专利名称：自适应压力平衡式气压波发讯结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及工作在(外部)高压环境下保持气弹气压波正常发讯功能的一种结构。
背景技术：
石油存储于地层中，由于地层的复杂性，石油在开采的不同阶段对每口油井供液量是不同的。为了掌握油层对每口油井的供液量，就需要实时监测油井内的动液面，而使用弹簧推动柱塞压缩气室的气体，产生高压气压波作为讯号源，通过测量回声波的反射时间进而求出动液面的位置，是目前经常使用的一种技术。但是，该技术常常受到被测套管内气体压力的影响，无法正常工作。这是因为，出现了由弹簧推动的柱塞所产生气体压力小于(外部)套管内的气体压力的情况，这种情况在大多数油井上都会发生。这就限制了该技术的使用范围。发明内容针对目前该技术在实际使用中所存在的问题，本发明使用了一种自适应压力平衡式气压波发讯结构。本发明的主要特征是将讯号源改造成由上、下两个密封的工作室组成，带斜倒角的工作柱塞(1)可将两个工作室阻断或导通；导通时下工作室(8) 的高压气体进入上工作室(9)，实现压力平衡；阻断时工作柱塞(1)便进入压缩气体准备状态，发讯时将下工作室(8)内的气体压缩并通过连接孔(7)排入工作腔(11)内，完成发讯功能。为了实现上述目的，对工作柱塞(1)的工作行程作了改进，工作柱塞(1)除了正常的压缩气体的工作行程Y外，另增加了一个附加导通行程L。工作柱塞(1)设计成带斜倒角的结构，是为了确保工作柱塞(1)与密封环(2)脱离或进入接触时保护密封环(2)不被损坏。需要说明的一点的是不管套管内的压力如何变化，本发明的结构始终使上、下两个密封的工作室内的压力保持一致，也就是说本发明的结构具有自适应套管压力的功效。下面结合说明书附图和实施实例对本发明做进一步说明。
附图1是本发明的基本结构及上、下两个工作室导通时的工作原理图。附图2是上、下两个工作室被阻断时并进入发讯前准备阶段的工作原理图。附图3是丝杠复位示意图。
具体实施方式
附图1显示了本发明的具体结构示意图。本发明的主要结构是由带斜倒角的工作柱塞(1)及上工作室(9)和下工作室(8)组成。其中，下工作室(8)通过连接孔(7)与高压工作腔(11)相连，而高压工作腔(11)与套管直接相连。本发明的带斜倒角的工作柱塞(1)与密封环(2)之间因附加导通行程L而形成了间隙，使上工作室(9)和下工作室(8)在附图1所示的状态下为相通的，两个工作室的气体压力与油井套管内的压力是一样的。其它辅助结构为工作柱塞(1)的中部通过螺帽(10)与丝杠(4)连接，所以通过旋转丝杠(4)便可以使工作柱塞(1)上、下移动。工作柱塞(1)上部的凸起(5)与安装在气弹体(6)上的活动扳机C3)相互配合， 可在大弹簧(1 压缩状态下将工作柱塞(1)固定在气弹体(6)的上部。气弹体(6)的上部安装有减速机(13)和电动机(14)，减速机(13)的输出轴与旋转丝杠(4)固连，由电动机(14)提供的旋转动力通过减速机(13)的增矩后，可使旋转丝杠 (4)产生旋转运动，带动工作柱塞(1)上、下移动。为了保证一定的气体排出量，工作柱塞(1)的截面积必须设计的足够大，由于动力的限制，大弹簧(1 的推力不可能无限大，因此，对应于工作柱塞(1)的截面积，压缩时下工作室(8)内的发讯气体的压差一般不超过1. 5Mpa。所以当套管内气体压力超过1. 2Mpa 时，整个发讯装置就很难正常工作。与套管相连的高压工作腔(11)由于引入了套管内的高压气体，并通过连接孔(7) 将高压气体引入了下工作室(8)。工作室(8)内高压气体对工作柱塞(1)产生一个向上的推力，该力在丝杠的控制下压缩大弹簧(12)，当工作柱塞(1)走完了附加导通行程L 后，工作柱塞(1)下部的斜倒角脱离与密封环( 的接触，斜倒角与密封环( 之间的环型间隙将下工作室(8)内高压气体引入了上工作室(9)，在工作柱塞(1)的背面形成了背压， 与原来向上的推力平衡，使大弹簧(12)恢复了原有的推力。当本发明的结构完成了压力平衡工况后，便进入了发讯前准备工况，该工况有三个阶段。即工作室被阻断阶段、丝杠复位阶段和发讯阶段。工作室被阻断阶段附图2是上、下两个工作室被阻断时，附加导通行程L = 0时的示意图，该阶段丝杠(4)反转，工作柱塞(1)在大弹簧(12)的作用下，向下移动一段距离 L，但因工作柱塞(1)上部的凸起(5)被安装在气弹体(6)上的活动扳机(3)阻挡，工作柱塞(1)被迫停留在气弹体(6)的上部。丝杠复位阶段附图3是丝杠复位结束时的示意图，该阶段丝杠(4)继续反转使得螺帽(10)脱离工作柱塞(1)，预留出工作柱塞(1)压缩下工作室(8)内气体时的工作行程。发讯阶段该阶段丝杠(4)继续反转并触动活动扳机(3)，大弹簧(12)推动工作柱塞(1)迅速向下移动，在工作室(8)内产生高压气压波形成讯号源。由于两个工作室的气体压力是与油井套管内的压力是一样的，所以，本发明的结构可确保高压气压波形成讯号源比套管内的压力高出约1. 2Mpa左右。
权利要求
1.一种自适应压力平衡式气压波发讯结构，其特征在于该结构是由上、下两个工作室组成，带斜倒角的工作柱塞(1)可将两个工作室阻断或导通；导通时下工作室(8)的高压气体进入上工作室(9)，实现压力平衡；阻断时工作柱塞(1)便进入压缩气体准备状态，发讯时将下工作室(8)内的气体压缩并排入工作腔(11)内。
2.根据权利要求1所述的自适应压力平衡式气压波发讯结构，其特征在于工作柱塞 ⑴除了正常工作行程Y夕卜，另增加了一个附加导通行程L。
全文摘要
一种自适应压力平衡式气压波发讯结构。由上、下两个密封的工作室组成，带斜倒角的工作柱塞(1)可将两个工作室阻断或导通；导通时下工作室(8)的高压气体进入上工作室(9)，实现压力平衡；阻断时工作柱塞(1)便进入压缩气体准备状态，发讯时将下工作室(8)内的气体压缩并通过连接孔(7)排入工作腔(11)内，完成发讯功能。
文档编号E21B47/04GK102191934SQ20101012104
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者许楠 申请人:许楠