[發明專利]活塞式負壓脈沖波發生和檢測裝置

無效

• 申請號: 201010278599.7
• 申請日: 2010-09-13
• 公開（公告）號: CN102400680A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 許楠
• 申請（專利權）人: 昆山中慈工控科技開發有限公司
• 主分類號: E21B47/16
• 分類號: E21B47/16;E21B47/047
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域??本發明是一種能產生負壓脈沖波的機械裝置，用于自動檢測油井動液面的訊號發生和數據采集的技術領域。

背景技術??在油井機械采油的管理工作中，需要不斷對每口油井的動液面進行人工采集，這種動液面數據采集所用的發訊裝置均為氣壓波訊號。其產生的方法主要有四種，第一種是利用空爆彈的火藥燃燒產生氣壓波訊號；第二種是利用油井套管內的高壓氣體，使用放氣閥瞬間外放的壓力能產生氣壓波訊號；第三種是利用高壓氮氣瓶儲存能量使用放氣閥瞬間釋放的壓力能產生氣壓波訊號；第四種是利用儲存能量的彈簧瞬間所釋放的機械能推動活塞或柱塞產生氣壓波訊號。前兩種發訊的方法均存在使用方面的安全隱患，其使用范圍受到限制；第三種方法需要不斷給氮氣瓶補充能量；第四種結構復雜；因此這些方法很難適應油田現場的惡劣工作條件。

發明內容??針對目前該領域中為實現自動測量油井動液面所使用的發訊裝置存在的技術問題，本發明使用了一種活塞式負壓脈沖波發生和檢測裝置來實現由計算機控制的自動發訊功能。本發明的活塞式負壓脈沖波發生裝置是通過活塞在往復周期運動中使用一套特殊的機械機構形成一個緩慢推出和快速復位的運動規律，通過活塞的快速復位運動，在活塞快速退出的空間形成局部的低壓區域實現發出負壓脈沖波的目的。本發明裝置由活塞1、主動單臂2、小傳動軸3、變徑的大活動度輪盤4、主傳動軸5、復位彈簧6、電機減速機7和傳感器8、連接頭9及箱體組成。其中主動單臂2、小傳動軸3和變徑的大活動度輪盤4構成了一套特殊的傳動機構；該特殊的傳動機構的特征是在變徑的大活動度輪盤4的與小傳動軸3同半徑的位置上，開了一個45度～90度左右的同徑圓槽，該同徑圓槽使得主動單臂2與變徑的大活動度輪盤4之間形成了一個45度～90度的運動死區；該運動死區在活塞1不同運動階段的作用是不同的，在活塞1緩慢推出階段，主動單臂2作為動力輸入端，變徑的大活動度輪盤4要滯后45度～90度才能隨主動單臂2做同步運動；當活塞1到達上死點后進入快速復位階段，由于活塞1受到了復位彈簧6向下的作用力，該力在旋轉運動的前進方向上產生一個分力，這個分力使變徑的大活動度輪盤4產生一個45度～90度的消除死區的向前自由運動，該運動使得活塞1失去向上的作用力的支撐而在復位彈簧6向下的作用力下快速復位。在本發明裝置內的活塞1的上部位置安裝有微音器8。

下面結合說明書附圖1和實施實例對本發明做進一步說明。

附圖說明??附圖1是本發明的結構原理示意圖，左圖為側視圖。在附圖1中由安裝有微音傳感器8的密閉外殼與能上下運動的活塞1組成一個發迅裝置內部的密閉工作容腔；工作時又通過焊接在密閉外殼上的連接頭9將本發訊裝置內部的密閉工作容腔與油井套管連接在一起，形成一個大的密閉工作容腔，連接頭9右部變細的小孔會將本發訊裝置與油井套管所形成的大密閉容腔相對隔離開來；帶減速裝置的電動機7固定在機體的下部右側，通過傳動套拖動主傳動軸5作旋轉運動，主傳動軸5通過平鍵與主動單臂2固連并通過固定在主動單臂2上的小傳動軸3帶動變徑的大活動度輪盤4一起作旋轉運動；變徑的大活動度輪盤4本身除了通過中心的孔與主傳動軸5相連接外，還通過與中心孔一定半徑的45度～90度左右的同徑圓槽與主動單臂2上的小傳動軸3相連，形成45度～90度的自由行程；該自由行程使得變徑的大活動度輪盤4成為具有局部自由度的可獨立運動的從構件。

具體實施方式??本發明的活塞式負壓脈沖波發生和檢測裝置的工作可分成三個步驟：首先由帶減速裝置的電動機7通過傳動套拖動主傳動軸5作順時針旋轉運動；主傳動軸5通過平鍵迫使與之固連的主動單臂2亦作順時針旋轉運動；該旋轉運動理應通過固定在主動單臂2上的小傳動軸3帶動變徑的大活動度輪盤4一起作旋轉運動，但由于變徑的大活動度輪盤4有活塞1的限制并且還有其特有的自由行程，暫時還無法作順時針旋轉運動；正如附圖1左圖中變徑的大活動度輪盤4用實線所表示的一樣，此時，主動單臂2上的小傳動軸3還在變徑的大活動度輪盤4上的環形孔的上邊緣位置，無法推動變徑的大活動度輪盤4做順時針旋轉運動，活塞1亦停留在下死點位置。第二步，當主動單臂2沿著順時針旋轉運動距離超過變徑的大活動度輪盤4的45度～90度的環形孔所形成的自由行程后，與主動單臂2上固連的小傳動軸3碰上了變徑的大活動度輪盤4上的環形孔的下邊緣，變徑的大活動度輪盤4才在主動單臂2上固連的小傳動軸3的推動下，被迫與小傳動軸3和主動單臂2作同步順時針旋轉運動；迫使活塞1沿著變徑的大活動度輪盤4的變化半徑線向上運動，此時發訊腔內的介質(氣體)被迫通過連接頭9右部變細的小孔排入套管腔；由于活塞1的上行速度比較慢，發訊腔內介質壓力僅有微小的變化。第三步是發訊工況，當活塞1沿著變徑的大活動度輪盤4的變化半徑線向上運動達到最高點，附圖1左圖中，用雙點劃線標出的是變徑的大活動度輪盤4的臨界工作點，若主動單臂2再向順時針方向運動很小的一段距離，具有局部自由度的變徑的大活動度輪盤4在大彈簧6推動活塞1的作用力下，迅速沿順時針的方向運動45度～90度，此時失去了支撐的活塞1會在大彈簧6和發訊腔內介質壓力的雙作用下沿著垂直方向向下快速復位運動，使得發訊腔內產生了瞬時的負壓，該負壓對于原來發訊腔內的壓力相對較低，至此一個低壓波訊號便產生了。這個低壓波訊號會通過被接收腔內的微音傳感器8產生電壓訊號；同時該低壓波訊號還會通過連接頭9右部變細的小孔進入油井套管腔內，直達油井動液面并產生回波訊號。回波訊號沿套管腔返回接收腔時，作用在接收腔內的微音傳感器8上再次產生電壓訊號；對微音傳感器8上的兩次訊號的時間差進行統計和計算，并根據訊號在介質中的傳播速度便可求出動液面的實際深度來。