Устройство для управления рабочими органами скважинных приборов

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин Цель изобретения - повышение надежности и КПД при обеспечении управления исполнительными механизмами по заданной программе Устрво содержит электромагнит 5 с якорем 6, связанным с распределителями 10, 11, 12, управляющими исполнительными механизмами Последние выполнены в виде гидроцилиндров 13 14, 15 Стопорные механизмы 7, 8 у имеют ведущие 18 19, 20 и ведомые 21, 22 23 звенья выпопненные в виде шлицевых стержней и охватывающей их шлицевой втулки На торцах шлицевых стержней выполнены скошенные зубья для взаимодействия между собой по поверхности скоса На торце шлицевой втулки выполнены скошенные зубья и торцовые пазы, проходящие через впадины зубьев Яхорь 6 электромагнита 5 соединен с ведущими 18 19, 20 звеньями каждого стопорного механизма 7, 8, 9 Ведомые 21 22 23 звенья соединены с соответствующими распределителями 10, 11, 12 При работе тарелка 17 перемещает возвратную пружину 16 и ведущие звенья 21 и 23 В результате перемещаются управляющие элементы распределителей 10 и 12 После перемещения ведущих звеньев 18 начинается движение выходного звена 22 и все выходные звенья 21, 22, 23 движутся одновременно О 00 о о 15

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 B 47/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТБУ

Л

21

1

Ы

22

Д

11

12

/, 1

/ 7 (21) 4756185/03 (22) 09.11.89 (46) 30.12,91. Бюл. N 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин (72) В. П. Дробков (53) 550.83,002:622.241(088.8) (56) Бродский П, А„Фионов А, И., Тальнов

В, Б. Опробование пластов приборами на кабеле. M .. Недра, 1974, с. 92.

Аппаратура опробования и испытания пластов приборами на кабеле ОИПК-1, Техническое описание и инструкция по эксплуатации. AXA 2.837,00.ТО. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ (57) Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, Цель изобретения — повышение надежности и КП4 при обеспечении управления исполнительными механизмами по заданной программе, Устрво содержит электромагнит 5 с якорем 6, связанным с распределителями 10, 11. 12, управляющими исполнительными механизмами. Последние выполнены в виде гидроцилиндров 13, 14, 15. Стопорные механизмы 7, 8, 9 имеют ведущие 18, 19, 20 и ведомые 21, 22, 23 звенья, выполненные в виде шлицевых стержней и охватывающей их шлицевой втулки. На торцах шлицевых стержней выполнены скошенные зубья для взаимодействия между собой по поверхности скоса. На торце шлицевой втулки выполнены скошенные зубья и торцовые пазы, проходящие через впадины зубьев. Якорь 6 электромагнита 5 соединен с ведущими 18, 19, 20 звеньями каждого стопорного механизма 7, 8, 9, Ведомые 21, 22. 23 звенья

„„5U„„1701899 А1 соединены с соответствующими распределителями 10, 11, 12, При работе тарелка 17 перемещает возвратную пружину 16 и ведущие звенья 21 и 23, В результате перемещаются управляющие элементы распределителей 10 и 12. После перемещения ведущих звеньев 18 начинается движение выходного звена 22 и все выходные звенья 21, 22, 23 движутся одновременно.

1701899

15

ЗО

35 стержня.

После прекращения подачи импульса напряжения на электромагнит 5, якорь 6 под действием пружины 16 возвращается в исходное положение. В итоге происходит пеИзобретение относится и. устройствам для промыслово-геофизических исследований скважин и проведения в них технических операций, и может быть использовано, например, в опробователях пластов на кабеле, В технике исследования скважин приборами на кабеле известны конструкции, содержащие электромагнит с якорем, связанным с распределителем, управляющим исполнительными механизмами, где расйределителем является цилиндрический четырехщелевой золотник, а исполнительными механизмами — гидроцилиндры. К таким п риборам относятся ОП Н-140, ОПК-7 — 10, ОИПК-1 и др.

Якорь электромагнита имеет два положения "Включено", "Выключено". В исходное положение якорь возврашается под действием возвратной пружины. В соответствии с положениями якоря гидроцилиндры имеют два положения, Их штоки либо вдвинуты, либо выдвинуты, иные варианты невозможны.

Операции, выполняемые исполнительными механизмами в этих приборах, могут производиться только параллельно по причине двух положений распределителя, Например, в приборе ОПК-7-10 прижим герметизирующего башмака и открытие клапана пробосборника осуществляются одновременно, В результате возможно нежелательное попадание бурового раствора в пробосборник. В течение всего времени отбора пробы (до нескольких десятков минут) электромагнит находится под напряжением, т.е, потребляет энерги|о и занимает жилу кабеля, которую можно было бы использовать для передачи полезной информации. Такие устройства обладают н.лзким КПД в линии управления. При случайном исчезновении напряжения в цепи управления электромагнитом в режиме

"Включено" даже за очень короткий промежуток времени (в течение 1 с), может произойти произвольное переключечие распределителя, что приводит к непроизводительному расходу рабочей жидкости в гидросистеме и, в конечном итоге. к браку в реключение распределителей в новое фиксированное положение. После этого включают насос 2 и производят необходимую работу гидроцилиндрами 13, 14 и 15, 12 ил. исследовательской работе, что свидетельствует о недостаточной надежности позиционирования, Использовать такое устройство для осуществления последовательного управления исполнительными механизмами или по заданной программе при наличли одного электромагнита не представляется возможным.

Цель изобретения — повышение надежности и КПД при обеспечении управления исполнительными механизмами по заданной программе от одного электромагнига.

На фиг, 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — стопорный механизм для трех возможных комбинаций положений распределителей за цикл при обесточейном электромагните; на фиг, 3 — 5— проекции ведомого звена; на фиг. 6 — 8 — проекции ведущего звена; на фиг. 9 — 11 — проекции втулки; на фиг. 12 — развертка втулки, Устройство содержит корпус скважинного прибора 1, насос 2 высокого давления, емкость 3 с рабочей жидкостью, отделенной от окружающей среды поршнем-компенсатором 4, электромагнит 5 с якорем 6, стопорными механизмами 7 — 9, распределителями

10 — 12 и исполнительными механизмами, выполненными в виде гидроцилиндров 1315, Якорь 6 электромагнита поджат возвратной пружиной 16 через тарелку 17, жестко связанную с ним. Ведущие звенья 18 — 20 с;гопорных механизмов 7 — 9 могут взаимодействовать с тарелкой 7 в зависимости от положения выходных звеньев 21-23, снабженных возвратными пружинами 24-26, Ведомые звенья 21 — 23 связаны с управляющими элементами распределителей 10-12.

Насос 2 высокого давления, емкость 3, гидрораспредели-.ели 10 — 12 и гидроцилиндры

13-15 связаны энергетическими линиями связи, представляющими собой гидролинии высокого давления 27, низкого давления 28, рабочего хода 29, обратного хода 30, Ведущее звено 18 выполнено в виде шлицевого

На фиг, 2 показана конструкция стопорного механизма 7, который состоит из ведущего звена 18, втулки 31, ведомого звена

1701899

0

t5

55 (шлицевого стержня, 32. Втулка 31 закреплена в корпусе 1 от проворота винтом 33.

Ведомое звено 32 связано с выходным звеном 21 посредством подшипника 34 качения, с ведущим звеном 18 посредством направляющей втулки 35, а с возвратной пружиной 24 — тарелкой 36, Ведомое звено

32 имеет нару>кные зубья 37 (фиг, 3 и 4) со скосами 38 (фиг. 5). Диаметр выступов зубьев ведомого звена 32 имеет большую величину. чем диаме р впадин зубьев втулки 31.

Ведущее звено 18 имеет наружные зубья 39 (фиг. 6 v 7) со скосами 40(фиг. 8), Втулка 31 имеет внутренние зубья 41 со скосами 42, идентичными скосам 40 зубьев 39 ведущего звена 18, и торцовые пазы 43, проходящие через впадины зубьев и выполненные на величину Н. В исходном положении зубья

37 ведомых звеньев 32 стопорных механизмов 7 и 9 находятся в пазах 43 втулок 31, а зубья ведомого звена стопорного механизма 8 — во впадинах 44 втулки 31, образованных зубьями 41 и скосами 42 (фиг, 12).

Ус-:ройство работает следующим образом.

С наземного пульта управления подается на обмотку электромагнита 5 импульсное напряжение, длительностью которого обусловлена временем перемещения якоря 6 на величину хода. Тарелка 17 перемещает возвратную пружину 16 и ведущие звенья 18 и

20. Званья 18 и 20, взаимодействуя через ведомые звенья 21 и 23, перемещаютуправляющие элементы гидрораспределителей

10 и 12. После перемещения ведущих звеньев 18 на величину Н (фиг, 2 и 12) начинается движение выходного звена 22 и все выходные звенья 21-23 движутся одновременно.

Ведомые звенья 32, переместившись на расстояние Н (фиг. 12), под действием возвратных пружин 24 (фиг. 2) начинают проворачиваться вокруг оси, так как теперь зубья

41 втулок 31 уже не препятствуют вращению ведомых звеньев 32, Происходит относительное скольжение зубьев 37 и 39 по поверхностям скосов 38 и 40 (фиг. 3, 4, 5, 7, 8), что приводит к перестановке зубьев 37 ведомых звеньев 32 в последующие впадины зубьев 41 втулок 31 (фиг. 9,10, 12).

Далее происходит прекращение подачи импульса напряжения на электромагнит.

Якорь 6 под действием пружины 16 возвращается в исходное положение. Возвратные пружины 24-26 (фиг, 1) через выходные звенья 21 — 23 воздействуют на ведомые звенья 32, которые в зависимости от порядка расголожения пазов 43 на втулке 31 и положения зубьев 37 или возвращаются в исходное положение, если зубья 37 попадают в пазы 43, или удерживаются в положении, отличном от исходного на величину Н, если зубья 37 попадают во впадины 44 втулки 31 (фиг. 3, 4, 12). Положением ведомых звеньв 32 определяются положения выходных звеньев 21 — 23 и соответствующие положения гидрораспределителей 10 — 12 (фиг. 1).

Происходит переключение гидрораспределителей в новое фиксированное положение, После этого включают насос 2 высокого давления и производят необходимую работу гидроцилиндрами 13 — 15, Последующие переключения производятся аналогичным образом. Устройство позволяет управлять исполнительными гидроцилиндрами по заданной программе.

Число операций за цикл, т.е, за полный оборот ведомого звена вокруг оси, тем больше, чем больше зубьев на втулке. Порядок последовательности проведения операций определяется порядком последовательности расположения пазов на втулке. Варьируя этими элементами, можно добиться управления сколько угодно большим количеством исполнительных механизмов при самой разнообразной последовательности и параллельности выполнения операций.

Каждое положение гидрораспределителя остается фиксированным npl1 обесточенном электромагните, что позволяет задействовать жилу питания электромагнита, например, для передачи информации от датчика давления. Энергия, затрачиваемая для питания электромагнита. сокращается в сотни и тысячи раз по сравнению с устройствами, использующими ток удержания электромагнита во включенном положении, такими как ОПК вЂ” 7 — 10, ОИПК вЂ” 1 и др, Это повышает КПД в линии управления.

Не менее важным достоинством является высокая надежность, которая обеспечивается независимостью положения гидрораспределителей устройства от случайных разрывов в цепи питания электромагнита, случающихся в цепи коллектора барабана кабеля при спуске и подъеме из-за изнашивания подвижных контактов. Такая причина может вызвать непредусмотренную работу гидроцилиндров во время спуско-подъемных операций и, как следствие— аварийную ситуацию в скважине или получение некачественной информации при измерении. Высокая надежность достигается выполнением операций при обесточенном электромагните.

Наибольший эффект заключается в широких возможностях применения гидропривода с однопроводным управлением в скважинных приборах, имеющих несколько исполнительных механизмов высокой мощ1701899 ности, работа которых должна осуществляться независимо один от другого.

Формула изобретения

Устройство для управления рабочими органами скважинных приборов, содержащее электромагнит с якорем, связанным с распределителями, управляющими исполнительными механизмами, о т л и «а ощ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и КПД, оно снабжено стопорными механизмами, включающими ведущие и ведомые звенья, выполненные в виде шлицевых стержней и охватывающей их шлицевой втулки, на торцах шлицевых стержней выполнены скошенные зубья для взаимодействия между собой по поверхности скоса, на торце шлицевой втулки также вы5 полнены скошенные зубья, идентичные скосам ведущего звена, и торцовые пазы, проходящие через впадины зубьев, диаметр выступов зубьев ведомого звена превышает диаметр впадин втулки, при этом якорь

10 электромагнита соединен с ведущим звеном каждого стопорного механизма, а ведомое звено — с соответствующим распределителем.

1701899

Составитель В.Дробков

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор И.Касарда

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4520 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5