專利名稱：一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微型液壓泵站領(lǐng)域，涉及一種石油鉆探自動垂直鉆井工具中的微型液壓泵站，具體涉及一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站。
背景技術(shù)：
在西部石油勘探的過程中，遇到防斜快打的技術(shù)難題。由于西部鉆井遇到高陡構(gòu)造地層，井深相對較深，大多井深在5000m以上，垂直井段3500m左右。井易斜，鉆速低，防斜打快非常困難，已成為制約西部油氣開發(fā)的瓶頸，同時東部及其他很多地區(qū)都有嚴(yán)重的井斜問題。高陡構(gòu)造引起的低鉆速和大井斜，嚴(yán)重制約勘探開發(fā)周期，威脅西氣東輸基地的氣源供應(yīng)和國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)。從目前石油鉆探技術(shù)發(fā)展的狀況來看，自動垂直鉆井技術(shù)是解決井斜的有效方法。自動垂直鉆井系統(tǒng)是一種能夠自動有效控制井斜、保證鉆頭始終沿垂直方向鉆進(jìn)的機(jī)電液集成鉆井裝置。液壓泵站是自動垂直鉆井工具的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是實現(xiàn)系統(tǒng)導(dǎo)向和糾斜功能的重要組成部分。它根據(jù)控制信號，在近鉆頭處產(chǎn)生徑向集中力，來控制鉆頭產(chǎn)生造斜力，達(dá)到糾斜的目的。作為自動垂直鉆井工具的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，液壓泵站的穩(wěn)定性與可靠性將直接影響自動垂直鉆井工具的糾斜能力。在石油鉆探中，垂直鉆井工具的工作環(huán)境為井下高溫、高壓、強(qiáng)振的泥漿環(huán)境，因此液壓系統(tǒng)的設(shè)計需要解決以下幾個方面的問題(1)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)受鉆具直徑的限制，其結(jié)構(gòu)尺寸極為緊湊，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上需進(jìn)行高度集成化；(2)在鉆進(jìn)的過程中，導(dǎo)向塊受到的壓力變化大，要保證壓力輸出相對穩(wěn)定；C3)承受超常的高溫和高壓環(huán)境；(4)零外部泄漏；( 承受強(qiáng)烈沖擊、震動；(6)需設(shè)置可靠的內(nèi)外壓力平衡裝置；需進(jìn)行模塊化設(shè)計，方便現(xiàn)場更換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種高溫高壓環(huán)境下工作微型泵站，包括液壓腔、壓力傳感器艙、推力柱塞腔和平衡油液腔；所述液壓腔內(nèi)部充滿液壓油，且在液壓腔內(nèi)部集成有微型電機(jī)、微型油泵、集成閥塊；所述微型電機(jī)與微型油泵采用聯(lián)軸器連接，微型油泵出口與集成閥塊的進(jìn)油口相通， 集成閥塊中裝有固定節(jié)流閥，所述固定節(jié)流閥的回油口直接與液壓腔內(nèi)部油液相通，集成閥塊通過底部出油孔將油泵出口的高壓油引入到高壓油孔中；所述微型電機(jī)的控制線通過密封電連接器b引入到壓力傳感器艙中；所述壓力傳感器艙包含密封電連接器a、壓力傳感器、密封電連接器b，壓力傳感器安裝于壓力傳感器艙的底部，壓力傳感器的壓力檢測油口與高壓油孔相通，壓力傳感器的引出線與密封電連接器b的引出線分別焊接在密封電連接器a的焊杯上，壓力傳感器信號通過密封電連接器a與控制系統(tǒng)相互傳遞；所述推力柱塞腔包含推力柱塞和壓力平衡膠囊。推力柱塞底部通過高壓油孔與微
3型油泵相通，壓力平衡膠囊下端固定在本體上，上端固定在推力柱塞的頂部；所述平衡油液腔為壓力平衡膠囊與本體和推力柱塞形成的密閉空間，內(nèi)部充滿液壓油，通過低壓通油孔與液壓腔相通。如上所述的一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站，其中所述集成閥塊中另外安裝了兩位三通閥，兩位三通閥的高壓進(jìn)油孔與微型油泵的出口相通，兩位三通閥的低壓回油孔與液壓腔中的油液相通，兩位三通閥的負(fù)載輸出口則作為集成閥塊的壓力輸出口與高壓油孔相通。如上所述的一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站，其中所述集成閥塊中另外安裝了單向閥，單向閥入口接微型油泵出油口，單向閥出口接兩位三通閥的高壓進(jìn)油孔。如上所述的一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站，其中所述集成閥塊中另外裝了安全閥，安全閥的入口與微型油泵的出口相通，安全閥的出口與液壓腔中的油液相通。如上所述的一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站，其中所述微型油泵的入口處安裝有濾網(wǎng)式油濾。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明克服了鉆井時井下高溫高壓強(qiáng)振動以及空間結(jié)構(gòu)尺寸要求小的困難；實現(xiàn)了現(xiàn)場方便、快捷的更換；實現(xiàn)了高溫大壓差下密封的高可靠性；實現(xiàn)了微型泵站的內(nèi)外壓力平衡；解決了整機(jī)及其附屬件的防振問題。通過接收控制系統(tǒng)的驅(qū)動、控制信號，對外輸出穩(wěn)定可靠的液壓糾斜力。


圖1是本發(fā)明提供的一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是實施例1的局部組成圖；圖3是實施例2的局部組成圖；圖4是實施例3的局部組成圖；圖5是實施例4的局部組成圖；圖6是實施例5的局部組成圖；圖7是實施例6的局部組成圖；圖中，1.密封電連接器a、2.壓力傳感器、3.壓力傳感器艙、4.密封電連接器b、 5.液壓腔、6.微型電機(jī)、7.聯(lián)軸器、8.微型油泵、9.本體、10.集成閥塊、11.高壓油孔、 12.低壓通油孔、13.推力柱塞腔、14.推力柱塞、15.平衡油液腔、101固定節(jié)流閥、102.安全閥、103.兩位三通閥、104.單向閥。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站作進(jìn)一步介紹。實施例一如圖1、2所示，一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站包括液壓腔5、壓力傳感器艙3、推力柱塞腔13和平衡油液腔15。液壓腔5內(nèi)部充滿液壓油，且內(nèi)部集成的微型電機(jī)6、聯(lián)軸器7、微型油泵8、集成閥塊10等部件均浸泡在液壓油中；微型電機(jī)6與微型油泵8采用聯(lián)軸器7連接，微型油泵8的出口與集成閥塊10的進(jìn)油口相通，集成閥塊10中裝有固定節(jié)流閥101，固定節(jié)流閥101的回油口直接與液壓腔5內(nèi)部油液相通，集成閥塊 10通過底部出油孔將油泵出口的高壓油引入到高壓油孔11中。微型電機(jī)6的控制線通過密封電連接器b4引入到壓力傳感器艙3中。壓力傳感器艙3包含密封電連接器al、壓力傳感器2、密封電連接器b4，壓力傳感器2通過螺紋連接安裝于壓力傳感器艙3的底部，壓力傳感器2的壓力檢測油口與高壓油孔11相通，壓力傳感器2的引出線與密封電連接器b4的引出線分別焊接在密封電連接器 al的焊杯上，信號通過密封電連接器al與控制系統(tǒng)相互傳遞。推力柱塞腔13包含推力柱塞14和壓力平衡膠囊16。推力柱塞14底部通過高壓油孔11與微型油泵8相通，壓力平衡膠囊16下端固定在本體9上，上端固定在推力柱塞14 的頂部。平衡油液腔15為壓力平衡膠囊16與本體9和推力柱塞14形成的密閉空間，內(nèi)部充滿液壓油，通過低壓通油孔12與液壓腔5相通。本發(fā)明的工作原理如下在鉆井過程中，當(dāng)需要微型泵站工作時，由控制系統(tǒng)發(fā)出驅(qū)動信號經(jīng)由密封電連接器al、密封電連接器b4傳遞給液壓腔5內(nèi)部的微型電機(jī)6，驅(qū)動微型電機(jī)6拖動微型油泵8進(jìn)行轉(zhuǎn)動，微型油泵8從液壓腔5中吸入液壓油，微型油泵8輸出的液壓油一部分經(jīng)過固定節(jié)流閥101流回液壓腔5，從而在液壓回路中建立起工作壓力； 其余部分液壓油經(jīng)過高壓油孔11進(jìn)入推力柱塞14的底部，從而驅(qū)動推力柱塞14對外輸出垂直鉆井工具所需要的糾斜力。當(dāng)推力活塞14向外伸出時，上端固定在推力柱塞14頂部的壓力平衡膠囊16向內(nèi)收縮，使得平衡油液腔15中的油液通過低壓通油孔12流回液壓腔 5，以補(bǔ)償推力柱塞14向外伸出所需的液壓油。在上述過程中由壓力傳感器2通過高壓油孔11采集微型泵站工作壓力，并經(jīng)密封電連接器al輸送給控制系統(tǒng)。當(dāng)垂直鉆井工具糾斜動作完成后，需要微型泵站停止工作，并縮回推力柱塞14時，由控制系統(tǒng)發(fā)出指令使得微型電機(jī)6停轉(zhuǎn)，在外部壓力作用下，推力活塞14底部的液壓油經(jīng)固定節(jié)流閥101回流入液壓腔5中，并通過低壓通油孔12流回平衡油液腔15中，從而實現(xiàn)推力活塞14的縮回。實施例二 如圖3所示，本實施例與實施例一的不同之處在于集成閥塊10中另外安裝了兩位三通閥103，且兩位三通閥103的高壓進(jìn)油孔與微型油泵9的出口相通，兩位三通閥103的低壓回油孔與液壓腔5中的油液相通，兩位三通閥103的負(fù)載輸出口則作為集成閥塊10的壓力輸出口與高壓油孔11相通。其他組成或連接方式與實施例一相同。當(dāng)微型泵站需要對外提供糾斜力時，控制系統(tǒng)發(fā)出信號使兩位三通閥103開啟， 此時微型油泵9輸出的高壓油液通過兩位三通閥103后經(jīng)過高壓油孔11進(jìn)入推力柱塞14 底部；當(dāng)需要停機(jī)時，控制系統(tǒng)發(fā)出信號使兩位三通閥103關(guān)閉，此時推力柱塞14底部的液壓油在外力作用下通過兩位三通閥103快速地流回液壓腔5中。實施例三如圖4所示，本實施例與實施例二不同之處在于集成閥塊10中另外裝了單向閥104，單向閥104入口接微型油泵9出油口，單向閥104出口接兩位三通閥103的高壓進(jìn)油孔。其它其他組成或連接方式與實施例二相同。當(dāng)微型泵站需要保持推力柱塞14伸出狀態(tài)時，控制系統(tǒng)發(fā)出指令使微型油泵9停機(jī)，兩位三通閥103處于開啟狀態(tài)，這樣推力柱塞底部14的液壓油在單向閥104的反向截止功能的作用下處于保壓狀態(tài)，不流回液壓腔5中。實施例四、五、六如圖5、6、7所示，在實施例一、二、三的基礎(chǔ)上，集成閥塊10中另外裝了安全閥102構(gòu)成了實施例四、五、六，且安全閥102的入口與微型油泵9的出口相通，安全閥102的出口與液壓腔5中的油液相通。其他組成或連接方式分別與實施例一、二、三相同。當(dāng)本發(fā)明在工作中遇到突發(fā)情況造成系統(tǒng)壓力升高超過安全閥102的開啟壓力時，安全閥102開啟，使高壓油流回液壓腔5中，從而對系統(tǒng)起到保護(hù)作用。為了對系統(tǒng)油液起到清潔作用，可基于上述實施例，在微型油泵9的入口處安裝有濾網(wǎng)式油濾。
權(quán)利要求
1.一種高溫高壓環(huán)境下工作微型泵站，其特征在于包括液壓腔(5)、壓力傳感器艙 (3)、推力柱塞腔(1 和平衡油液腔(1 ；所述液壓腔(5)內(nèi)部充滿液壓油，且在液壓腔內(nèi)部集成有微型電機(jī)(6)、微型油泵⑶、集成閥塊(10)；所述微型電機(jī)(6)與微型油泵⑶采用聯(lián)軸器(7)連接，微型油泵⑶出口與集成閥塊(10)的進(jìn)油口相通，集成閥塊(10)中裝有固定節(jié)流閥(101)，所述固定節(jié)流閥(101)的回油口直接與液壓腔(5)內(nèi)部油液相通，集成閥塊(10)通過底部出油孔將油泵出口的高壓油引入到高壓油孔(11)中；所述微型電機(jī) (6)的控制線通過密封電連接器b (4)引入到壓力傳感器艙(3)中；所述壓力傳感器艙C3)包含密封電連接器a(l)、壓力傳感器O)、密封電連接器M4)， 壓力傳感器( 安裝于壓力傳感器艙(3)的底部，壓力傳感器O)的壓力檢測油口與高壓油孔(11)相通，壓力傳感器⑵的引出線與密封電連接器M4)的引出線分別焊接在密封電連接器a(l)的焊杯上，壓力傳感器( 信號通過密封電連接器a(l)與控制系統(tǒng)相互傳遞；所述推力柱塞腔(1 包含推力柱塞(14)和壓力平衡膠囊(16)。推力柱塞(14)底部通過高壓油孔(11)與微型油泵(8)相通，壓力平衡膠囊(16)下端固定在本體(9)上，上端固定在推力柱塞(14)的頂部；所述平衡油液腔(15)為壓力平衡膠囊(16)與本體(9)和推力柱塞(14)形成的密閉空間，內(nèi)部充滿液壓油，通過低壓通油孔(1 與液壓腔( 相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站，其特征在于所述集成閥塊(10)中另外安裝了兩位三通閥(103)，兩位三通閥(103)的高壓進(jìn)油孔與微型油泵 (9)的出口相通，兩位三通閥(103)的低壓回油孔與液壓腔(5)中的油液相通，兩位三通閥(103)的負(fù)載輸出口則作為集成閥塊(10)的壓力輸出口與高壓油孔(12)相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站，其特征在于所述集成閥塊(10)中另外安裝了單向閥(104)，單向閥(104)入口接微型油泵(9)出油口，單向閥(104)出口接兩位三通閥(103)的高壓進(jìn)油孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站，其特征在于 所述集成閥塊(10)中另外裝了安全閥(102)，安全閥(102)的入口與微型油泵(9)的出口相通，安全閥(102)的出口與液壓腔(5)中的油液相通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站，其特征在于 所述微型油泵(9)的入口處安裝有濾網(wǎng)式油濾。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站，其特征在于所述微型油泵(9)的入口處安裝有濾網(wǎng)式油濾。
全文摘要
本發(fā)明屬于微型液壓泵站領(lǐng)域，涉及一種石油鉆探自動垂直鉆井工具中的微型液壓泵站，具體涉及一種高溫高壓環(huán)境下工作的微型泵站。該液壓泵站包括液壓腔、壓力傳感器艙、推力柱塞腔和平衡油液腔；液壓腔內(nèi)部充滿液壓油，且內(nèi)部集成有微型電機(jī)、微型油泵、集成閥塊；壓力傳感器艙包含密封電連接器a、壓力傳感器、密封電連接器b；推力柱塞腔包含推力柱塞和壓力平衡膠囊。平衡油液腔為壓力平衡膠囊與本體和推力柱塞形成的密閉空間，內(nèi)部充滿液壓油。本微型泵站克服了鉆井時井下高溫高壓強(qiáng)振動以及空間結(jié)構(gòu)尺寸要求小的困難，通過接收控制系統(tǒng)的驅(qū)動、控制信號，對外輸出穩(wěn)定可靠的液壓糾斜力。
文檔編號F15B11/02GK102400965SQ20111033588
公開日2012年4月4日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者劉會祥, 張文海, 張朝陽, 秦二衛(wèi), 羅翔, 肖守敏, 韓志富, 高航 申請人:中國運載火箭技術(shù)研究院, 北京天高智機(jī)技術(shù)開發(fā)公司