieved by a piezo actuator including a closed oil chamber, in which there is a piston with a capillary channel separating the chamber into two parts, acting as a hydraulic resistor, as well as two power rods and a ballast chamber, and which is configured to control the passage section of the capillary channel without disassembling the piezo drive.

В пьезоприводе для этого силовые штоки оппозитно прикреплены к поршню с капиллярным каналом, а их свободные концы выведены за пределы масляной камеры и один из этих концов расположен в балластной камере, при этом один из силовых штоков состоит из втулки с ввинченным в нее фиксирующимся в рабочем положении штоком, конец которого, расположенный внутри указанной втулки, выполнен в виде иглы, изменяющей проходное сечение капиллярного канала при вращении штока, а другой конец этого штока образует свободный конец силового штока.For this, the power rods are oppositely attached to the piston with a capillary channel, and their free ends are pulled out of the oil chamber and one of these ends is located in the ballast chamber, while one of the power rods consists of a sleeve screwed into it and locked into place a rod, the end of which is located inside the specified sleeve, made in the form of a needle that changes the bore of the capillary channel during rotation of the rod, and the other end of this rod forms the free end of the power rod.

При вращении свободного конца штока, выступающего из масляной камеры, его конец, находящийся внутри втулки, выполненный в виде иглы, изменяет проходное сечение капиллярного канала в поршне (гидросопротивления), что позволяет регулировать время перемещения поршня без разборки узла пьезопривода.When the free end of the rod protrudes from the oil chamber, its end located inside the sleeve, made in the form of a needle, changes the bore of the capillary channel in the piston (hydraulic resistance), which allows you to adjust the time the piston moves without disassembling the piezo drive assembly.

На фиг. 1 изображен общий вид пьезопривода, присоединенного к клапанному узлу глубинного пробоотборника.In FIG. 1 shows a general view of a piezoelectric actuator connected to a valve assembly of a downhole sampler.

Пьезопривод состоит из замкнутой масляной камеры 1 с уплотнительными кольцами 2 и 3, поршня 4 с капиллярным каналом 5 и уплотнительными кольцами 6, силового штока 7, силового штока 8 с уплотнительным кольцом 9, втулки 10 с контргайкой 11, балластной камеры 12. Клапанный узел пробоотборника состоит из корпуса 13 с клапаном 14, возвратной пружиной 15 и с приемными отверстиями 16. К корпусу 13 присоединен корпус приемной камеры 17 с разделительным поршнем 18.The piezo actuator consists of a closed oil chamber 1 with O-rings 2 and 3, a piston 4 with a capillary channel 5 and O-rings 6, a power rod 7, a power rod 8 with an o-ring 9, a sleeve 10 with a lock nut 11, a ballast chamber 12. The valve assembly of the sampler consists of a housing 13 with a valve 14, a return spring 15 and with receiving holes 16. To the housing 13 is connected to the housing of the receiving chamber 17 with a separation piston 18.

Пьезопривод представляет собой отдельный узел, одной стороной присоединяемый к клапанному узлу глубинного пробоотборника и взаимодействующий с ним при помощи силовых штоков 7 или 8. Пьезопривод имеет масляную камеру 1, заполненную рабочей жидкостью (маслом), внутри которой находится разделяющий камеру на две части поршень 4 с уплотнительными кольцами 6. Внутри поршня 4 выполнен капиллярный канал 5. К торцу поршня 4 присоединен с помощью резьбы силовой шток 7. К противоположному торцу поршня 4 оппозитно присоединена втулка 10, в которую ввинчивается на резьбе с возможностью фиксации в рабочем положении силовой шток 8 с уплотнительным кольцом 9. Конец силового штока 8, находящийся внутри втулки 10, выполнен в виде иглы, изменяющей проходное сечение капиллярного канала 5 при вращении штока 8. На силовом штоке 8 имеется контргайка 9, фиксирующая его в рабочем положении при определенном перекрытии капиллярного канала указанной иглой. Для уплотнения силовых штоков 7 и 8 в корпусе камеры 1 имеются уплотнительные кольца 2 и 3.The piezo actuator is a separate unit, connected on one side to the valve assembly of the deep sampler and interacting with it using power rods 7 or 8. The piezo actuator has an oil chamber 1 filled with a working fluid (oil), inside of which there is a piston 4 s dividing the chamber into two parts O-rings 6. A capillary channel 5 is made inside the piston 4. A power rod 7 is connected to the end of the piston 4 by a thread 7. A sleeve 10 is connected to the opposite end of the piston 4, into which it is screwed The power rod 8 with the sealing ring 9 is mounted on the thread with the possibility of fixation in the working position. The end of the power rod 8, located inside the sleeve 10, is made in the form of a needle that changes the passage section of the capillary channel 5 during rotation of the rod 8. There is a lock nut 9 on the power rod 8 fixing it in the working position with a certain overlap of the capillary channel with the specified needle. To seal the power rods 7 and 8 in the housing of the chamber 1 there are O-rings 2 and 3.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

При воздействии скважинного давления через приемные отверстия 16 на втулку 10 силовой шток 8 с втулкой 10 и поршень 4 с силовым штоком 7 перемещаются до крайнего положения, при этом втулка 10 с силовым штоком 8 погружается в камеру 1 через отверстие с уплотнительным кольцом 2, а силовой шток 7 выдвигается из нее через отверстие с уплотнительным кольцом 3. При движении поршня 4 жидкость, находящаяся в камере 1, перетекает из одной части камеры 1 в другую через капиллярный канал 5. При одинаковых термобарических условиях скорость перемещения поршня 4 зависит от того, насколько игла на конце силового штока 8, находящаяся внутри втулки 10, перекрывает капиллярный канал 5 в поршне 4. Силовой шток 8, перемещаясь вместе с поршнем 4, выходит из полости в корпусе клапанного узла 13, сообщая приемные отверстия 16 с приемной камерой 17, а силовой шток 7 выдвигается в балластную камеру 12.When the borehole pressure through the receiving holes 16 on the sleeve 10, the power rod 8 with the sleeve 10 and the piston 4 with the power rod 7 move to the extreme position, while the sleeve 10 with the power rod 8 is immersed in the chamber 1 through the hole with the sealing ring 2, and the power the rod 7 extends from it through an opening with a sealing ring 3. When the piston 4 moves, the fluid in the chamber 1 flows from one part of the chamber 1 to the other through the capillary channel 5. Under the same thermobaric conditions, the piston 4 travels for It depends on how much the needle at the end of the power rod 8, located inside the sleeve 10, overlaps the capillary channel 5 in the piston 4. The power rod 8, moving with the piston 4, leaves the cavity in the valve assembly 13, communicating the receiving holes 16 with the receiving camera 17, and the power rod 7 extends into the ballast chamber 12.

Скорость движения поршня 4 зависит от степени перекрытия иглой капиллярного канала 5 в поршне 4, то есть от величины гидросопротивления, и регулируется углом поворота штока 8 относительно втулки 10. После установки величины гидросопротивления и, следовательно, времени до открытия приемных отверстий пробоотборника в данных термобарических условиях угол поворота штока фиксируется с помощью контргайки 11. После отбора глубинной пробы и извлечения пробоотборника из скважины пьезопривод отсоединяется от клапанного узла пробоотборника и от балластной камеры 12. При этом открывается доступ к силовым штокам 7 и 8 и в случае необходимости можно увеличить или уменьшить время срабатывания пьезопривода, изменив угол поворота штока 8. Таким образом, обеспечивается возможность задавать время срабатывания глубинного пробоотборника непосредственно на скважине без разборки узла пьезопривода для замены гидросопротивления.The speed of movement of the piston 4 depends on the degree of overlapping by the needle of the capillary channel 5 in the piston 4, that is, on the value of the hydraulic resistance, and is controlled by the angle of rotation of the rod 8 relative to the sleeve 10. After setting the hydraulic resistance and, therefore, the time before opening the inlet holes of the sampler under these thermobaric conditions the angle of rotation of the rod is fixed with lock nut 11. After taking a deep sample and removing the sampler from the well, the piezo actuator is disconnected from the valve assembly of the sampler and from last chamber 12. This opens access to the power rods 7 and 8 and, if necessary, you can increase or decrease the response time of the piezo actuator by changing the angle of rotation of the rod 8. Thus, it is possible to set the response time of the deep sampler directly at the well without disassembling the piezo drive assembly for replacement of hydraulic resistance.

Для повторного использования пьезопривода достаточно, перевернув камеру 1 на 180 градусов, присоединить ее к корпусу клапанного узла 13, при этом выдвинутый силовой шток 7 перекроет доступ скважинной жидкости в приемную камеру 17. К камере 1 привинчивается балластная камера 12, после чего пьезопривод готов к использованию.To reuse the piezo actuator, it is enough to turn the chamber 1 by 180 degrees and attach it to the valve assembly 13, while the extended power rod 7 will block the access of the well fluid to the receiving chamber 17. The ballast chamber 12 is screwed to the chamber 1, after which the piezo actuator is ready for use .

Литература:Literature:

1. А.Г. Пахомов, Дифференциальное масляное реле времени, Авторское свидетельство №258996, Бюллетень №2, 1970 г.1. A.G. Pakhomov, Differential oil timer, Copyright certificate No. 258996, Bulletin No. 2, 1970

2. Б.В. Ульяницкий, В.Н. Мамуна, Пьезопривод, Авторское свидетельство №652367, Бюллетень №10, 1979 г.2. B.V. Ulyanitsky, V.N. Mamuna, Piezoprivod, Copyright Certificate No. 652367, Bulletin No. 10, 1979

Claims (1)

Пьезопривод, включающий замкнутую масляную камеру, в которой находится разделяющий камеру на две части поршень с капиллярным каналом, выполняющим роль гидросопротивления, а также два силовых штока и балластную камеру, отличающийся тем, что силовые штоки оппозитно прикреплены к поршню с капиллярным каналом, а их свободные концы выведены за пределы масляной камеры и один из этих концов расположен в балластной камере, при этом один из силовых штоков состоит из втулки с ввинченным в нее фиксирующимся в рабочем положении штоком, конец которого, расположенный внутри указанной втулки, выполнен в виде иглы, изменяющей проходное сечение капиллярного канала при вращении штока, а другой конец этого штока образует свободный конец силового штока.A piezo actuator, including a closed oil chamber, in which there is a piston dividing the chamber into two parts with a capillary channel acting as a hydraulic resistance, as well as two power rods and a ballast chamber, characterized in that the power rods are opposite attached to the piston with a capillary channel, and their free the ends are extended outside the oil chamber and one of these ends is located in the ballast chamber, while one of the power rods consists of a sleeve with a rod screwed into it and fixed in the working position, the end of which o, located inside the specified sleeve, made in the form of a needle that changes the flow area of the capillary channel during rotation of the rod, and the other end of this rod forms the free end of the power rod.
RU2017100547A 2017-01-11 2017-01-11 Piezo drive RU2647528C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100547A RU2647528C1 (en) 2017-01-11 2017-01-11 Piezo drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100547A RU2647528C1 (en) 2017-01-11 2017-01-11 Piezo drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2647528C1 true RU2647528C1 (en) 2018-03-16

Family

ID=61627628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017100547A RU2647528C1 (en) 2017-01-11 2017-01-11 Piezo drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2647528C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU194695A1 (en) * В. Н. Мамуна , Б. В. Уль нинский HYDRAULIC TIME RELAY
SU417614A1 (en) * 1971-02-26 1974-02-28
SU652367A1 (en) * 1977-09-21 1979-03-15 Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт Piezoactuator
SU1051249A1 (en) * 1982-01-15 1983-10-30 Казахский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности Deep-well sampler of non-flowthrough type
CN104389838A (en) * 2014-10-23 2015-03-04 西安思坦仪器股份有限公司 Hydraulic driving system for driving electrode telescoping ram

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU194695A1 (en) * В. Н. Мамуна , Б. В. Уль нинский HYDRAULIC TIME RELAY
SU252249A1 (en) * В. Н. Мамуна, Ю. А. Шмелев , Б. В. Уль нинский Всесоюзный нефтегазовый научно исследовательский институт DEEP PISTON SAMPLER
SU417614A1 (en) * 1971-02-26 1974-02-28
SU652367A1 (en) * 1977-09-21 1979-03-15 Всесоюзный нефтегазовый научно-исследовательский институт Piezoactuator
SU1051249A1 (en) * 1982-01-15 1983-10-30 Казахский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефтяной Промышленности Deep-well sampler of non-flowthrough type
CN104389838A (en) * 2014-10-23 2015-03-04 西安思坦仪器股份有限公司 Hydraulic driving system for driving electrode telescoping ram

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2015324684B2 (en) Apparatus and method for providing a fluid sample in a well
US9828831B2 (en) Bridge type concentric continuously adjustable water distributor
RU2016146220A (en) VALVE FOR ACCOMMODATION OF GRAVEL PACKING IN A WELL BORE
US20080053212A1 (en) Flow Control Valve and Method
RU2647528C1 (en) Piezo drive
RU2020106414A (en) BOREHOLE DISCHARGE WITH OSCILLATING DAMPER
RU2020130834A (en) DOWNHOLE DEVICE
RU2567919C1 (en) Sucker rod pumping unit
RU2681021C1 (en) Oil well pump
RU2548286C1 (en) Device to force fluid into injection well
CN109260766B (en) Oil-water separation device
RU194160U1 (en) Deep sampling device
RU2521872C1 (en) Garipov hydraulic control
RU2611812C1 (en) Subsurface pycnometer "pentometr"
RU2684517C1 (en) Oil well pump
RU191989U1 (en) Borehole Camera
RU2601354C1 (en) Formation testing device
SU900156A1 (en) Sampler
RU2237163C1 (en) Device for control of fluid inflow
RU2565619C1 (en) Bidirectional oil well pump
RU2810660C1 (en) Device for pulsed fluid injection and reservoir development
SU1208216A1 (en) Sampler
RU2175388C2 (en) Device to take samples of stratal fluids from borehole
RU2559206C1 (en) Downhole pump unit
RU2618713C2 (en) Installation for simultaneous-separate operation of two layers of one well