Устройство для управления рабочими органами скважинных приборов Советский патент 1991 года по МПК E21B47/00 E21B49/08 

После прекращения подачи импульса напряжения на электромагнит 5, якорь 6 под действием пружины 16 возвращается в исходное положение. В итоге происходит переключение распределителей в новое фиксированное положение. После этого включают насос 2 и производят необходимую работу гидроцилиндрами 13, 14 и 15. 12 ил.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин Цель изобретения - повышение надежности и КПД при обеспечении управления исполнительными механизмами по заданной программе Устр- во 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

Изобретение относится к 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 распределителем является цилиндрический четырехщелевой золотник, а исполнительными механизмами - гидроцилиндры. К таким приборам относятся ОПН-140, ОПК-7-10, ОИПК-1 и др.

Якорь электромагнита имеет два положения Включено, Выключено. В исходное положение якорь возвращается под действием возвратной пружины В соответствии с положениями якоря гидроцичиндры 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 энергию и занимает жилу кабеля, которую можно было бы использовать для передачи полезной информации. Такие устройства обладают низким 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 переключение распределителя, что приводит к непроизводительному расходу рабочей жидкости в гидросистеме и. в конечном итоге к браку в

исследовательской работе, что свидетельствует о недостаточной надежности позиционирования.

Использовать такое устройство для осуществления последовательного управления исполнительными механизмами или по заданной программе при наличии одного электромагнита не представляется возможным.

Цель изобретения - повышение надежности и КПД при обеспечении управления исполнительными механизмами по заданной программе от одного электромагнита. На фиг. 1 изображена принципиальная

схема устройства; на фиг. 2 - стопорный механизм для трех возможных комбинаций положений распределителей за цикл при обесточенном 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 скважин- ного 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 стопорных механизмов 7-9 могут взаимодействовать с тарелкой 1 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, гидрораспределители 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 шлицеиого стержня.

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

(шлицевого стержня} 32 Втулка 31 закреплена в корпусе 1 от проворога винтом 33 Ведомое звено 32 связано с выходным звеном 21 посредством подшипника 34 каче- НИР г ведущим звеном 18 посредством направляющей втулки 35, а с возвратной пружиной 2 - т.чрелкой 36. Ведомое звено 32 имеет нчружнь.е зубья 37 (4 и г 3 и 4) со CKocdMM 3d (фиг, 5) Диаметр выступов зубъ- рв ведомого звена 32 большую величину, чем диаметр впадин зубьев втулки 31 Ведущее звено 18 имеет наружные зубья 39 (фиг. 6 и 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 3 находятся в паоах 43 втулок 31, а зубья ведомого зсена стопорного механизма 8 - во гпадинах 44 втулки 31, образованных зупс-ями 41 и скосами 42 (фиг. 12)

У - олйство работает следующим образом

С наземного пульта управления подает- с4 на обмотку электромагни га 5 импульсное напряжение, длительностью которого обус- лозтена врег енем перемещения якоря 6 на величину хода Тлрелка 17 перемещает возвратную пружину 16 1 ведущие звенья 18 и 20 Звенья 18 и 20, взаимодействуя через ведомые звенья 21 и 23, перемещают управляющие элементы гидрораспределителей 10 и 12 После перемещения ведущих звеньев 18 на величину Н(фиг 2 и 12)начинается движение выходного эвена 22 и все выходные звенья 2 23 движутся одновременно. Ведомые звенья 32, переместившись на расстояние Ч (фиг. i2). 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 отно- ситетьное скольжение зубьев 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 убь-эв Ч в гулок 31 (фиг 9,10, 12)

Далее проис одит прекращение подачи имиульг.а напряжения i-a электромагнит Якорь 6 под действием пружины 16 возвращается в исходное положение. Возвратные пружины (фиг 1) через выходные зренья 21-23 воздействуют ча ведомые звенья 32, которое в зависимости от порядка расположения пазов 43 на втулке 31 и положение зубьев 37 или возвращаются р исходное положение если зубья 37 попадают в пазы 43 ипи удерживаются в положении, отличном от исходного на величину Н, если зубья 37 попадают во впадины 44 втулки 31 (фиг 3, 4, 12). Положением оедомых звеньв 32 определяются положения выход- 5 ных звеньев 21-23 и соответствующие положения гидрораспределителей 10-12 (фиг. 1) Происходит переключение гидрораспределителей в новое фиксированное положение. После этого включают насос 2 высокого дав0 ления и производят необходимую работу гидроцилиндрами 13-15.

Последующие переключения производятся аналогичным образом. Устройство позволяет управлять исполнительными

i5 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 оп0 ределяется порядком последовательности расположения пазов на втулке Варьируя этими элементами, можно добиться управления сколько угодно большим количеством исполнительных механизмов при самой

5 разнообразной последовательности и параллельности выполнения операций

Каждое положение гидрораспределителя остается фиксированным при обесточен0 ном электромагните, что позволяет задействовать жилу питания электромагнита, например, для передачи информации от датчика давления Энергия, затрачиваемая для питания электромагнита сокращаете в

5 сотни и тысячи раз по сравнению с устройствами, использующими ток удержания электромагнита во включенном положении, такими как ОПК 7-10, ОИПК-1 и др Это повышает КПД в линии управления.

0Не менее важным достоинством является высокая надежность, которая обеспечивается независимостью положения гидрораспределигелей устройства от случайных разрывов в цепи питания электро5 магнита, случающихся в цепи коллектора барабана кабеля при спуске и подъеме из-за изнашивания подвижных контактов Такая причина может вызвать непредусмотренную работу гидроцилиндров во время спу0 ско-подьемных операций и, как следствие - аварийную ситуацию в скважине или получение некачественной информации при измерении Высокая надежность достигается выполнением операций при обесточенном

5 электромагните

Наибольший эффект заключается в широких возможностях применения гидропривода с однопроводным управлением в скважинных приборах, имеющих несколько исполнительных механизмов высокой мощности, 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, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, оно снабжено стопорными механизмами, включающими ведущие и ведомые звенья, выполненные в виде шли- цевых стержней и охватывающей их шлицеI пойернуто

33 31 / / 21

Фиг.2

37

Фиг.З

33

Х

V7Z///////////,

-18

cti/г.б

0

вой втулки, на торцах шлицевых стержней выполнены скошенные зубья для взаимодействия между собой по поверхности скоса, на торце шлицевой втулки также выполнены 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 электромагнита соединен с ведущим звеном каждого стопорного механизма, а ведомое звено - с соответствующим распределителем.

J4

36

lit

В ид А

Фиг. 7

фиг.9

фиг. Ю

РоэВертка

Щ

Щиг.К

фиг. Я