一种旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置的制作方法

1.本发明属于石油设备测试领域，具体涉及一种旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置。


背景技术：

2.随着石油、天然气等行业快速地发展，旋转井壁取心仪的应用越来越广泛，在行业中也越来越被青睐。然而，随着陆地和海洋勘探井的工作环境的越来越苛刻，深井、高温(210℃)、高压(140mpa)等恶劣环境已成为目前旋转井壁取心作业常见工况。现在国内井壁取心设备在应对此种工况时性能仍不稳定，可靠性较低，故障频繁发生，尤其是电机、液压泵和液压马达等关键部件，发生故障较频繁，但目前还没有可在实验室完成的可行测试方案，只能在高温高压井内进行模拟测试，该高温高压井是唯一的实验设备，且成本高、实验周期比较长，并且设备的拆装、运输、转场、现场作业等各方面费用开销较大，从而导致测试时间不可控，产品开发周期延长等问题。


技术实现要素：

3.为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置，以简化测试装置的结构，使其能够适用于实验室内的模拟测试，有效地降低通过井场施工的风险，大大缩短测试周期，同时大幅降低测试费用，加快研制周期。
4.本发明提出了一种旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置，包括第一密封腔室，第一密封腔体包括：第一腔室壳体，第一腔室壳体内用于设置电机和与电机相连的液压泵；外接接头组件，外接接头组件密封连接在第一腔室壳体的左端，外接接头组件上形成有与第一腔室壳体内相连通的注油孔和接线孔；以及过渡接头组件，过渡接头组件密封连接在第一腔室壳体的右端，过渡接头组件上形成有出油孔和回油孔，出油孔通过连接管与液压泵的出油端相连通，过渡接头组件的右侧设置有回流组件，回流组件内形成有联通出油孔和回油孔的流道。其中，电机位于液压泵的左侧且靠近外接接头组件设置，注油孔用于向第一腔室壳体内注入液压油，接线孔用于电机与外部驱动装置电连接。
5.进一步地，外接接头组件包括依次密封连接的外接接头、双母接头和第一过渡接头，第一过渡接头与第一腔室壳体的左端形成密封螺纹连接，外接接头和双母接头之间、第一过渡接头和双母接头之间分别密封设置有承压接头，电机的连接线依次穿过第一过渡接头、承压接头、双母接头、承压接头和外接接头的内部与外部驱动装置相连。
6.进一步地，外接接头组件还包括：套接在外接接头和双母接头之间、第一过渡接头和双母接头之间的快旋螺母，外接接头和第一过渡接头通过快旋螺母与双母接头形成螺纹连接；和设置在外接接头内的用于固定承压接头的卡簧，两个承压接头分别通过卡簧固定在外接接头和第一过渡接头内。
7.进一步地，旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置还包括第一加热装置，第一加热装置缠绕设置在第一腔室壳体的外周壁上，用于对第一腔室壳体内的液体进行加热。
8.进一步地，旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置还包括温度传感器和压力传感器，温度传感器和压力传感器设置在第一腔室壳体内且位于液压泵与过渡接头组件之间。
9.进一步地，过渡接头组件包括第二过渡接头，第二过渡接头的左端与第一腔室壳体的右端密封螺纹连接，出油孔和回油孔沿第二过渡接头的轴向间隔形成在第二过渡接头上。其中，第二过渡接头内形成有压力腔室，压力腔的左侧与第一腔室壳体内相连通，压力腔的右侧与第二过渡接头的右侧相连通，压力腔内设置有平衡活塞，平衡活塞设置成不可脱离压力腔。
10.进一步地，回流组件包括依次连接的第一子油管、回流部以及第二子油管，旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置还包括第二密封腔室，其中，第二密封腔室包括：第二腔室壳体，第二腔室壳体的左端与第二过渡接头的右端螺纹密封连接，压力腔的右侧与第二腔室壳体内相连通，回流组件设置在第二腔室壳体内；和封堵端盖，封堵端盖密封螺纹连接在第二腔室壳体的右端，封堵端盖上形成有两个连通孔，两个连通孔分别用于设置压力表和用于输入高压介质。其中，出油孔、第一子油管、回流部、第二子油管、回油孔依次连通。
11.进一步地，回流部设置成节流阀或液压马达。
12.进一步地，旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置还包括第二加热装置，第二加热装置缠绕设置在第二腔室壳体的外周壁上，用于对第二腔室壳体内的液体进行加热。
13.进一步地，回流组件包括第一子油管和第二子油管，旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置还包括：固定连接在第二过渡接头的右端的固定架，固定架的右端用于固定液压马达；和用于与液压马达相连的电涡流制动器，其中，第一子油管用于联通出油孔和液压马达的进油孔，第二子油管用于联通液压马达的出油孔和回油孔。
14.与现有技术相比，本发明的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置整体的结构简单，体积较小，能够在实验室即可完成模拟高压环境下对电机和液压泵等主要动力部件和执行元件的测试，从而能够有效地消除了通过井场施工的风险，进而能够大大缩短测试周期，同时大幅降低测试费用，加快研制周期。
附图说明
15.图1为本发明实施例的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置的第一实施例的结构示意图；
16.图2为本发明实施例的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置的第二实施例的结构示意图；
17.图3为本发明实施例的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置的第三实施例的结构示意图；
18.图4为图1至图3所示的外接接头组件的结构示意图；
19.图5为图1所示的a处的结构放大示意图；
20.图6为图1和图2所示的封堵端盖的结构示意图。
具体实施方式
21.为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种旋转
井壁取心仪关键部件测试用实验装置做进一步详细的描述。
22.图1至图3示出了根据本发明实施例的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置的不同实施例的结构示意图。结合图1和图5所示，本发明实施例提出了一种旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置100，包括第一密封腔室10，第一密封腔室10包括：第一腔室壳体11，第一腔室壳体11内用于设置电机30和与电机30相连的液压泵40；外接接头组件50，外接接头组件50密封连接在第一腔室壳体11的左端，外接接头组件50上形成有与第一腔室壳体11内相连通的注油孔12和接线孔13；以及过渡接头组件60，过渡接头组件60密封连接在第一腔室壳体11的右端，过渡接头组件60上形成有出油孔14和回油孔(图中未示出)，出油孔14通过连接管15与液压泵40的出油端相连通，过渡接头组件60的右侧设置有回流组件16，回流组件16内形成有联通出油孔14和回油孔的流道。其中，电机30位于液压泵40的左侧且靠近外接接头组件50设置，注油孔12用于向第一腔室壳体11内注入液压油，接线孔13用于电机30与外部驱动装置电连接。
23.本技术中所提到的左右可理解为附图1
‑
3所示的左和右方向(所附视图1
‑
3均已向右旋转90
°
示出，按图1
‑
3所示，本技术中所提到的左右可理解为附图1
‑
3所示的上下方向)。本技术中所提到的外部驱动装置可理解为是与外部电源70相连的驱动控制箱80，操作人员可通过控制外部驱动装置对电机30进行启停及调速控制。本技术中所提到的用于设置电机30和液压泵40仅是在测试电机30和液压泵40时安装，本技术应当理解为能够对其他的动力部件和执行元件的测试进行性能测试。
24.本发明实施例的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置100在液压动力系统测试过程中，将电机30和液压泵40与旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置100进行连接安装，即将电机30通过电机30安装座固定在第一腔室壳体11内，并与外部驱动装置电连接，液压泵40与电机30右侧连接，同时将液压泵40的出油孔通过连接管15与过渡接头组件60上形成有出油孔14相连。而后通过注油孔12向第一密封腔室10内注入液压油。测试系统连接完成后，通过控制驱动装置开启，电机30启动，并同时带动液压泵40旋转。液压泵40能够将液压油通过连接管15泵入至回流组件16内并回油至第一密封腔室10内。通过该设置，可实现对电机30和液压泵40组成的动力系统进行空载及负载运转测试。
25.通过与现有技术的对比，现有技术仅能够在高温高压试验井进行测试，试验成本比较高，测试成本一天达到5万元/天，试验装置成本高，耗费人力物力比较多，一次试验周期长。因高温高压旋转井壁取心仪产品本身性能还不太稳定，需要快速反复测试，测试费用很高，整个测试过程设备需要运输、装卸、转场，周期很长。而通过上述设置，本发明实施例的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置100整体的结构简单，体积较小，能够在实验室即可完成模拟高压环境下对电机30和液压泵40等主要动力部件和执行元件的测试，从而能够有效地消除了通过井场施工的风险，进而能够大大缩短测试周期，同时大幅降低测试费用，加快研制周期。
26.在图1至图3所示的优选地实施例中，外接接头组件50可包括依次密封连接的外接接头501、双母接头502和第一过渡接头503，第一过渡接头503与第一腔室壳体11的左端形成密封螺纹连接，外接接头501和双母接头502之间、第一过渡接头503和双母接头502之间分别密封设置有承压接头504，电机30的连接线依次穿过第一过渡接头503、承压接头504、双母接头502、承压接头504和外接接头501的内部与外部驱动装置相连。通过该设置，一方
面，通过各个接头的连接，能够使得各部件之间能够方便的拆卸和安装；另一方面，本发明实施例还设置了承压接头504，通过该设置，还能够将本发明实施例的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置100应用到高压环境的测试，通过承压接头504的设置，外部的高压不会影响到第一密封腔室10内的压力，从而使得整个测试的过程更为精准。同时，通过该设置，还使得本发明实施例的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置100的测试环境更为灵活，受外界的影响因素较小。
27.在图1至图4所示的优选地实施例中，外接接头组件50还可包括：套接在外接接头501和双母接头502之间、第一过渡接头503和双母接头502之间的快旋螺母505，外接接头501和第一过渡接头503通过快旋螺母505与双母接头502形成螺纹连接；和设置在外接接头501内的用于固定承压接头504的卡簧506，两个承压接头504分别通过卡簧506固定在外接接头501和第一过渡接头503内。通过该设置，通过各个固定件的选取能够进一步地提高各部件之间拆卸和安装的便利性。
28.在图1至图3所示的优选地实施例中，旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置100还可包括第一加热装置17，第一加热装置17缠绕设置在第一腔室壳体11的外周壁上，用于对第一腔室壳体11内的液体进行加热。本技术中所提到的加热装置可为电加热带。通过该设置，能够通过电加热带对第一腔室壳体11进行加热，以提高第一腔室壳体11内的液体的温度。在此种测试环境中，第一密封腔室10形成了具有高温高压测试环境，从而能够实现单独对电机30和液压泵40总成进行高温高压空载及负载测试。
29.在图1至图3所示的优选地实施例中，旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置100还可包括温度传感器18和压力传感器19，温度传感器18和压力传感器19设置在第一腔室壳体11内且位于液压泵40与过渡接头组件60之间，以用于对第一密封腔室10进行温度和压力测试。这样还能够根据测试需要进行相应的调整，以模拟实际的工作温度和压力。
30.在图1至图3所示的优选地实施例中，过渡接头组件60可包括第二过渡接头21，第二过渡接头21的左端与第一腔室壳体11的右端密封螺纹连接，出油孔14和回油孔(图中未示出)沿第二过渡接头21的轴向间隔形成在第二过渡接头21上。其中，第二过渡接头21内形成有压力腔室211，压力腔室211的左侧与第一腔室壳体11内相连通，压力腔室211的右侧与第二过渡接头21的右侧相连通，压力腔室211内设置有平衡活塞212，平衡活塞212设置成不可脱离压力腔室211。
31.本技术中所提到的平衡活塞212设置成不可脱离压力腔室211是指压力腔室211的两端应当设置有能够用于对平衡活塞212进行限位的挡圈213，以保证平衡活塞212在移动过程中不可脱离压力腔室211。本技术中所提到的平衡活塞212还应理解为其上设置有溢流阀214。通过上述设置，本发明实施例的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置100能够通过平衡活塞212对第一密封腔室10内的压力进行调节，以根据测试需要进行相应的调整，模拟实际的工作压力。
32.在一个优选地实施方式中，回流组件16可包括依次连接的第一子油管161、回流部23以及第二子油管162，旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置100还包括第二密封腔室20。其中，第二密封腔室20包括：第二腔室壳体22，第二腔室壳体22的左端与第二过渡接头21的右端螺纹密封连接，压力腔室211的右侧与第二腔室壳体22内相连通，回流组件16设置在第二腔室壳体22内；和封堵端盖24(结合图1、图2和图6所示)，封堵端盖24密封螺纹连接
在第二腔室壳体22的右端，封堵端盖24上形成有两个连通孔241，两个连通孔241分别用于设置压力表25和用于输入高压介质。其中，出油孔14、第一子油管161、回流部23、第二子油管162、回油孔(图中未示出)依次连通。进一步地，回流部23可设置成节流阀231(如图2所示的本发明的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置的第二实施例)或液压马达232(如图1所示的本发明的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置的第一实施例)。优选地，旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置100还可包括第二加热装置27，第二加热装置27缠绕设置在第二腔室壳体22的外周壁上，用于对第二腔室壳体22内的液体进行加热。
33.本技术中的第一子油管161和第二子油管162可选用液压胶管或金属管。本技术中，在图2所示的本发明的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置的第二实施例中，当回流部23为节流阀231时，通过对节流阀231的开度进行调整，可实现对电机30和液压泵40组成的动力系统在高温高压环境下空载及负载运转测试。在图1所示的本发明的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置的第一实施例中，当回流部23为液压马达232时，具体测试时，结合上文的描述，将出油孔14、第一子油管161、液压马达232、第二子油管162、回油孔(图中未示出)依次连通。通过控制驱动装置开启，电机30启动，并同时带动液压泵40旋转。液压泵40能够将液压油通过连接管15泵入至油管16内并进入液压马达232中，驱动液压马达232旋转。通过该设置，可实现对液压马达232进行高温空载测试。测试系统连接完成后，通过封堵端盖24与外部高压水源26相连，使得第二密封腔室20内填充有高压液体，第一密封腔室10和第二密封腔室20可通过平衡活塞212保持压力平衡，两侧压力大小可根据测试需要进行调整，模拟实际工作压力。通过该设置，可实现对液压马达232进行高温高压空载测试。此外，通过第一密封腔室10和第二密封腔室20的结合，还能够对电机30、液压泵40及液压马达232组成的液压动力系统进行高温压力平衡测试，和对电机30、液压泵40及液压马达232组成的液压动力系统进行高温高压压力平衡测试。
34.在图3所示的本发明的旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置的第三实施例中，回流组件16可包括第一子油管161和第二子油管162，旋转井壁取心仪关键部件测试用实验装置100还可包括：固定连接在第二过渡接头21的右端的固定架28，固定架28的右端用于固定液压马达232；和用于与液压马达232相连的电涡流制动器90。其中，第一子油管161用于联通出油孔14和液压马达232的进油孔，第二子油管162用于联通液压马达232的出油孔和回油孔(图中未示出)。
35.本技术中所提到的液压马达232均通过马达固定座与固定架28固定连接。本实施例中，右侧的第二腔室壳体22拆除，将液压马达232与电涡流制动器90进行连接。在液压马达232旋转过程中，通过电涡流制动器90给液压马达232提供阻力，可实现对电机30、液压泵40及液压马达232组成的液压动力及执行系统变负载运转测试。
36.需要说明的是，本技术所提到的密封螺纹连接均包括在螺纹连接处用密封圈进行密封。
37.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
38.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“内”、“外”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。