钻井用射流元件检测装置的制造方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及石油钻探领域，特别是涉及一种钻井用射流元件检测装置。
【背景技术】
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[0002]目前井底动力装置最常用的是螺杆和涡轮，它们将输入流体的自身能量转化为机械能来驱动井底其它工具的工作。而射流元件也是一种井底动力装置，具有结构小巧、耐高背压、深井稳定性好等优点。它是一种利用液体射流的附壁切换特性来自动控制活塞、液压缸等执行机构运动的零部件，射流元件可将液体交替性地分配到液压缸的上下腔驱动活塞往复运动，从而驱动其它工具工作或产生有益效果。现在射流元件已被广泛应用到地质勘探、矿井掘进、石油钻井等领域，陆续产生了射流式液动冲击器、射流式井底增压器、射流式水力振荡器等工具，这些工具都是以射流元件为核心动力部件。
[0003]但是射流元件工作性能的优劣需要通过试验来判定，射流元件内部几何参数很多并且相互影响，调试工作较为繁琐；此外，射流元件体型较小且内部结构复杂，不利于直接用仪器进行测量，因此需要设计专用的检测装置，对射流元件正常工作中装置内液体参数的变化情况进行检测，判断射流元件的工作状况，更有利于射流元件内部几何参数的设计优化，使射流元件在井底动力工具设计领域得到更广泛的应用。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的是提供一种钻井用射流元件专用的检测装置，可对处于工作状态下的射流元件内部液体参数的变化情况进行检测，检测数据可用来评价射流元件内部几何参数的合理性和工作稳定性，从而更利于射流元件内部结构参数的设计优化。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]所述钻井用射流元件检测装置包括:流量计接头、上压盖、外管、外管接头、栗、数据采集器及计算机；所述外管内部从上到下依次装有射流元件、液压缸、缸盖和定位隔套；所述栗的输出管路与所述流量计接头的上部入口端固定连接，流量计接头下部出口端与所述上压盖顶部入口端固定连接，上压盖下部出口端插入外管顶部入口端并固定连接。
[0007]在外管内部，上压盖下部出口端紧压在射流元件上端面上，并与射流元件上端面的液体输入口对接；射流元件下端面紧压在液压缸上端面上，且射流元件下端面的两个液体输出口分别与液压缸的上腔室和下腔室连通，上腔室和下腔室之间为活塞，液压缸下端(即下腔室底部)由缸盖封盖。所述外管接头的上部入口端固定套接在外管下部外侧，下部出口端与栗的回流管路相连，定位隔套与外管的下端面齐平，且均顶在外管接头上部入口端内侧的台阶上，所述上压盖和外管接头将外管及其内部的射流元件、液压缸、缸盖和定位隔套在轴向上相互压紧，使各部件间不发生周向相对转动。在轴向上，射流元件、液压缸及缸盖的侧部表面与外管内壁间留有可供液体流通的间隙，射流元件侧部的排空孔与所述间隙相通，从所述排空孔排出的液体可通过间隙向下流动并由外管下部出口端排出。
[0008]流量计接头处的管路上装有流量计，以测定流经其内部的工作流体的流量数据；上压盖和外管接头，以及液压缸内上、下腔室入口端处的管路上分别装有压力传感器，以测定的工作流体在上述4处管路上形成的压力，上述4处管路(上压盖、外管接头以及液压缸上、下腔室的入口端)的压力分别对应检测装置的入口压力、出口压力以及内部液压缸的上腔压力和下腔压力。所述流量计和压力传感器通过数据线与数据采集器相连，数据采集器通过数据线与计算机相连，流量计测定的流量数据以及上述各处管路上的压力传感器测定的压力数据通过数据采集器和计算机进行采集和存储。
[0009]所述液压缸内部:顶部为左右隔开的上腔通道和下腔通道，分别作为上腔室和下腔室的入口通道；中部和下部分别为被活塞隔开的上腔室和下腔室，上腔通道与上腔室连通，下腔通道由液压缸顶部向侧下部延伸至与下腔室连通，下腔通道一侧的液压缸侧壁上具有纵向的条形敞口，敞口四周与外管内壁间的接触面上设有至少两道密封圈，从而使敞口外侧的外管内壁成为下腔通道的一部分。射流元件下端面的两个液体输出口分别与液压缸上端面的上、下腔通道的入口对接。
[0010]为了实现射流元件、液压缸、缸盖、定位隔套和外管之间更好的周向固定，确保部件之间不发生周向上的相对转动，所述液压缸上端面外围设有至少两个位置圆周对称的凸台，所述凸台卡在射流元件底部外周以阻止射流元件相对于液压缸发生周向转动；所述缸盖与液压缸间通过圆柱销周向定位固定；此外，缸盖顶部外周设有径向凸台，所述径向凸台插入定位隔套上端面与之相配合的凹槽中，以达到缸盖和定位隔套间的周向定位固定；定位隔套外周同样设有径向凸台，定位隔套上的径向凸台插入外管底部内侧与之相配合的凹槽中，以达到定位隔套和外管间的周向定位固定。
[0011]所述缸盖与液压缸间采用如下周向定位固定方式:缸盖的盖底和液压缸下端面的接触面上均设有位置对应的圆柱销孔，孔内插入圆柱销。
[0012]为了保证上压盖和外管间连接牢固且方便拆装，上压盖下部出口端和外管顶部入口端可通过锁紧螺母进行固定连接，具体如下:上压盖底部设有环形凸台，环形凸台的底面压在外管顶部入口端的端面上，上压盖位于环形凸台以下的部分伸入外管顶部入口端，环形凸台与外管顶部入口端的外径相同，所述锁紧螺母紧套在环形凸台外部并与环形凸台下方的外管通过螺纹相连接。
[0013]为了能够调节活塞上下运行的距离、调节工作频率，从而满足不同的测定需要，可在活塞上端面设置锥形孔，孔内以锥面连接固定的方式装入调节锥杆。
[0014]为了确保装置具有良好的密封性，上压盖底部外周面与外管顶部内周面间的接触面上设有至少两道密封圈；上压盖下端面与射流元件上端面间的接触面上设有至少一道密封圈；液压缸上端面的上、下腔室(上、下腔通道)的入口四周分别设有至少一道密封圈；外管上部外周面与锁紧螺母侧部内周面的接触面上设有至少一道密封圈；外管下部外周面与外管接头内周面间的接触面上设有至少一道密封圈。
[0015]所述栗为水栗、泥浆栗等能够输送液体或使液体增压的设备。
[0016]所述栗的输出管路末端连接上接头，回流管路末端连接下接头；上接头与流量计接头的上部入口端、下接头与外管接头的下部出口端、流量计接头与上压盖以及外管接头与外管间均通过螺纹固定连接。此外，各管路上流量计和压力传感器的连接方式均为螺纹连接。具体地，流量计接头、上压盖和外管接头表面均设有与其内部管路连通的径向螺纹通孔，流量计接头通过其表面的径向螺纹通孔接入流量计，上压盖和外管接头分别通过各自表面的径向螺纹通孔接入压力传感器。外管表面分别设有与液压缸上腔室入口端(上腔通道)和下腔室入口端(下腔通道)连通的径向螺纹通孔，外管表面的所述螺纹通孔分别接入压力传感器。
[0017]所述钻井用射流元件检测装置通过栗输送工作流体介质驱动外管内的射流元件工作，并通过流量计和压力传感器对处于工作状态下的射流元件内部液体参数的变化情况进行检测，再由数据采集器和计算机进行流量和压力数据的采集和存储，以供射流元件工作参数的分析、优化及改进设计使用。本测试装置结构及部件组成相对简易，拆装方便，有利于测试过程中不同参数的射流元件的更换和安装。
【附图说明】
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[0018]图1是本发明钻井用射流元件检测装置的整体结构示意图；
[0019]图2是周向定位前，射流元件4、液压缸6、缸盖9、圆柱销10以及定位隔套11的相对位置示意图；
[0020]图3是周向定位前，外管5、缸盖9以及定位隔套11的相对位置示意图；
[0021]图4是射流元件4和液压缸6周向定位后的相对位置示意图；
[0022]图5是液压缸6、缸盖9和定位隔套11周向定位后的相对位置示意图；
[0023]图6是外管5、缸盖9和定位隔套11周向定位后的相对位置示意图。
【具体实施方式】
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[0024]下面结合