一种拔插式可自锁精密抽吸地层流体控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及井下取样领域，特别是涉及一种方便独立安装和拆卸的拔插式可自锁精密抽吸地层流体控制装置。


背景技术：

2.随着石油行业的发展，石油开采勘探技术也不断更新，地层取样仪器一直是石油勘探领域中勘探设备的一个重要组成部分，其用于测量当前钻井的各种数据，如倾斜度、油质、地下油量等。而地层取样仪器一般安装在能够随时在井下指定位置支撑停留的推靠器上。
3.在对井下液体进行取样时，需要通过推靠器上安装的取样装置实现，而一台推靠器往往安装有多个取样装置，以达到一次下井多次取样的目的，每个取样装置至少要具备独立通断的能力，以防止样品混淆，因此就需要针对各取样装置分别进行控制。
4.现有的取样装置一般直接设置成相应的取样短节，通过两端与现有推靠器主体进行连接，该安装方式会导致整个推靠器增长，影响控制效果；而且采用整体连接的方式在需要实现一次下井多次取样时，就需要安装多个取样短节，同样会增加推靠器整体结构上的复杂性。
5.另外，现有的取样短节在取样过程中，不能精确控制取样活塞的动作，只能利用电机正反转至不能动作后，来停止取样过程中的抽吸，这样的结构易对抽吸活塞，甚至是电机造成磨损，降低了取样短节的使用寿命。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种方便独立安装和拆卸的拔插式可自锁精密抽吸地层流体控制装置。
7.具体地，本实用新型提供一种拔插式可自锁精密抽吸地层流体控制装置，包括：
8.控制座，为空心的长条形，包括圆弧形固定面和半圆形插接面，插接面长度方向的两侧边与固定面长度方向的两侧边连接，且在轴向的两端设置有贯穿固定面和插接面的螺栓孔；
9.驱动装置，安装在控制座的内部，包括可实现正反转的马达，连接在马达驱动轴一端的减速器，与减速器输出端通过超越离合器连接的丝杠，套在丝杠上的滑动活塞；
10.取样装置，安装在控制座内，包括套在滑动活塞远离马达一端的泥浆桶连接套，在泥浆桶连接套内部形成有供滑动活塞滑动的储样空间，储样空间通过连接孔与插接面上的取样口连通；
11.控制阀座，利用转接套与控制座远离取样装置的一端连接，包括接头座，接头座朝向插接面上的一侧设置有多芯插孔，在多芯插孔内安装有多芯插座，在接头座与控制座连接一端安装有多芯密封转接座，多芯插座利用线缆穿过接头座内部的通道与多芯密封转接座连接，多芯密封转接座的输出端与马达上的多芯插头连接。
12.本实用新型利用一个独立的控制座来安装驱动装置、采样装置和控制阀座，使一个控制座成为一个具备独立采样功能的个体，不但方便了推靠器的制作，而且通过可拆卸结构，使得取样过程更容易维护和处理。控制座内部各部件采用分别插装的方式安装，方便安装和各部件的维护；通过超越离合器可以避免丝杠受到过大扭力的损害，同时还能够精确控制滑动活塞的停留位置，进而更好的控制取样过程。
附图说明
13.图1是本实用新型一个实施方式的控制座内部剖视图；
14.图2是本实用新型一个实施方式的插接面结构示意图；
15.图3是本实用新型一个实施方式中推靠器上设置安装控制座的安装槽的结构示意图；
16.图4是本实用新型一个实施方式的控制装置结构示意图。
具体实施方式
17.以下通过具体实施例和附图对本方案的结构和实施过程进行详细说明。
18.如图1、2所示，在本实用新型的一个实施方式中，公开一种拔插式可自锁精密抽吸地层流体控制装置，其一般包括控制座1、安装在控制座1内的驱动装置2、取样装置3和控制阀座4。
19.如图3所示，该控制座1为空心的长条形结构，作为一个独立部件可直接固定在推靠器5上设置的安装槽51中，包括与推靠器外表面弧度一致的圆弧形固定面 11，与推靠器5上安装槽51形状对应的半圆形插接面12，插接面12长度方向的两侧边与固定面11长度方向的两侧边连接，且在控制座1的轴向两端设置有贯穿固定面11和插接面12的螺栓孔13。固定面11在控制座1扣装在推靠器上后与推靠器的外表面形成一个完整的圆柱形，螺栓孔13一般设置在控制座1的两端，当控制座1扣装在推靠器5上后利用穿过螺栓孔13的螺杆与推靠器5固定。控制座1的内部为空心状态，用于安装下述各部件，以便独立实现井下采样过程。
20.该驱动装置2安装在控制座的内部，为取样装置3提供动力，包括可实现正反转的马达21，连接在马达21驱动轴一端的减速器22，与减速器22输出端通过超越离合器23连接的丝杠24，套在丝杠24上的滑动活塞25。
21.马达21是采用插装的方式由控制座1的端部插入内部并固定；超越离合器23 是一种带扭矩和自锁功能的设备，在马达21正、反转超过滑动活塞25的移动极限时，自动与减速器22脱离，以防止丝杠24超限运行，并在马达21向相反方向 (与原先正、反转方向相反)运行时自动连接减速器22以输出正常动力。如：滑动活塞25在丝杠24的带动下移动至靠近超越离合器23的一端时，此时取样装置3完成采样，滑动活塞25不能再移动，此时马达21的继续旋转就会使滑动活塞 25在丝杠24的带动下向该端施加压力，这就会对滑动活塞25和丝杠24之间的螺纹造成破坏，增大了磨损，而采用超越离合器23后，一旦马达21继续旋转，而滑动活塞25到达极限位置时，马达21输出的旋转力会大于某个设定的阈值，此时超越离合器23就会与减速器22暂时脱离，断开马达21对丝杠24施加的旋转力，从而保护丝杆24和滑动活塞25；当马达输出的旋转力低于该设置的阈值时，超越离合器23又会自动与减速器22连接。
22.此外，推靠器在井下工作时，还会遇到液压油不能及时进入下述储油空间27 的问题，此时储油空间27内的压力小于外界的压力，储样空间32内会形成井下液体倒灌的现象，此时即使此时马达21未工作，而滑动活塞25也会在井下外部液体的推动下，带动丝杠24向马达21一侧移动，该移动过程也会对马达21造成伤害，因此，超越离合器23同样可以在该状态下断开丝杠24与减速器22的连接，进而保护马达21。超越离合器23属于市场上的成熟产品，可根据不同的需要选择具备相应功能的产品，这里就不详细说明其内部结构了。
23.该取样装置3同样安装在控制座1内，包括套在控制座1内部的泥浆桶连接套 31，在泥浆桶连接套31内部形成有供滑动活塞25滑动的储样空间32，储样空间 32通过连接孔33与插接面12上的取样口34连通。泥浆桶连接套31采用独立安装的结构，可方便后期取样完成后，由控制座1内取出；滑动活塞25在丝杠24的带动下位于丝杠24远离马达21一端时，会伸入储样空间32内，当滑动活塞25移动至丝杠24靠近马达21的一端时，其运动过程会在储样空间32内形成吸力，从而将井下液体抽进储样空间32内。
24.在本实施方式中，驱动装置2和取样装置3的各部件在控制座1内是依次安装。
25.该控制阀座4安装在控制座1远离取样装置3的一端，其利用一个环形的转接套4与控制座1连接，包括一个接头座41，在接头座41朝向插接面12上的一侧设置有多芯插孔42，在多芯插孔42内安装有多芯插座43，当控制座1扣装在推靠器 5上的安装槽51内时，多芯插座43与安装槽51中的多芯接口52插接，以接收推靠器5的控制信号。
26.在接头座41与控制座1连接一端安装有多芯密封转接座44，多芯插座43利用线缆431穿过接头座41内部的通道45与多芯密封转接座44连接，在马达21靠近多芯密封转接座44的一端安装有多芯插头211，接头座41安装在控制座1上后，多芯密封转接座44的输出端与马达21上的多芯插头211连接。
27.转接套46通过内螺纹与接头座41螺纹连接，通过外螺纹与控制座1的端部螺纹连接，在转接套46的内外表面分别设置有带密封圈462的密封槽461。在安装多芯插头211的马达21处设置有轴向的凹键212，在多芯密封转接座44上设置有与凹键212对应插接的凸键441，通过凹键212与凸键441的配合，可以方便多芯密封转接座44与多芯插头211的插接对准。此外，在接头座1内的通道45中充满有液压油，这样可以提高整个通道45的抗压能力，相对于充气的通道，可以使壁厚更薄，进而设置更大的部件安装空间。
28.本实施方式的控制座1在使用时，先将驱动装置2和取样装置3依次连接好，再安装控制阀座4，然后将整个控制座1扣装在推靠器上并进行固定，扣装后的控制座1的多芯插座43与推靠器上的控制接口插接，接收推靠器的控制指令，然后通过多芯密封转接座44和多芯插头211将信号传递至马达21，驱动马达21正转或反转，马达21的转动则通过减速器22和超越离合器23将旋转力传递至丝杠24，丝杠24的转动则带动滑动活塞25在丝杠24上来回移动，进而在泥浆桶连接套31 的储样空间32内形成吸排力。
29.设马达21正转时，滑动活塞25向马达21方向移动，对储样空间32内产生吸力，此时可通过控制座1上的取样口14将外部泥浆(样品)吸进储样空间32中；而马达21反转时，滑动活塞25向储样空间32方向移动，此时将储样空间32内的泥浆通过控制座1上的取样口14排出储样空间32。
30.当取样完成后，推靠器提到井上，可单独拆下控制座1，然后取出泥浆桶连接套31，对其中的样品进行处理。本实施方式中的控制座1可单独完成井下液体的采样并保存，因
此，可以同时在推靠器上安装多个控制座1，以达到一次下井并在不同深度处分别采样的目的，不但能够提高采样效率，而且可以降低推靠器本身结构的复杂性。
31.本实施方式利用一个独立的控制座来安装驱动装置、采样装置和控制阀座，使一个控制座成为一个具备独立采样功能的个体，不但方便了推靠器的制作，而且通过可拆卸结构，使得取样过程更容易维护和处理。控制座内部各部件采用分别插装的方式安装，方便安装和各部件的维护；通过超越离合器可以避免丝杠受到过大扭力的损害，同时还能够精确控制滑动活塞的停留位置，进而更好的控制取样过程。
32.为方便拆卸泥浆桶连接套31，在控制座1安装泥浆桶连接套31的一端安装有将泥浆桶连接套31限制在其内部的密封堵15；泥浆桶连接套31朝向滑动活塞25 的一端为开口结构，而与密封堵15接触一端为封闭端311，密封堵15利用螺纹拧在控制座1的端部，再利用穿过泥浆桶连接套31轴心的螺杆与泥浆桶连接套31的封闭端311连接，将两者固定在一起，可防止泥浆桶连接套31径向转动。储样空间32与取样口14连接的通道设置在封闭端311上。
33.如图4所示，在本实用新型的一个实施方式中，驱动装置2还包括设置在滑动活塞25与控制座1内表面之间的内连接套26，内连接套26为环形管结构，在内连接套26的内表面设置有内凹的轴向滑槽261，在滑动活塞25的外表面设置有卡入轴向滑槽261的限位块251；轴向滑槽261和限位块251的配合可以防止滑动活塞 25在丝杠24上移动时出现径向转动。
34.本实施方式的滑动活塞25为管状结构，整体通过内螺纹套在丝杠24的外表面，在滑动活塞25靠近马达21的一端设置有凸出的封闭环252，封闭环252的外表面与内连接套26的内表面接触，且限位块251设置在封闭环252的外表面上；滑动活塞25的另一端为实心块253，实心块253的直径与泥浆桶连接套31的储样空间 32内径一致，该实心块253在滑动活塞25移动时，会伸入储样空间32内部进行移动，从而对储样空间32内部形成吸排力。滑动活塞25与超越离合器23之间留有储存液压油的储油空间27，同时在滑动活塞25与内连接套26之间也留有储存液压油的储油空间27，使滑动活塞25在丝杠24的带动下移动时，其都位于液压油内；在滑动活塞25的空间内储存液压油可以增大内部空间的抗压能力，从而降低壁厚，不但减小整体重量，而且可以设置更宽裕的部件安装空间。储油空间 27通过内部管道与控制座1上的油路接口16连通。
35.此外，通过内连接套26的设置，可以减少对控制座1的磨损，在出现问题时，只需要更换内连接套26即可，大大降低了成本。基于同样的道理，在减速器22 与控制座1的内表面之间安装有减速器连接套221，减速器连接套221的内表面通过螺纹与减速器22的外表面螺接。
36.为方便控制丝杠24，在丝杠24靠近超越离合器23一端设置有凸出的限位环 241，在限位环241靠近超越离合器一侧安装有支撑轴承28，和将支撑轴承固定在该端的锁紧螺环281，在支撑轴承28与控制座1的内表面之间安装有保护套282。保护套282与控制座1的内部插接，只能沿控制座1轴向移动不能径向转动，而支撑轴承28的外表面与保护套282的内表面接触，当丝杠24转动时，支撑轴承28既可以将丝杠24限制在相应的轴心线上，内圈又可以随丝杠24同步转动；锁紧螺环281通过内螺纹拧在丝杠24的端部，以将支撑轴承28夹持固定在限位环241之间。
37.在本实用新型的一个实施方式中，接头座41上的多芯插孔42为向插接面12方向凸出的空心圆柱体，且在外圆周上设置有带密封圈的多道密封槽；多芯插孔 42的高度低于插
接面12的底面；该结构既方便多芯插头43与推靠器上的插口连接和密封，同时又不会承受整个控制座的重量。
38.至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。